레이다가 재는 것
레이다는 알고 있는 전파를 보내고, 돌아온 에코를 보낸 것과 비교한다. 늦게 온 시간은 거리를, 세기는 물체가 얼마나 잘 반사하고 얼마나 먼지를, 위상은 파장보다 작은 움직임을, 위상이 도는 빠르기는 속도를, 두 안테나의 위상 차는 방향을 알려 준다.
레이다는 무엇을 비교하나
레이다는 돌아온 전파에서 무엇을 읽는가? 레이다(radar, radio detection and ranging)는 전파를 보내고, 물체에 맞고 돌아온 전파를 받는다. 돌아온 전파를 에코(echo)라 한다. 레이다는 보낸 파형을 알고 있으므로 에코를 그 파형과 비교한다.
비교할 것은 다섯 가지이다. 그림에서 ▶를 누를 때마다 보낸 파형의 사본을 에코 위에 대어 차이를 하나씩 잰다.
위 줄은 짧게 보낸 파형, 아래 두 줄은 안테나 0과 안테나 1에 돌아온 에코이고, 점선은 에코에 대어 보는 사본이다. 가로축은 반송파 주기 T 단위로 다섯 차이가 보이도록 그렸으며, 실제 에코는 이보다 훨씬 약하고 지연은 반송파 주기의 수만 배이다.
①은 에코가 늦게 온 시간이고, 거리를 알려 준다. 사본을 에코가 시작하는 자리까지 민 거리가 이 시간이다. ②는 에코의 세기이고, 물체가 얼마나 잘 반사하는지와 얼마나 먼지에 따라 달라진다. ③은 에코의 위상, 곧 파형이 한 주기 안에서 어디쯤인지이다. 사본을 한 주기보다 짧게 더 밀어 반송파의 마루를 맞춘 만큼이 위상이다. 물체가 파장보다 작게 움직여도 위상은 눈에 띄게 바뀐다. ④는 그 위상이 시간에 따라 도는 빠르기이고, 물체의 속도를 알려 준다. 처음에 맞춘 마루가 에코의 끝으로 갈수록 어긋나는 것이 이 빠르기이다. ⑤는 두 안테나에 닿은 에코의 위상 차이고, 에코가 들어온 방향을 알려 준다.
다섯 가지 모두 반송파의 파장 와 엮여 있다. 예제는 주로 차량 레이다의 77 GHz( mm)를 쓰고, 10 GHz( mm)와 견준다.