안테나 편파: 안테나 편파란 무엇이며 왜 중요한가

그림 5: 수직 편파가 필요한 응용 분야의 경우, 다이폴 안테나는 안테나가 빛을 포착하는 위치에 맞게 장착할 수 있습니다.

수직 편파는 응급 구조대원들이 사용하는 것과 같은 휴대용 무전기에 일반적으로 사용됩니다. 이는 수직 편파 방식의 무전기 안테나 설계 대부분이 무지향성 방사 패턴을 제공하기 때문입니다. 따라서 무전기와 안테나의 방향이 바뀌더라도 안테나 방향을 다시 조정할 필요가 없습니다.

3~30MHz 고주파(HF) 안테나는 일반적으로 긴 전선을 브래킷 사이에 수평으로 연결한 간단한 구조로 제작됩니다. 안테나의 길이는 파장(10~100m)에 따라 결정됩니다. 이러한 유형의 안테나는 자연적으로 수평 편파를 갖습니다.

이 대역을 "고주파"라고 부르는 것은 30MHz가 실제로 고주파였던 수십 년 전부터 시작되었다는 점에 주목할 필요가 있습니다. 비록 이 표현이 현재는 시대에 뒤떨어진 것처럼 보이지만, 국제전기통신연합(ITU)의 공식 명칭이며 여전히 널리 사용되고 있습니다.

최적의 편파 방향은 두 가지 방식으로 결정될 수 있습니다. 하나는 300kHz ~ 3MHz의 중파(MW) 대역을 사용하는 방송 장비에서 단거리 신호 전송에 적합한 지표파를 이용하는 것이고, 다른 하나는 전리층을 통한 장거리 전송에 적합한 전리층파를 이용하는 것입니다. 일반적으로 수직 편파 안테나는 지표파 전파 성능이 우수하고, 수평 편파 안테나는 전리층파 성능이 우수합니다.

위성의 자세가 지상국 및 다른 위성에 대해 끊임없이 변화하기 때문에 위성 통신에는 원형 편파가 널리 사용됩니다. 송신 안테나와 수신 안테나 모두 원형 편파일 때 효율이 가장 높지만, 선형 편파 안테나도 원형 편파 안테나와 함께 사용할 수 있습니다. 다만, 이 경우 편파 손실이 발생합니다.

5G 시스템에서 편파는 중요한 요소입니다. 일부 5G 다중 입력/다중 출력(MIMO) 안테나 어레이는 편파를 활용하여 가용 스펙트럼을 더욱 효율적으로 사용함으로써 처리량을 향상시킵니다. 이는 서로 다른 신호 편파와 안테나의 공간 다중화(공간 다이버시티)를 결합하여 구현됩니다.

이 시스템은 서로 직교하는 편파 안테나로 연결된 두 개의 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있으며, 각 스트림은 독립적으로 복구될 수 있습니다. 경로 및 채널 왜곡, 반사, 다중 경로 등의 요인으로 인해 교차 편파가 발생하더라도 수신기는 정교한 알고리즘을 사용하여 각각의 원래 신호를 복구함으로써 낮은 비트 오류율(BER)을 달성하고 궁극적으로 스펙트럼 활용률을 향상시킵니다.

결론적으로
편파는 안테나의 중요한 특성이지만 종종 간과됩니다. 선형(수평 및 수직 포함), 경사 편파, 원형 편파 및 타원형 편파는 각각 다른 용도에 사용됩니다. 안테나가 달성할 수 있는 종단 간 RF 성능 범위는 상대적인 방향과 정렬에 따라 달라집니다. 표준 안테나는 다양한 편파를 가지며 스펙트럼의 각기 다른 영역에 적합하도록 설계되어 있어, 대상 애플리케이션에 가장 적합한 편파를 제공합니다.