송신선에서 속도계수는 무엇에 의해 결정되는가?
상세 해설
정답 해설
전송선(Transmission Line)에서 속도계수(Velocity Factor)는 전송선 내에서의 전파 전파속도와 자유공간에서의 빛의 속도(c = 3×10⁸ m/s)의 비율입니다. 속도계수 VF = v/c = 1/√εr (εr: 유전체의 비유전율)로 정의됩니다. 즉, 속도계수는 전송선 주위의 유전체(절연체)의 비유전율에 의해 결정됩니다. 공기 중(εr ≈ 1)에서는 속도계수가 거의 1이지만, 폴리에틸렌(εr ≈ 2.3)으로 절연된 동축케이블에서는 VF ≈ 0.66(66%)이 됩니다. 이는 전송선 내부의 전파가 자유공간보다 느리게 전파됨을 의미하며, 안테나의 물리적 길이 계산 시 속도계수를 곱해야 합니다.
속도계수 VF = 1/√εr. '유전체가 속도를 결정한다'. 공기=VF≈1.0, 폴리에틸렌=VF≈0.66, 테프론=VF≈0.70. 안테나 물리적 길이 = 전기적 길이 × VF.
오답별 해설
1. 송신선의 직경
송신선의 직경은 전송선의 특성 임피던스에 영향을 주지만, 속도계수와는 직접적인 관련이 없습니다. 속도계수는 오직 도체 주변의 유전체 특성(비유전율 εr)에 의해 결정됩니다.
2. 송신선의 저항
송신선의 저항은 신호의 감쇠(손실)에 영향을 주지만, 전파의 전파속도(속도계수)와는 무관합니다. 저항은 전력 손실을 발생시킬 뿐 전파속도를 변화시키지 않습니다.
4. 송신선의 길이
송신선의 길이는 전송 시간(지연)에 영향을 주지만, 속도계수(전파속도의 비율) 자체에는 영향을 미치지 않습니다. 속도계수는 전송선의 단위 길이당 특성으로, 전체 길이와 무관합니다.