무선통신기술 6. 안테나 이론(2)

(4) 지향특성

1) 지향성(Directivity)

- 방향에 따른 응답 또는 감도(수신할 수 있는 척도)의 변화, 어떤 특정 방향에 대하여 응답 또는 감도가 클수록 지향성이 좋다고 한다.

① 지향성 계수(Directiona Coefficiency)

- 지향 특성을 나타내는 계수로서 일반적으로 최대복사방향의 값을 1로 하여 상대적인 전계 강도로 나타낸다.

D = Eθ(θ방향의 전계강도) / E(최대복사방향의 전계강도)

풍선 같은 파형 그림..

진행파 안테나 단점 : 부엽이 많다.

​(5) 안테나의 이득(Gain)

① 동일 방향, 동일한 거리의 점에서 동일한 전계강도는 또는 전력속 밀도를 발생하는 무손실의 기준 안테나에 공급하는 전력과 이득을 측정하려고 하는 안테나에 공급하는 전력의 비로서, 보통 데시벨(dB)로 나타낸다.

G = 임의안테나의복사전력 / 기준안테나의복사전력

② 절대이득(Absolute Gain) : 기준 안테나가 공간에 고립된 등방성 안테나(사방에 동일한)일 경우 일정한 방향에 있어서의 안테나의 이득[dBi]

③ 상대이득(Relative Gain) : 기준 안테나가 공간에 외따로 서 있고 또한 수직 2등분면이 어떤 방햐을 포함하는 손실이 없는 반파장 다이플인 경우 2방향에서의 안테나 이득을 말한다.

④ 지상이득(G) : 기준 안테나로 λ/4보다 극히 짧은 안테나를 사용하여 임의의 안테나 이득을 측정했을 때 그 이득을 지상이득을 말한다.

⑤ 절대이득 상대이득 지상이득의 관계

: 절대이득 = 1.64*상대이득 = 3*지상이득

안테나의 절대 이득, 상대 이득, 그리고 지상이득은 안테나의 성능과 특성을 나타내는 중요한 개념들입니다.

1. 절대 이득(Absolute Gain): 안테나의 절대 이득은 안테나가 특정 방향으로 전파를 방출할 때 해당 방향으로의 전파 강도를 나타냅니다. 즉, 안테나가 특정 방향으로 전파를 집중시키는 능력을 의미합니다. 절대 이득은 일반적으로 dB(dBd 또는 dBi) 단위로 표현되며, 높은 값일수록 안테나의 성능이 우수하다는 것을 의미합니다.
2. 상대 이득(Relative Gain): 안테나의 상대 이득은 특정 방향의 절대 이득을 다른 방향의 절대 이득으로 나눈 것입니다. 즉, 안테나가 특정 방향으로 전파를 얼마나 효율적으로 방출하는지를 나타냅니다. 일반적으로 상대 이득은 비(데시벨) 단위로 표현되며, 높은 값일수록 안테나가 특정 방향으로 전파를 집중시키는 능력이 뛰어남을 의미합니다.
3. 지상이득(Ground Gain): 안테나의 지상이득은 안테나가 지표면 또는 지상과의 상호 작용으로 인해 추가적인 이득을 얻는 것을 의미합니다. 이는 안테나와 지상 사이의 반사와 상호 작용에 따라 발생합니다. 지상이득은 일반적으로 안테나의 패턴과 지형에 따라 달라지며, 안테나가 지면에 가까이 위치할수록 더 큰 지상이득을 얻을 수 있습니다.

이러한 이득들은 안테나 설계와 성능을 평가하고 최적화하는 데 중요한 지표로 사용됩니다. 이들은 안테나의 효율성과 성능을 평가하고 안테나의 적절한 운용 방법을 결정하는 데 도움을 줍니다.

⑥ 안테나 이득의 비교

​(6) 안테나의 접지방식

장·중파대에서 주로 사용되는 수직접지 안테나에서의 손실저항의 대부분은 접지저항이므로 이를 감소시키는 것이 중요하다.

1) 심굴접지

① 안테나 가까운 지점에서 물이 나올 정도의 깊이에 등판을 매설하고 그 주위에 수문을 잘 흡수하는 목탄을 넣어 접속저항을 감소시킨다.

② 접지저항은 10[Ω] 전후인데, 1[Ω] 이하로 하려면 수 개 내지 수십 개를 적당한 위치에서 접속하여 사용한다.

③ 수분이 많고 대지의 도전율이 양호한 경우의 접지방식으로 소전력의 송신 안테나에 사용된다.

​2) 방사상 접지(지선망 접지)

① Radial Earth 라 하며 지표면 하에 동선(60~240개)을 방사상으로 접지하여 안테나에서 대지로 흐르는 지전류의 측로를 효율적으로 형성하여 접지저항을 낮추는 방식이다.

② 접지저항은 5[Ω] 정도이다.

③ 중파 방송용 안테나에 주로 사용된다.

​3) 다중접지

① 한 점의 접지로 불충분한 경우 여러 점에서 병렬로 접지시켜 접지저항을 감소시키는 접지 방식으로 공중선 전류를 기저부 부근에 밀집하는 것을 피하고 접지저항의 감소를 도모하고자 사용한다.

② 접지 저항은 1~2[Ω] 정도이다.

③ 대규모 방송국에 사용된다.

​4) 가상접지(Counter Poise)

① 지상고 2.5[m] 이상에 도체망을 설치하여 도체망과 대지 사이에 변위 전류가 흐르게 하여 접지하는 방식이다.

② 대지의 도전율이 나쁜 경우나 동선 매설이 곤란한 곳, 즉 건초지, 암산, 지면의 요철이 심한 곳, 수목이 가득한 곳, 건물의 옥상 등에서 사용된다.

③ 중전력 등으로 사용된다.

​5) 어스 스크린(Earth Screen)

어스 스크린은 전기적 장비나 시설에서 발생하는 전기적 잡음이나 고주파 장애물을 차단하고 흡수하는 역할을 하는 장치입니다. 이러한 잡음이나 장애물은 전기 회로나 전자기 장치의 정확한 작동을 방해할 수 있으며, 전자기파가 외부로 유출되어 다른 장치에 영향을 줄 수도 있습니다.

어스 스크린은 보통 전기적으로 연결된 금속 망 또는 판으로 구성되어 있으며, 이를 전기적으로 접지하거나 물체에 연결함으로써 전기적인 잡음을 흡수하고 차단합니다. 어스 스크린은 전기장의 외부 영향으로부터 시스템을 보호하는 데 중요한 역할을 합니다.

주로 전자기파가 발생하는 장치나 시설에서 사용되며, 전기 회로나 전자기 장치에서 발생하는 잡음을 최소화하여 시스템의 안정성과 성능을 향상시킵니다. 또한, 어스 스크린은 전기장의 누설을 방지하고 외부 환경으로부터의 전자기파 간섭을 줄여 전기적 장비의 정확도와 신뢰성을 향상시키는 데 사용됩니다.

전자기파 차단용 어스 스크린은 고주파를 차단하는 효과적인 방법으로 사용되며, 주로 전자기파를 발생시키는 장치나 시설에서 주변 환경을 보호하고 안전을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.