도파관 멀티플렉서의 배경
최근 무선 통신 환경은 지상을 기반으로 한 무선 통신에서 위성을 활용해 저 궤도에서 활동하는 비 지상 네트워크가 주목을 받고 있다.
대표적인 예로는 스타 링크가 있다.
저 궤도 위성은 높은 주파수를 활용하는 지상 무선 통신이 가지고 있는
신호 투과율이 감소하고, 파장이 짧아질수록 더 많은 중계 장치를 설치 해야 한다는 단점을 개선할 수 있다.
여기에서 도파관 멀티플렉서는 저 궤도 위성의 핵심 부품으로 중요한 역할을 한다.
도파관 멀티플렉서의 기능
무선 통신에 사용되는 주파수 자원은 유한하기 때문에
한정되어 있는 자원을 효율적으로 사용하기 위해 높은 주파수 대역을 활용하고 있다.
이 때문에 주파수가 높아질수록 필연적으로 생기는 단점으로 터널 혹은 건물의 내부에서 통신 장애가 발생하고 있다.
도파관 멀티플렉서는 이러한 문제를 해결하기 위해 개발이 되었다.
대표적인 기능으로는
주파수 분할
도파관 멀티플렉서는 특정 주파수 대역만을 선택적으로 통과시키면서
나머지 주파수는 차단하여 원하는 주파수 대역을 분리해주는 기능이 있다.
이 기능은 다중 신호를 동시에 전송 그리고 수신할 수 있게 해주기 때문에 통신 품질이 높아진다.
주파수 결합
도파관 멀티플렉서에는 혼합기가 있는데 이 혼합기는 여러 개의 주파수 신호를 하나의 신호로 결합 해주는 역할을 한다.
여러 신호를 하나의 통신 경로로 합쳐서 전송하게 되면 주파수 대역 간의 간섭을 최소화하게 되는데 이는 곧 통신 품질의 향상에 도움을 줄 수 있다.
신호 손실 최소화
도파관 멀티플렉서는 고전도성 소재로 정밀한 치수로 제작이 된다.
도파관의 단면 크기와 형태는 주파수에 따라 최적화 되는데 치수에 있어서 아주 미세한 변화도 신호 전송에 영향을 끼칠 수 있기 때문이다.
그리고 도파관 내부의 표면은 아주 매끄럽게 마감이 되어 있다.
이러한 매끄러운 표면은 신호의 산란과 반사를 줄여 주며
이와 같은 도파관의 구조는 도파관 멀티플렉서는 신호 전송 과정에서 발생하는 손실을 최소화하는 역할을 한다.
이와 같은 점 때문에 고주파 신호의 전송 효율성을 높일 수 있으며, 통신 거리 및 품질을 개선 할 수 있다.
고주파 신호 처리
도파관 멀티플렉서에는 특정 주파수 대역만을 선택적으로 처리하는 고주파 필터가 있다.
이 필터는 는 마이크로파 및 밀리미터파와 같은 고주파 신호를 효과적으로 처리한다.
도파관 멀티플렉서의 활용 분야
저 궤도 위성 통신 외에도 다양한 분야에서 활용되는 사례.
지상 통신 시스템
지상의 통신 타워에서 마이크로파 링크에서 여러 주파수 신호를 결합하거나 분리하는 데 사용된다.
그리고 이동통신 기지국에서 여러 주파수 대역을 처리하기 위해 사용되고 있다.
군사 시스템
군사용 레이더에서 목표물 탐지 및 추적의 정확성을 높이고 다양한 주파수 대역의 신호를 송수신하기 위해 사용한다.
항공 및 우주
항공기 간 통신 및 항공기와 지상 간 통신에서 사용되고 있으며 우주 탐사선과 지구의 통신에서도 사용 되고 있다.
과학 측정 장비
전파 망원경에서 여러 주파수 대역의 천문 신호를 수신하고 분석하기 위해 사용한다.
그리고 빛과 물질이 상호 작용 할 때 발생하는 현상을 분석하는 분광학 장비로도 활용된다.
그 밖에도 상업용 케이블 TV 및 인터넷 네트워크, MRI와 같은 고해상도 의료 장비에서 활용되고 있으며,
다양한 센서와 계측 장비를 사용하는 스마트 공장의 자동화 시스템에서도 활용되고 있다.
이와 같이 도파관 멀티플렉서는 무선 통신 시스템에서 주파수 자원을 효율적으로 관리하고,
높은 주파수 대역에서도 안정적인 통신을 가능하게 하는 핵심 부품 중 하나 이다.