주파수 설정

관측준비과정 편에서 살펴본 것처럼, VLBI 관측을 시작하려면 VEX 파일에 여러 설정값을 미리 정해 두어야 합니다. 그중에서도 어떤 전파를 관측할지를 결정하는 주파수 설정은 관측 주파수 밴드, 대역폭(Bandwidth), 채널 수, 편파(Polarization)라는 네 가지 항목으로 이루어집니다. 이 페이지에서는 이 네 가지가 각각 무엇을 뜻하고 왜 중요한지 하나씩 살펴봅니다.

1. 관측 주파수 밴드: 어떤 전파를 볼 것인가

전파 수신기 편에서 살펴본 것처럼, KVN은 22, 43, 86, 129GHz라는 네 가지 주파수 밴드를 동시에 관측할 수 있습니다. 어떤 밴드를 고를지는 관측하려는 천체의 물리적 특성에 따라 달라집니다. 예를 들어 특정 분자가 내는 스펙트럼선(spectral line)을 보려면 그 분자가 방출하는 정확한 주파수를 골라야 하고, 활동성 은하핵의 제트처럼 넓은 주파수에 걸쳐 매끄럽게 퍼진 연속복사 (continuum)를 보려면 대기 투과율이 좋고 감도가 높은 밴드를 고릅니다. 또한 주파수가 높을수록 분해능(θ ≈ λ/D)은 좋아지지만 대기 중 수증기에 의한 위상 흔들림도 커지므로, 관측 목적과 대기 조건을 함께 고려해 밴드를 결정합니다.

2. 대역폭(Bandwidth): 얼마나 넓게 볼 것인가

대역폭은 한 번에 기록하는 주파수 폭을 말합니다. 대역폭이 넓을수록 더 많은 신호 에너지를 모을 수 있어 감도(민감도)가 좋아지는데, 잡음 대비 신호 세기(SNR)는 대략 대역폭의 제곱근에 비례해 늘어납니다. 그래서 전파 수신기 편에서 본 것처럼 KVN도 초기 500MHz였던 대역폭을 2GHz까지, 앞으로는 8GHz까지 넓혀 감도를 높이려 하고 있습니다. 다만 대역폭을 넓히면 그만큼 초당 기록해야 할 데이터 양도 늘어나기 때문에, 관측데이터 저장 장치가 감당할 수 있는 기록 속도와 맞추어 정해야 합니다.

3. 채널 수: 대역을 잘게 나누어 보기

수신기가 받은 넓은 대역폭은 보통 여러 개의 채널(IF channel)로 쪼개어 다룹니다. 채널 수를 늘려 대역을 잘게 나눌수록 주파수 분해능이 좋아져서, 특정 좁은 주파수 대에서만 나타나는 스펙트럼선을 더 세밀하게 구별하거나, 특정 채널에서만 끼어든 전파 간섭(RFI)을 그 채널만 골라 제거할 수 있습니다. 신호를 이렇게 주파수 성분별로 나누어 살펴보는 원리는 푸리에 변환과 주파수 분리 편에서 다룹니다.

! 관측 주파수 밴드: 86GHz
! 대역폭: 채널당 32MHz
! 채널 수: 8개(bbc=1~8)
! 편파: 우원편파(RCP)·좌원편파(LCP) 동시 기록

freq    = 86000.00, pol=RCP, bbc=1, netside=U, bandwidth=32.00
freq    = 86000.00, pol=LCP, bbc=2, netside=U, bandwidth=32.00
freq    = 86032.00, pol=RCP, bbc=3, netside=U, bandwidth=32.00
freq    = 86032.00, pol=LCP, bbc=4, netside=U, bandwidth=32.00

👉 아래에서 밴드·대역폭·채널 수를 직접 바꿔가며, 기록되는 주파수 폭과 데이터율이 어떻게 달라지는지 시뮬레이션해 보세요!

4. 편파(Polarization): 어떤 편파를 기록할 것인가

VEX 파일에는 각 채널이 어떤 편파를 기록할지도 함께 지정합니다. 위 예시의 pol=RCP, pol=LCP가 바로 그 설정으로, 전파 수신기 편에서 살펴본 것처럼 하나의 신호를 우원편파(RCP)와 좌원편파(LCP) 두 채널로 동시에 나누어 받는 이중편파 수신 방식입니다. 전파가 왜 이런 방향성(편광)을 가지는지, 그리고 이를 분석해 무엇을 알아낼 수 있는지는 편광(Polarization) 편에서 자세히 다룹니다.