🧑‍🏫 선생님·학부모님을 위한 설명 도움말

동작 원리 자세히 보기

• SDR의 구조 — 안테나 → 저잡음 증폭기·필터 → 믹서로 낮은 주파수로 옮기기 → ADC로 숫자화 → 컴퓨터 소프트웨어 순서입니다. 하드웨어는 "원하는 주파수 근처를 통째로 숫자로 바꿔 주는" 일만 하고, 그 뒤의 필터링·복조·해독은 모두 프로그램이 합니다. 전파 수신기 편의 단계 중 뒷부분을 소프트웨어가 대신하는 것입니다.
• I/Q 신호 — SDR은 신호를 두 개의 숫자 짝(I와 Q, 각각 코사인·사인 성분)으로 기록합니다. 이 두 숫자로 그 순간의 진폭과 위상을 모두 알 수 있어서, AM·FM·QAM 등 어떤 변조든 소프트웨어로 풀 수 있습니다(디지털 통신의 성상도가 바로 I/Q 평면입니다).
• 화면에 보이는 '폭포' 그림 — SDR 프로그램은 받은 신호를 푸리에 변환해 가로축은 주파수, 세로축은 시간, 색은 세기로 그립니다. 방송·무전·데이터 신호가 저마다 다른 모양의 '무늬'로 흘러내립니다.
• 값싼 SDR의 탄생 — 2012년 무렵, 컴퓨터용 디지털 TV 수신 USB 장치에 든 칩이 받은 전파를 그대로 숫자로 넘겨줄 수 있다는 것이 알려졌습니다. 덕분에 수만 원짜리 장치로 수십 MHz~약 1.7 GHz의 전파를 받아 볼 수 있게 되었습니다.
• SDR로 들어 볼 수 있는 것
  • FM 방송, 항공기 교신(AM)
  • 항공기가 1090 MHz로 내보내는 위치 신호(ADS-B)를 받아, 내 컴퓨터에 하늘의 비행기 지도를 직접 그리기
  • 작은 안테나를 만들어 은하수의 중성수소 21 cm선(1420 MHz) 관측하기 — 학생들이 직접 해 보는 전파천문 활동으로 널리 쓰입니다 (파장 편의 21 cm선 참고).
• 전파망원경도 SDR처럼 — KVN 같은 전파망원경도 받은 전파를 빠르게 숫자로 바꾼 뒤, 분광기·상관기 같은 신호 처리를 디지털 장치와 소프트웨어로 합니다. 관측 목적에 따라 처리 방식을 바꿀 수 있다는 점에서 SDR과 같은 발상입니다.
• 꼭 알려 줄 규칙 — 전파를 받아 보는 것은 자유롭지만, 전파를 내보내려면 전파법에 따라 허가나 아마추어무선 자격이 필요합니다. 또한 우연히 받은 다른 사람의 통신 내용을 엿듣거나 퍼뜨리는 것은 법으로 금지되어 있습니다.

SDR의 발전사

비유로 설명하기

• 옛 라디오는 "한 가지 요리만 만드는 전용 기계"(붕어빵 틀), SDR은 "레시피(프로그램)만 바꾸면 무엇이든 만드는 만능 주방"입니다.
• SDR이 하는 일은 "소리를 녹음한 뒤 컴퓨터로 편집하기"와 비슷합니다. 일단 숫자로 기록해 두면 나중에 어떤 방식으로든 분석할 수 있습니다.

자주 하는 오해

• "SDR은 하드웨어 없이 소프트웨어만으로 전파를 받는다" — 안테나, 증폭기, ADC 같은 하드웨어는 반드시 필요합니다. SDR은 그 뒷부분을 소프트웨어로 바꾼 것입니다.
• "SDR이면 아무 주파수나 마음대로 보낼 수 있다" — 장치의 성능 한계도 있지만, 무엇보다 전파 송신은 법으로 엄격히 관리됩니다.

함께 해 볼 질문·활동

• 장비 없이 시작하기: 인터넷에는 세계 곳곳의 SDR 수신기를 웹 브라우저로 원격 조작해 들어 볼 수 있는 공개 사이트(WebSDR 등)가 있습니다. 단파 방송이나 아마추어 무선 신호의 폭포 그림을 함께 관찰해 보세요.
• 저가 SDR 동글을 준비할 수 있다면 FM 방송 대역의 스펙트럼을 보며 방송국마다 차지하는 폭(약 0.2 MHz)을 확인하고(FM 편의 카슨 법칙), 1090 MHz 항공기 신호로 비행기 지도를 만들어 보기