도플러 효과와 위성 무선: 주파수가 움직이는 이유와 따라가는 법

초속 7.5 km로 달리는 구급차 사이렌

도플러 효과는 이미 알고 계십니다. 구급차 사이렌이 다가올 때는 높게, 지나가면 낮게 들리죠. 전파도 똑같습니다. 저궤도 위성은 초속 약 7.5 km로 움직이니, 다가오는 동안에는 신호가 조금 높은 주파수로, 멀어지는 동안에는 조금 낮은 주파수로 들어옵니다.

움직이는 양은 주파수에 비례하고, 나와 위성 사이의 거리가 얼마나 빨리 변하는지(거리 변화율)에 비례합니다. 식으로 쓰면: 변화량 = 주파수 × 거리 변화율 ÷ 빛의 속도.

대역마다 얼마나 움직이나

고도 400–800 km 위성이 지평선 근처에 있을 때 가장 큰 변화는 대략 이렇습니다.

• 137 MHz 기상위성: 최대 약 ±3 kHz.
• 145 MHz(2 m 대역): 최대 약 ±3.5 kHz.
• 435–438 MHz(70 cm 대역): 최대 약 ±10 kHz.
• 2.4 GHz(13 cm): 최대 약 ±55 kHz.
• 정지궤도 위성(QO-100 등)은 나에 대해 거의 움직이지 않아서 변화가 아주 작습니다.

언제 가장 빨리 변하나

통과가 시작될 때 변화량은 가장 큰 플러스 값이고 천천히 변합니다. 위성이 가장 가까워지는 순간, 곧 통과의 가장 높은 지점에서 0을 지납니다. 머리 바로 위로 지나는 통과라면 바로 그 순간 주파수가 가장 빨리 변합니다. 70 cm에서는 초당 약 200 Hz입니다. 옆으로 낮게 지나가는 통과는 처음부터 끝까지 완만하게 변합니다.

그래서 높은 통과의 한가운데가 가장 바쁘게 맞춰야 할 때이고, 시작과 끝은 여유가 있는 때입니다.

FM 위성 맞추기

FM 신호는 폭이 넓어서(약 12 kHz) 대략만 맞추면 됩니다. 2 m로 받고 70 cm로 보내는 위성이라면, 2 m 업링크는 그대로 두고 70 cm 다운링크를 5 kHz씩 옮기는 방법을 많이 씁니다. 떠오를 때 +10 kHz, 그다음 +5, 가장 높을 때 발표된 주파수, 질 때 −5, −10 kHz. 나가기 전에 메모리 채널로 저장해 두세요.

원칙은 이것입니다. 변화가 더 큰 높은 대역 쪽을 보정하세요.

선형 중계기 맞추기 (SSB, CW)

선형 위성은 스펙트럼 한 구간을 통째로 중계하고, SSB나 CW 신호는 폭이 좁아서 몇백 Hz도 중요합니다. 보통은 '하나의 진짜 주파수' 원칙을 씁니다. 내 신호가 위성 통과대역의 한 지점에 머물도록 무전기를 계속 맞추는 것입니다. 많은 중계기가 반전형이라, 업링크를 올리면 다운링크가 내려갑니다. 익숙해지는 데 몇 번의 통과가 걸립니다.

컴퓨터 제어가 되는 전이중 무전기라면 거의 자동입니다. 프로그램이 위성 궤도를 읽고 매초 변화량을 계산해 업링크와 다운링크를 함께 다시 맞춥니다. 이 사이트의 레이더는 통과하는 동안 송신기마다 보정된 업링크·다운링크를 보여 주고, CAT으로 무전기 주파수를 직접 움직일 수도 있습니다.

오늘 밤 해 볼 수 있는 확인

비콘이 있는 아무 위성이나 레이더로 열고, 높은 통과를 골라 보정 주파수가 통과 내내 내려가는 것을 지켜보세요. 그다음 SDR을 발표된 주파수에 맞추고 워터폴을 보면, 줄이 숫자가 예측한 그대로 옆으로 흘러갑니다. 물리 법칙이 계산과 실시간으로 딱 맞아떨어지는 걸 보는 것, 이 취미의 작은 기쁨 중 하나입니다.