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S 밴드

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목차

1. 개요

S 밴드는 2~4 GHz 주파수 대역을 의미하며, 레이다, 통신, 기타 산업 분야에서 다양하게 활용된다. 레이다 분야에서는 S 밴드 레이다가 사용되며, 특히 스텔스 기술이 적용된 항공기에는 X 밴드 레이다에 비해 탐지 성능이 제한적이다. 통신 분야에서는 이동 통신, 위성 통신, 심우주 통신 등에 활용되며, 와이파이, 블루투스, 전자레인지 등 가전 제품 및 산업, 과학, 의료 분야에서도 널리 사용된다.

2. 레이다

S 밴드는 레이다에서 매우 자주 사용되는 주파수 밴드이다. S 밴드 레이다는 X 밴드 레이다에 비해 상대적으로 탐지 거리가 짧고 정밀도가 낮지만, 대형 레이다 시스템에 적합하여 장거리 탐지에 활용된다.

2. 1. 군사용 레이다

F-22, F-35에 사용된 스텔스 도료는 X 밴드 레이다에 대한 저탐지 도료이다. X 밴드는 7.0-11.2 기가헤르츠 주파수 대역을 말한다. 따라서, 파장이 긴 S 밴드(2-4 기가헤르츠) 레이다에는 저탐지성이 제한적이다. 보다 파장이 긴 L 밴드(1-2 기가헤르츠) 레이다에서는 더욱 탐지되기 쉽다.[15]

러시아 S-400 시스템의 91N6E S 밴드 AESA 레이다는 추적거리가 600 km이다.

미국 이지스 구축함은 AN/SPY-1 S 밴드 PESA 레이다를 사용한다.

AN/TPQ-53 레이다는 미국 록히드 마틴이 개발한 S 밴드 AESA 대포병 레이다이다.

X밴드 레이다는 S 밴드 레이다에 비해 상대적으로 적은 출력으로 장거리 고정밀 탐지, 추적이 가능하고 탄두와 기만체를 구분하는 능력이 뛰어나다. 이러한 이유로 사드는 정밀추적과 사격통제용으로 X 밴드 탐색 레이다를 사용한다.[15]

2. 2. 기상 레이다


  • 후지산 레이더(폐지): 기상청 도쿄관구기상대 후지산측후소 (2.88GHz 사용)
  • 무로토 레이더(초대): 기상청 오사카관구기상대 무로토곶 측후소

2. 3. 항공용 레이다


  • AN/SPY-1
  • 대포 레이더 장치 JTPS-P16
  • 후지산 레이더(폐지): 기상청 도쿄관구기상대 후지산측후소 (2.88GHz 사용)
  • 무로토 레이더(초대): 기상청 오사카관구기상대 무로토곶 측후소
  • 항공기 전파고도계

3. 통신

전자레인지, WiFi, 블루투스는 모두 2.4GHz 대역 주파수를 사용한다.[6] SK텔레콤과 KT는 W-CDMA 2.1GHz 주파수를 사용하는 3G 통신망을 사용하여 휴대폰이 호환된다.

아마추어 무선에는 13cm (2.4GHz), 9cm (3.4GHz)의 2가지 밴드가 할당되어 있다.[6] 2015년 6월 19일, 캘리포니아의 아마추어 무선사 2명이 2.4GHz 밴드와 3.4GHz 밴드에서 세계 최장거리 교신기록을 세웠다. N6NB는 하와이에서 렌터카에 아마추어 무전기를 장착해, 캘리포니아주의 W6IT와 교신에 성공했다. 2.3GHz는 02시 57분(UTC), 3.4GHz는 03시 00분(UTC)에 교신을 했다. 교신 거리는 4024km이다. 두 밴드에서 20여 년 전에 SSB 음성 교신으로 세운 세계기록보다 2배 이상 장거리 교신에 성공했다.

북미에서는 2.4–2.483 GHz가 무선 전화기, 무선 헤드폰, 비디오 송신기 등을 비롯한 기타 가전 제품에 사용되는 ISM 밴드이며, 2.402 GHz와 2.480 GHz 사이에서 작동하는 블루투스도 포함된다.

아마추어 무선 및 아마추어 위성 운영자는 13cm (2.4GHz) 및 9cm (3.4GHz)의 두 가지 S 밴드 할당을 받는다. 아마추어 텔레비전 중계기도 이 대역에서 작동한다.

미국에서는 2015년 4월 연방 통신 위원회가 미국 국가 광대역 계획에 따라 채택한 규칙에 따라 3.55 ~ 3.7 GHz 대역이 공유 스펙트럼이 되고 있다. CBRS (시민 광대역 무선 서비스) 스펙트럼의 가장 큰 사용자는 미국 해군이다.[7][8] 케이블 회사는 2018년 1월에 서비스를 테스트하기 시작한 Charter Communications를 시작으로 농촌 지역에서 무선 광대역에 해당 대역을 사용할 계획이다.[9]

S 밴드는 위성 통신에서 송신 중간 주파수로 사용되어, L 밴드를 대체하며, 모뎀/IDU와 안테나/ODU 사이에서 송신 및 수신 신호 모두에 단일/공유 동축 연결이 사용된다. 이는 송신 및 수신 신호 간의 간섭을 방지하기 위한 것으로, 송신 및 수신 신호가 별도이며 L 밴드 전체 주파수 범위를 모두 사용할 수 있는 이중 동축 설정에서는 간섭이 발생하지 않는다. S 밴드를 사용하여 L 밴드에서 송신 신호를 "주파수 이동"하는 단일 동축 연결에서는 일반적으로 10과 같은 승수가 적용되어 SHF 주파수를 형성한다. 예를 들어, 모뎀은 2.815 GHz IF (S 밴드)에서 ODU로 전송한 다음 ODU는 이 신호를 위성을 향해 28.15 GHz SHF (Ka 밴드)로 변환한다.[10][11]

3. 1. 이동 통신

전자레인지, WiFi, 블루투스는 모두 2.4GHz 대역 주파수를 사용한다.

SKT와 KT는 W-CDMA 2.1GHz 주파수를 사용하는 3G 통신망을 사용하여 휴대폰이 호환된다. 이동 통신 서비스는 2.3 GHz에서 2.6 GHz 범위 (2300 - 2400 MHz 대역, 2500 - 2690 MHz 대역)에서 운영된다. 미국에서는 3.55 - 3.7 GHz 대역 스펙트럼을 CBRS 서비스용으로, 3.45 - 3.55 GHz 및 3.7 - 3.98 GHz 대역 스펙트럼을 5G용으로 경매에 부쳤지만, 이 스펙트럼은 해당 기관에서 C 밴드라고 불린다.

3. 2. 위성 통신

미국에서는 연방 통신 위원회(FCC)가 1995년에 S 밴드(2.31~2.36GHz)에서 위성 기반 디지털 오디오 라디오 서비스(DARS) 라디오 방송을 승인했으며, 이는 시리우스 XM 라디오에서 사용된다.[2] 최근에는 보조 지상 구성 요소(ATC)와 관련하여 모바일 위성 서비스(MSS) 네트워크를 구축하기 위해 2.0~2.2GHz 사이의 S 밴드 일부를 승인했다. ICO 위성 관리(현재 펜드렐 코퍼레이션) 및 테레스타(폐지됨)를 포함하여 이러한 네트워크를 배포하려는 여러 회사가 있었다.

2.6GHz 대역은 중국 멀티미디어 모바일 방송에 사용되며, 이는 위성 라디오 및 모바일 TV 표준으로, 미국 내 독점 시스템과 마찬가지로 세계의 나머지 지역에서 사용되는 오픈 표준과 호환되지 않는다.

2009년 5월, 인마샛과 솔라리스 모바일(유텔샛 커뮤니케이션즈와 SES (에코스타 모바일)의 합작 투자)은 각각 유럽 위원회로부터 S 밴드의 2×15MHz 부분을 받았다.[3] 두 회사는 18년 동안 범유럽 MSS 서비스를 시작할 수 있는 2년의 기간을 부여받았다. 할당된 주파수는 지구에서 우주로의 통신을 위해 1.98~2.01GHz, 우주에서 지구로의 통신을 위해 2.17~2.2GHz이다.[4] 유텔샛 W2A 위성은 2009년 4월에 발사되었으며 동경 10°에 위치해 있다.

인도네시아에서는 S 밴드가 MNC Vision에서 직접 방송 위성 텔레비전에 사용된다(대부분의 국가에서 Ku 밴드를 사용하는 유사 서비스와는 다름). 일반적으로 이 서비스에 할당되는 주파수는 2.5~2.7GHz(LOF 1.570GHz)이다.

인도스타-1은 S 밴드 주파수를 방송에 사용한 세계 최초의 상업용 통신 위성으로, 대기를 효율적으로 투과하여 인도네시아와 같이 강우량이 많은 지역에서 소구경 80cm 안테나에 고품질 전송을 제공한다. 유사한 Ku- 또는 C-밴드 수신 성능을 위해서는 더 큰 전송 전력 또는 습한 대기를 관통하기 위한 훨씬 더 큰 안테나가 필요하다.

3. 3. 심우주 통신

많은 NASA 우주선(지구 근접 및 행성 간)은 S-밴드로 통신하며, 종종 심우주 네트워크를 사용한다. 예를 들어, 2021년에 발사된 제임스 웹 우주 망원경은 2 GHz S-밴드를 사용하여 태양-지구 L2 라그랑주 점 근처에서 초당 40 킬로비트(kbps)의 실시간 원격 측정[5]을 지원한다.

3. 4. 아마추어 무선

아마추어 무선에는 13cm (2.4GHz), 9cm (3.4GHz)의 2가지 밴드가 할당되어 있다.

2015년 6월 19일, 캘리포니아의 아마추어 무선사 2명이 2.4GHz 밴드와 3.4GHz 밴드에서 세계 최장거리 교신기록을 세웠다. N6NB는 하와이에서 렌터카에 아마추어 무전기를 장착해, 캘리포니아주의 W6IT와 교신에 성공했다. 2.3GHz는 02시 57분(UTC), 3.4GHz는 03시 00분(UTC)에 교신을 했다. 교신 거리는 4024km이다. 두 밴드에서 20여 년 전에 SSB 음성 교신으로 세운 세계기록보다 2배 이상 장거리 교신에 성공했다.[6]

아마추어 무선 및 아마추어 위성 운영자는 13cm (2.4GHz) 및 9cm (3.4GHz)의 두 가지 S 밴드 할당을 받는다. 아마추어 텔레비전 중계기도 이 대역에서 작동한다.

4. 기타 활용

S 밴드는 다양한 분야에서 활용되고 있다. 주요 활용 분야는 다음과 같다.


  • 레이더:
  • 공항 감시 레이더는 일반적으로 2700-2900 MHz 범위에서 작동한다.
  • 미국의 NEXRAD 레이더 네트워크는 S 밴드 주파수를 사용한다. 이전에는 C 밴드 주파수가 기상 감시에 일반적으로 사용되었다.
  • AN/SPY-1
  • 대포 레이더 장치 JTPS-P16
  • 후지산 레이더(폐지): 기상청 도쿄관구기상대 후지산측후소 (2.88GHz 사용)
  • 무로토 레이더(초대): 기상청 오사카관구기상대 무로토곶 측후소
  • 항공기 전파고도계
  • 통신기:
  • 와이드 스타: 위성 전화
  • 방송:
  • 모바HO! (폐지)
  • 기타:
  • 아마추어 무선 및 아마추어 위성 운영자는 13 cm (2.4 GHz) 및 9 cm (3.4 GHz)의 두 가지 S 밴드 할당을 받는다. 아마추어 텔레비전 중계기도 이 대역에서 작동한다.
  • 미국에서는 3.55 ~ 3.7 GHz 대역이 공유 스펙트럼으로 사용되고 있으며, 시민 광대역 무선 서비스(CBRS)의 가장 큰 사용자는 미국 해군이다.[7][8] 케이블 회사는 농촌 지역에서 무선 광대역에 해당 대역을 사용할 계획이다.[9]
  • 위성 통신에서 송신 중간 주파수로 사용되어, L 밴드를 대체하며, 모뎀/IDU와 안테나/ODU 사이에서 송신 및 수신 신호 모두에 단일/공유 동축 연결이 사용된다.[10][11]

4. 1. 가전 제품

전자레인지, 와이파이, 블루투스는 모두 2.4GHz 대역 주파수를 사용한다.[6] 이 대역은 ISM 밴드의 대표적인 예로, 면허 없이도 사용할 수 있어 널리 사용된다.[10][11]

IEEE 802.11b 및 802.11g 표준은 S 밴드의 2.4 GHz 부분을 사용하며, 이는 와이파이 네트워크의 가장 큰 사용처이다. 가정 및 소규모 사무실 네트워크에서 데스크톱 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 TV, 프린터, 스마트 스피커 등을 연결하고, 이를 무선 공유기에 연결하여 인터넷에 접속하는 데 사용된다. 또한 커피숍, 호텔, 도서관, 공항 등 공공 장소의 무선 접속 장치에서 모바일 장치에 공용 인터넷 접속을 제공하는 데도 전 세계적으로 사용된다.

북미에서는 2.4-2.483 GHz가 무면허 스펙트럼 장치에 사용되는 ISM 밴드이며, 무선 전화기, 무선 헤드폰, 비디오 송신기 등과 같은 가전 제품과 2.402 GHz와 2.480 GHz 사이에서 작동하는 블루투스도 포함된다.

전자레인지는 ISM 밴드에서 2495 또는 2450 MHz로 작동하며, IEEE 802.16a를 사용한다. 일부 디지털 무선 전화기도 이 대역에서 작동한다.

4. 2. [[산업]], [[과학]], [[의료]] (ISM 밴드)

전자레인지, 와이파이(Wi-Fi), 블루투스는 모두 2.4GHz 대역 주파수를 사용한다.[6] 이 대역은 ISM 밴드의 대표적인 주파수 대역으로, 면허 없이도 사용할 수 있어 널리 사용된다.

IEEE 802.11b 및 IEEE 802.11g 표준은 S 밴드의 2.4 GHz 부분을 사용하며, 이는 가정 및 소규모 사무실 네트워크에서 데스크톱 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 TV, 프린터, 스마트 스피커 등을 연결하고, 이를 무선 공유기에 연결하여 인터넷에 접속하는 데 사용된다. 또한 커피숍, 호텔, 도서관, 공항 등 공공 장소의 무선 접속 장치에서 모바일 장치에 공용 인터넷 접속을 제공하는 데 전 세계적으로 사용된다.[6]

전자레인지는 ISM 밴드에서 2495 또는 2450 MHz로 작동하며, IEEE 802.16a를 사용한다. 일부 디지털 무선 전화기도 이 대역에서 작동한다. 와이맥스 표준인 802.16e 표준은 S 밴드의 주파수 범위 일부를 사용한다. 대부분의 공급업체는 3.5 GHz 범위의 장비를 제조하고 있다. 이 유형의 사용에 할당된 정확한 주파수 범위는 국가마다 다르다.

북미에서는 2.4–2.483 GHz가 무선 전화기, 무선 헤드폰, 비디오 송신기 등을 비롯한 기타 가전 제품에 사용되는 무면허 스펙트럼 ISM 밴드이며, 2.402 GHz와 2.480 GHz 사이에서 작동하는 블루투스도 포함된다.

아마추어 무선 및 아마추어 위성 운영자는 13 cm (2.4 GHz) 및 9 cm (3.4 GHz)의 두 가지 S 밴드 할당을 받는다. 아마추어 텔레비전 중계기도 이 대역에서 작동한다.

입자 가속기는 S 밴드 RF 소스로 전력을 공급받을 수 있다. 그러면 주파수는 100 mm (유럽) 또는 2.856 GHz (미국)의 파장에 해당하는 2.998 GHz로 표준화된다.[6]

다음은 산업, 과학, 의료 분야에서 S 밴드를 사용하는 예시이다.

4. 3. [[광 통신]]

S 밴드는 광 통신에서 1460 nm ~ 1530 nm의 파장 범위를 지칭하는 데 사용된다.

5. 주파수 대역

S 밴드는 레이다에서 매우 자주 사용되는 주파수 대역이다.

F-22, F-35에 사용된 스텔스 도료는 X 밴드 레이다(7.0-11.2 GHz)에 대한 저탐지 도료이다. 따라서, 파장이 긴 S 밴드(2-4 GHz) 레이다에는 저탐지성이 제한적이다. 보다 파장이 긴 L 밴드(1-2 GHz) 레이다에서는 더욱 탐지되기 쉽다.

러시아 S-400 시스템의 91N6E S 밴드 AESA 레이다는 추적거리가 600 km이다.

미국 이지스 구축함은 AN/SPY-1 S 밴드 PESA 레이다를 사용한다.

AN/TPQ-53 레이다는 미국 록히드 마틴이 개발한 S 밴드 AESA 대포병 레이다이다.

X밴드 레이다는 S 밴드 레이다에 비해 상대적으로 적은 출력으로 장거리 고정밀 탐지, 추적이 가능하고 탄두와 기만체를 구분하는 능력이 뛰어나다.[15] 사드는 정밀추적과 사격통제용으로 X 밴드 탐색 레이다를 사용한다.[15]

주파수 대역주파수
L 밴드1GHz ~ 2GHz
S 밴드2GHz ~ 4GHz
C 밴드4GHz ~ 8GHz
X 밴드8GHz ~ 12GHz
Ku 밴드12GHz ~ 18GHz
K 밴드18GHz ~ 26.5GHz
Ka 밴드26.5GHz ~ 40GHz
Q 밴드30GHz ~ 50GHz
U 밴드40GHz ~ 60GHz
V 밴드50GHz ~ 75GHz
E 밴드60GHz ~ 90GHz
W 밴드75GHz ~ 110GHz
F 밴드90GHz ~ 140GHz
D 밴드110GHz ~ 170GHz


참조

[1] 웹사이트 Indian Regional Navigational Satellite System Signal In Space Interface Control Document for Standard Positioning Service https://www.isro.gov[...] 2019-02-08
[2] 웹사이트 Today in Radio History (January 12) https://www.radiowor[...] 2020-04-11
[3] 웹사이트 Press release - European Commission paves the way for European mobile satellite services http://europa.eu/rap[...] 2018-04-01
[4] 웹사이트 Decision No 626/2008/EC of the European Parliament and of the Council of 30 June 2008 on the selection and authorisation of systems providing mobile satellite services (MSS) http://www.erodocdb.[...] 2018-04-01
[5] 웹사이트 JWST Communications Subsystem - JWST User Documentation https://jwst-docs.st[...]
[6] 웹사이트 Performance Comparison of S-band, C-band, and X-band RF Linac based XFELs https://www.jlab.org[...] 2012
[7] 간행물 CBRS Spectrum Could Open Windows of Opportunity for Cable Ops 2017-10-23
[8] 뉴스 FAQ: What in the wireless world is CBRS? https://www.networkw[...] 2018-01-11
[9] 간행물 Charter Puts Wireless Broadband to the Test 2018-02-05
[10] 웹사이트 Datasheet for Newtec MDM2210 Terminal with S-Band Transmit Frequency https://www.newtec.e[...] 2018-05
[11] 웹사이트 Full Manual for Tooway™ Satellite Terminal with S-Band Transmit Frequency http://www.accesoint[...] 2009-10
[12] 웹사이트 レーダーの構成 https://www.furuno.c[...] 2014-03-04
[13] 웹사이트 【参考】 電波の周波数による分類・定義 http://www.wti.jp/te[...] 2014-03-03
[14] 간행물 艦載レーダーの歩み 海人社
[15] 뉴스 이것저것 다 하는 L-SAM, '사드' 도입 의혹? 국제뉴스 2015-09-11


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