신호 감쇠란?
신호 감쇠는 전력이 케이블, 광섬유, 커넥터, 자유 공간과 같은 매질을 통과하면서 신호 세기가 약해지는 현상을 말합니다. 단위는 데시벨(dB)로, 매우 큰 비율도 작고 읽기 쉬운 숫자로 표현할 수 있는 로그 단위입니다. 감쇠 값이 양수라면 출력 전력이 입력 전력보다 낮다는 뜻, 즉 신호가 약해졌다는 의미입니다.
계산기 사용 방법
입력 전력(\(P_{in}\))과 출력 전력(\(P_{out}\))을 같은 단위로 입력하세요. 여기서는 밀리와트(mW)를 사용하지만, 결과는 두 값의 비율에만 좌우되므로 단위만 일치한다면 어떤 전력 단위를 써도 동일한 결과가 나옵니다. 계산 버튼을 누르면 감쇠량(dB)과 함께 원래 전력 비율도 함께 표시됩니다. 케이블 구간, 분배기, 감쇠기 패드, 전체 링크 버짓을 평가할 때 유용합니다.
공식 풀이
데시벨 단위의 감쇠량은 다음과 같이 구합니다.
$$\text{감쇠량(dB)} = 10 \cdot \log_{10}\!\left(\frac{P_{in}}{P_{out}}\right)$$
전력은 전압이나 전류의 제곱에 비례하기 때문에 전력 기준 공식에는 계수 10이 사용됩니다. (전압이나 전류의 비율로 계산한다면 계수는 20이 됩니다.) 밑이 10인 로그는 넓은 동적 범위를 압축해 줍니다. 전력이 10배 줄면 10 dB, 100배 줄면 20 dB, 1000배 줄면 30 dB입니다.
계산 예시
어떤 신호가 100 mW로 케이블에 들어가서 10 mW로 나온다고 가정해 봅시다. 전력 비율은 \(100 / 10 = 10\)입니다. 감쇠량은 $$10 \cdot \log_{10}(10) = 10 \cdot 1 = \mathbf{10\ \text{dB}}$$가 됩니다. 신호는 전력의 90%를 잃었지만, 이를 간단히 10 dB 손실로 표현할 수 있습니다.
일반적인 매질의 감쇠 값
감쇠는 주파수, 케이블 유형 및 광섬유의 경우 파장에 따라 크게 달라집니다. 아래의 값들은 초기 계획에 유용한 광범위하게 문서화된 대표적인 수치입니다. 항상 사용 중인 정확한 부품과 주파수에 대해 제조업체 데이터시트로 확인하십시오. 손실은 구리의 경우 주파수가 높아질수록 증가하고, 광섬유의 경우 파장에 따라 달라집니다.
동축 케이블 (100 m당 손실)
| 케이블 | 주파수 | 대략적 손실 |
|---|---|---|
| RG-58 | 100 MHz | ~16 dB/100 m |
| RG-58 | 400 MHz | ~33 dB/100 m |
| RG-6 | 100 MHz | ~6 dB/100 m |
| RG-6 | 1000 MHz | ~20 dB/100 m |
연선 쌍 (Cat5e / Cat6, 100 m 채널당)
| 케이블 | 주파수 | 대략적 삽입 손실 |
|---|---|---|
| Cat5e | 100 MHz | ~22 dB/100 m |
| Cat6 | 100 MHz | ~20 dB/100 m |
| Cat6 | 250 MHz | ~33 dB/100 m |
광섬유 (km당 손실)
| 광섬유 / 파장 | 대략적 손실 |
|---|---|
| 단일 모드 @ 1310 nm | ~0.32–0.4 dB/km |
| 단일 모드 @ 1550 nm | ~0.17–0.25 dB/km |
| 다중 모드 (OM3/OM4) @ 850 nm | ~2.5–3.0 dB/km |
| 다중 모드 @ 1300 nm | ~0.7–1.0 dB/km |
커넥터 및 분배기 삽입 손실
| 구성 요소 | 전형적 손실 |
|---|---|
| 광섬유 커넥터 (결합 쌍, LC/SC) | ~0.3–0.75 dB |
| 융착 접합 | ~0.1 dB |
| 기계식 접합 | ~0.3 dB |
| 광학 2방향 분배기 (1×2) | ~3.5 dB |
| 광학 4방향 분배기 (1×4) | ~7.2 dB |
| 광학 8방향 분배기 (1×8) | ~10.5 dB |
| RF 동축 커넥터 (N, SMA) | ~0.1–0.3 dB |
자주 묻는 질문
어떤 전력 단위를 쓰는지가 중요한가요? 아닙니다. 이 공식은 두 전력의 비율을 사용하므로, 두 입력값이 같은 단위(mW, W, µW 등)이기만 하면 동일한 dB 결과가 나옵니다.
결과가 음수면 무슨 뜻인가요? 음수 값은 출력 전력이 입력 전력보다 크다는 의미입니다. 즉, 손실이 아니라 이득(gain)이 발생한 경우로, 증폭기에서 나타납니다.
단순한 비율 대신 데시벨을 쓰는 이유는? 데시벨을 쓰면 비율의 곱셈이 덧셈으로 바뀝니다. 덕분에 여러 부품의 손실을 단순히 더하기만 하면 전체 링크 손실을 쉽게 구할 수 있습니다.
