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주파수란

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주파수 스팩트럼

주파수는 1초 동안에 진동하는 수를 말합니다. 전파는 눈에 보이지는 않지만 파도와 같은 모양으로 출렁이면서(진동하면서) 진행합니다. 그 진동하는 회수가 1초 동안에 1번 진동하면 1Hz(헤르츠), 2번 진동하면 2Hz(헤르츠), 200번 진동하면 200Hz(헤르츠) 라고 합니다.

  • 1초에 한번 진동 = 1Hz(헬쯔)
  • 1초에 2번 진동 = 2Hz(헬쯔)
  • 1초에 200번 진동 = 200Hz(헬쯔)

주파수의 표시단위는 아래와 같습니다.

주파수의 표시단위를 다양한 진동수별로 나타낸 표
  표시단위
  Hz
(헤르츠)
KHz
(킬로헤르츠)
MHz
(메가헤르츠)
GHz
(기가헤르츠)
THz
(테라헤르츠)


1Hz
1,000Hz
1,000,000Hz
1,000,000,000Hz
1,000,000,000,000Hz

1KHz
1,000KHz
1,000,000KHz
1,000,000,000Kz


1MHz
1,000MHz
1,000,000MHz



1GHz
1,000GHz





1THz
  • - 주파수의 단위인 헤르츠(Hz)는 전파의 존재를 처음으로 발견한 헤르츠(독일)의 이름을 딴 것입니다.
  • - 전파의 속도는 빛의 속도와 같이 1초에 300,000km입니다. 즉, 1초 동안에 지구를 일곱 바퀴반을 돕니다.

주파수 스펙트럼은?

햇빛을 프리즘에 통과시키면 일곱 색깔의 무지개로 나누어지는 데요 이것은 햇빛에 포함된 진동수(주파수)가 다른 빛들이 프리즘을 통과할 때 진동수에 따라 다른 각도로 휘어져 펼쳐지기 때문입니다. 이렇게 햇빛이 진동수 순으로 구분되어 일곱 색깔로 펼쳐지는 것처럼, 전체 또는 일부분의 전자파를 주파수 순으로 펼쳐놓은 것을 “전자파 스펙트럼” 또는 “주파수 스펙트럼” 이라고 합니다. 전자파 스펙트럼 중에서 전파(무선)대역은 무선통신에 사용되는 대역으로써 ITU(국제전기통신연합)에서 주파수 범위를 3,000GHz(3THz) 까지로 정하고 있습니다. 주파수 대역은 대역에 따라 여러 가지 특성을 지니게 되는데, 그 특성에 따라 사용 용도를 정해놓고 있습니다.

각 주파수 대역을 마우스로 클릭하여 대역별 용도를 확인해 봅시다.
아래 그림의 주파수대역 부분을 클릭하시면 자세한 설명을 볼 수 있습니다.

파장이 10킬로미터에서 1킬로미터이고,주파수 300킬로헬츠까지는 전파중 ELF,VLF,LF를 포함하는 장파로 불리우며 용도는 전파항법 선박통신입니다
장파의 파장은 10km 에서 1킬로미터까지, 진동수는 30에서 300 킬로헬츠까지 입니다

장파는 파장이1km d이상으로 아주 길어서 멀리 나가므로 선박이나 원거리 통신에 주로 이용되고 있습니다."

파장이 1000미터에서 100미터이고,주파수 300킬로헬츠부터 3메가헬츠까지는 전파중 MF, 중파로 불리우며 용도는 라디오방송입니다.
파장이 100미터에서 10미터이고,주파수 3메가헬츠부터 30메가헬츠까지는 전파중 HF, 단파로 불리우며 용도는 단파통신입니다.
파장이 10미터에서 1미터이고,주파수 30메가헬츠부터 300메가헬츠까지는 전파중 VHF, 초단파로 불리우며 용도는 TV방송입니다.
파장이 1미터에서 10센티미터이고,주파수 300메가헬츠부터 3기가헬츠까지는 전파중 UHF, 극초단파로 불리우며 용도는 자동차전화입니다.
파장이 100밀리미터에서 100마이크로미터이고,주파수 3기가헬츠부터 3텔라헬츠까지는 전파중 SHF,밀리파,서브밀리파를 포함하는 마이크로파로 불리우며 용도는 마이크로파 통신 레이더 위성통신입니다.
파장이 100마이크로미터에서 100나노미터까지이고, 주파수 10의12승 곱하기 3헬츠부터 10의 15승 곱하기 3헬츠까지는 원적외선, 적외선으로 불리우며 용도는 적외선 사진건조이다
파장이 770나노미터에서 400나노미터까지는 가시광선으로 불리우며 용도는 광통신이다
파장이 400나노미터에서 10나노미터까지는 자외선으로 불리우며 용도는 살균등이다.
파장이 1000아토에서 10아토까지는 X-선으로 불리우며 용도는 X-선 사진입니다

대역폭

소리는 공기의 진동에 의해 발생되며 공기의 진동수(주파수)가 적으면 소리가 낮고(저음), 진동수가 많으면 소리가 높습니다(고음). 보통 남자의 목소리는 여자의 목소리에 비해 저음입니다. 이것은 남자의 목소리가 여자의 목소리에 비해 진동수가 적다는 뜻입니다. 사람의 귀는 소리가 아주 낮거나 아주 높으면 더 이상 들을 수 없게 되는데, 그 한계는 개인에 따라 다르겠지만 일반적으로 20Hz에서 20kHz 까지 입니다.

가청주파수 실험

대부분의 소리는 둘 이상의 주파수 성분을 함께 갖고 있으므로 폭을 갖고 있습니다. 예를 들어 300Hz, 1kHz가 포함된 소리는 그 폭이 700Hz(1kHz - 300Hz)입니다.이와 같이 어떤 고유한 소리(또는 신호)가 갖고 있는 주파수 폭을 “주파수 대역폭(또는 대역폭)”이라고 합니다. 일반적으로 사람의 음성은 300Hz에서 4kHz까지의 소리 폭을 갖고, 음악은 20Hz ~ 20kHz까지의 소리 폭을 갖고 있습니다. 음악은 다양한 악기소리 정보를 포함하고 있기 때문에 음성에 비해 소리 폭이 넓습니다.

음성과 음악 대역폭의 비교

보내고자 하는 정보가 많다면 대역폭 역시 넓은 대역폭이 필요합니다. 주파수 대역폭은 도로의 폭과 같습니다. 2차선 도로를 4차선 도로로 확장했을 때 통행차량의 수가 그 만큼 늘어나고, 반대로 4차선 도로를 2차선 도로로 좁혔을 때 상습적인 정체가 발생하는 것을 알 수 있습니다.

무선통신에서도 정보를 실어 보내기 위한 대역폭이 필요합니다. 단순한 음성통신은 16kHz, 고음질의 FM라디오 방송은 260kHz, 고음질과 화상정보가 포함된 TV방송은 6MHz의 주파수 대역폭이 필요합니다. 하지만 필요한 대역폭보다 좁게 설계한 전송설비를 사용한다면 음질(품질)이 떨어지거나 속도가 느려질 수 밖에 없습니다.

필요 주파수 대역폭의 비교