ITU에서 국제조화를 위해 ISM 대역으로 권고한 122~123GHz, 244~
246GHz 대역을 밀리미터파, 테라헤르츠파 등 신기술 개발에 이용할 수 있 도록 유럽를 포함함 일부 국가들에서 주파수 이용방안이 논의 중이다.
122~123GHz, 244~246GHz 주파수 대역을 테라헤르쯔파 또는 sub-밀리미 터파로 볼지 의견이 분분하나 본 보고서는 조사 내용에 따라 테라헤르쯔 대역 또는 sub-밀리미터파로 가정하고 주요동향을 설명하고자 한다.
해당 대역의 전파특성 관점에서 보면 테라헤르츠(Tera-hertz) 대역으로 설명 을 주로 하고 있다. 테라헤르쯔 대역은 밀리미터파 대역과 원적외선 대역의 중 간에 위치하는 100㎓ ~ 10㎔ 사이의 주파수로 파장은 30㎛~3㎜이다.
테라헤르츠 대역의 전파전파특성은 그림2와 같이 산소(
)와 수증기(
O)
에 의해 주로 흡수되어 특정 주파수에서 감쇠량이 대단히 크다. 옥외인 경우 강우에 의한 감쇠가 크게 발생하여 무선링크의 가용도를 저하시키는 요인으로 작용하여 현재 기술로는 옥내 근거리 무선전송에 적합한 것으로 보고 있다. 자유공간의 거리에 따른 전파 감쇠량은 대기감쇠(산소, 수증기) 및 강우감쇠 보다 대단히 커서 근거리 무선통신인 경우 자유공간 손실로만 감쇠량을 예측해도 무방하다.[그림 6-1] 테라헤르쯔 대역 특성(전자공학적 관점)
[그림 6-2] 지구평균 대기상태에서 산소 및 수증기에 의한 대기감쇠 특성
[그림 6-3] 주파수 및 거리에 따른 자유공간 손실
일반적인 테라헤르츠 대역에서의 채널 모델은 기존의 낮은 밀리미터파 대역 의 다중경로 NLOS(Non Line of Sight, 비가시거리) 환경과는 달리 고지향성 안테나를 사용하는 LOS(Line of Sight, 가시거리) 환경이며 다중경로에 의한 전파는 실내 공간의 벽면, 천정, 바닥 및 가구 등에 의한 반사로 인해 LOS 신호에 비해 크기가 아주 작다.
테라헤르츠 대역 기술의 특징은 물리학적 측면에서 보면 테라헤르츠파는 전자파(radio)와 광파(light)의 중간에 해당하며 전자공학적 기술과 양자역학 적 기술의 경계에 해당한다. 일반적으로 1THz 이하의 낮은 주파수 대역에서 는 전자공학(electronics)을 기반으로 하는 기술이, 높은 주파수 대역은 광자공 학(photonics)을 기반으로 하는 기술을 적용한다.
테라헤르츠 대역의 주파수는 RF 측면에서 보면 너무 높고, 광 측면에서는 너무 낮아서 LO(국부발진기) 신호를 발생시키는 방식에 따라 상향 접근법 (bottom-up)과 하향 접근법(top-down) 두 가지로 구분할 수 있다.
[그림 6-4] 테라헤르츠 통신주파수 발생장치 개발 방식
상향 접근법은 기존의 낮은 밀리미터파 대역에서 개발된 발진기와 증폭기 부품을 이용하여 체배기(multiplier)를 통해 높은 주파수의 연속파 신호를 발 생시키는 방법으로 체배기의 효율은 출력 주파수에 따라 10~30% 수준이어
분 야 과 제