RF 이해하기 - 무선 주파수 기술

가정의 전기 콘센트는 시간에 따라 상승/감소하는 전압 또는 전류를 제공합니다. 전류가 상승/감소하는 속도를 주파수라고 합니다.주파수는 전류가 상승/감소했다 원래 레벨로 돌아오는 한 번의 완전한 사이클을 몇 번 거쳤는가를 초당 횟수로 나타낸 것입니다. 초당 사이클 수는 헤르츠 단위로 측정합니다. 예를 들어 1초간 전류가 네 번의 완전한 사이클을 거친 경우 주파수는 4헤르츠입니다. 예를 들어 미국에서 가정용 전원의 AC 전력 주파수는 일반적으로 60Hz이며, 이는 전류가 1초간 60사이클을 완료한다는 의미입니다.

전자기장을 발생하는 AC

도체(배선, 안테나 등)를 통과하는 모든 AC도 무선으로 나가는 전자기장을 발생합니다.매우 낮은 주파수(예: 벽 전원의 60 Hz AC)에서 이 전자기장은 특별히 강하지 않으며 멀리 나가지 않습니다.

RF의 세 가지 일반 용도

RF는 세 가지 일반 용도가 있습니다. RF가 적용된 첫 번째 분야는 물체 가열입니다.예를 들어 전자레인지와 산업 및 의료용 제품이 있습니다.

RF는 또한 물체 감지 또는 탐지에도 이용되고 있습니다. 이 부문에서는 RF가 전송된 다음 수신된 RF의 특성을 바탕으로 RF가 접촉한 물체에 대한 정보를 얻습니다.

가장 많이 알려진 부문은 정보 전송입니다. 라디오 및 TV 방송은 사운드와 이미지의 형태로 정보를 전송하기 위해 RF를 이용한 것은 RF를 최초로 적용한 사례 중 하나입니다. RF는 Wi-Fi, 셀룰러 음성 및 데이터, Bluetooth와 같은 최신 데이터 전송 기술을 구현하는 특성이 있습니다. 또한 무선으로 정보를 전송하는 기능은 GPS를 포함한 위성 애플리케이션에 매우 중요합니다.

물체 가열을 위해 RF 사용

전자레인지는 "마그네트론"을 사용해 약 2.5 기가헤르츠 주파수에서 RF를 발생합니다. 이 주파수 대역은 Wi-Fi와 Bluetooth에서 일반적으로 사용하는 주파수 대역과 동일합니다. 이 RF는 음식 또는 액체에 침투한 다음 분자(특히 물)를 진동시켜 열을 발생합니다. 전자레인지에서 RF를 사용해 음식을 가열할 때 전자레인지 안에 금속 물체를 놓을 경우 마그네트론에 의해 생성된 방사 RF가 다시 전도성 RF로 돌아갈 수 있으므로 주의해야 합니다. 그에 따라 금속에 흐르게 된 전류가 스파크 또는 화재를 일으킬 수 있습니다.

남은 음식을 데우는 것 외에도, RF는 산업 환경에서 가열 목적(예: 우유 저온살균)으로 사용되고 있으며, 일부 의료 환경에서는 암세포 파괴부터 다양한 성형 치료까지 다양한 목적으로 이용되고 있습니다.

RF 이용한 물체 감지

레이더는 RF를 이용하여 물체를 감지하는 기술입니다. 레이더는비행기 또는 선박 탐지, 차량 또는 야구공의 속도 측정과 같은 다양한 사례에 이용되고 있습니다. 또한 공항의 보안 검색대에서 감지 기능을 위해 RF를 채택함에 따라 대부분의 금속 탐지기를 대체하게 되었습니다. 경보 또는 기타 시스템에 적용된 일부 유형의 모션 센서도 RF를 이용합니다. RF를 감지 기능에 이용하는 사례 중 물질 측정은 잘 알려지지 않은 기능입니다. RF는 물질의 특정 속성을 비파괴적으로 판단합니다. 예를 들어 유방암 진단을 위해 조직을 검사하거나 나무에서 부패한 부분 또는 흰개미가 있는지 여부를 검사할 수 있습니다.

RF를 이용한 정보 전송

현대 사회에서 RF를 이용하는 가장 일반적인 예는 정보를 선 없이 "무선으로" 전송하는 것입니다. RF를 이용해 정보를 전송하려면 발생 전자기장의 속성 중 하나 이상을 변경해야 하며, 이 프로세스를 변조라고 합니다.

방사 영역에 대한 어떤 속성을 변경하는 가장 간단한 방법은 켰다 끄는 것이며, 모스 코드가 기본적으로 이러한 방식으로 작동합니다. RF를 짧게 켜면 점이 되며 길게 켜면 대시가 됩니다. 이 "온-오프" 방식 다음에는 AM(Amplitude Modulation, 진폭 변조)으로 RF의 세기를 변경해 정보를 담습니다. FM(Frequency Modulation, 주파수 변조)에서는 전송할 정보에 따라 방사 RF의 주파수를 변경합니다.

AM과 FM 모두 기본적으로 라디오 방송과 같은 아날로그 변조에 사용됩니다. 디지털 정보를 전송하려면 더욱 복잡한 변조 체계가 필요하며 RF의 진폭과 위상 또는 주파수 편이를 동시에 변경하는 경우가 많습니다.

RF 주파수 설명

RF의 정의는 광범위한 주파수 대역에 적용되지만 사용하는 특정 주파수는 기본적으로 애플리케이션에 따라 다릅니다.

주파수가 작아지면 두 가지 현상이 발생합니다. 첫 번째, 방사 영역이 긴 거리를 전파 또는 이동합니다. 두 번째, 저주파 신호는 물체를 더욱 쉽게 침투 또는 통과하는 경향이 있습니다. 고주파에서는 반대 현상이 나타납니다. 방송 AM 라디오는 몇 백 kHz의 주파수를 사용합니다. 방송 FM 라디오는 몇 킬로미터를 이동하고 집 또는 사무실 내부로 수신되는 약 100 MHz의 상대적으로 낮은 주파수를 사용합니다.

Wi-Fi는 AM 또는 FM보다 25 ~ 50배 높은 2.4 또는 5 GHz를 이용합니다. 이와 같은 훨씬 높은 주파수를 사용하는 이유 중 하나는 Wi-Fi 신호는 너무 멀리 이동하지 않아도 되기 때문입니다. 액세스 포인트 하나는 다른 사람들이 사용하는 액세스 포인트에 노이즈 또는 간섭을 일으킵니다. Wi-Fi 신호는 집 또는 사무실 밖으로 멀리 확장되지 않습니다.

대부분의 국가에서 특정 주파수 또는 주파수 대역을 사용할 수 있는 권리는 정부 또는 규제당국에서 정합니다. 미국에서는 FCC(Federal Communications Commission)가 이를 주관합니다. 특정 주파수를 이용할 수 있는 "라이선스"를 획득하려면 일반적으로 비용을 납부해야 하며 금액은 상당할 수 있습니다. 예를 들어 셀룰러 네트워크 사업자는 특정 주파수를 사용할 수 있는 독점 권한을 위해 수십억 달러를 납부합니다.

RF 안전

X-레이, 감마 레이, UV(자외선)와 같은 방사 에너지를 전리 방사선이라고 합니다. 전리란 이 에너지가 원자 또는 분자(DNA 포함)를 분해할 수 있으며 특정 형태의 암 및 기타 건강 문제의 직접적 원인이 될 수 있음을 의미합니다.

RF는 비전리 방사이므로 원자 또는 분자를 분해하지 않습니다. 즉, RF는 완전히 무해합니다. RF는 가열을 일으킬 수 있으며 매우 높은 레벨에서는 조직 손상의 원인이 될 수 있습니다. 하지만 RF가 특정 전력 레벨 또는 "일반적" 상황에서 생물에게 큰 위험이 될 가능성이 있다는 확정적 또는 결정적 증거는 없습니다. 고출력 송신기는 주의가 필요하며 RF 노출에 관해 규제당국 및 업계의 지침을 준수할 필요가 있습니다.