이 장에서는 무선 통신의 기본 매개변수를 소개하고, 통신 시스템에서 안테나의 역할을 더 잘 이해할 수 있도록 돕는 것을 목표로 합니다. 무선 통신은 전자기파의 형태로 이루어지기 때문에 파동의 전파 특성을 이해하는 것이 필수적입니다.
이 장에서는 다음과 같은 매개변수에 대해 논의하겠습니다.
•빈도
•파장
•임피던스 매칭
•VSWR 및 반사 전력
•대역폭
•대역폭 비율
•방사선 강도
자, 이제 그것들을 자세히 살펴보겠습니다.
빈도:
표준 정의에 따르면 주파수는 단위 시간당 파동이 반복되는 횟수입니다. 간단히 말해, 주파수는 어떤 현상이 얼마나 자주 발생하는지를 나타냅니다. 주기파는 T초(한 주기)마다 반복되며, 그 주파수는 주기 T의 역수입니다.
수학적으로는 다음과 같이 나타납니다.
$$f = \frac{1}{T}$$
•F는 주기파의 주파수를 나타냅니다.
•T는 한 주기 전체를 완료하는 데 필요한 시간입니다.
주파수는 헤르츠(Hz)로 측정됩니다.
위 그림은 시간(ms)에 대한 전압(mV)의 함수로 나타낸 사인파를 보여줍니다. 이 파형은 2t 밀리초마다 반복되므로 주기 T = 2t ms이고 주파수 f = 1/(2t) kHz입니다.
파장:
표준 정의에 따르면, 연속된 두 봉우리 또는 연속된 두 골 사이의 거리를 파장이라고 합니다.
간단히 말해, 파장은 인접한 두 개의 양의 봉우리 또는 인접한 두 개의 음의 봉우리 사이의 거리입니다. 아래 그림은 주기적인 파형을 보여주며, 파장(λ)과 진폭이 표시되어 있습니다. 주파수가 높을수록 파장은 짧아지고, 반대로 주파수가 낮을수록 파장은 길어집니다.
파장의 공식은 다음과 같습니다.
$$\lambda = \frac{c}{f}$$
•λ는 파장을 나타냅니다.
•C는 빛의 속도입니다($3 × 10^8$ 미터/초).
•F는 주파수입니다
파장 λ는 미터, 피트, 인치와 같은 길이 단위로 표현됩니다. 일반적으로 사용되는 단위는 미터입니다.
임피던스 매칭:
표준 정의에 따르면 임피던스 정합은 송신기의 임피던스가 수신기의 임피던스와 거의 같을 때 발생합니다.
안테나와 회로 사이에는 임피던스 정합이 필요합니다. 안테나, 전송선, 회로의 임피던스가 일치해야 안테나와 수신기 또는 송신기 사이에서 최대 전력 전달이 이루어집니다.
매칭의 필요성
공진 소자는 특정 협대역 주파수 내에서 최적의 출력을 제공할 수 있습니다. 안테나는 공진 소자로서 임피던스가 적절하게 정합될 때 더 나은 출력 성능을 얻을 수 있습니다.
•안테나 임피던스가 자유 공간의 임피던스와 일치할 때, 안테나에서 방사되는 전력이 효과적으로 전송됩니다.
•수신 안테나의 출력 임피던스는 수신 증폭기 회로의 입력 임피던스와 일치해야 합니다.
• 송신 안테나의 입력 임피던스는 송신 증폭기의 출력 임피던스 및 전송선의 특성 임피던스와 일치해야 합니다.
임피던스는 옴(Ω) 단위로 측정되며 기호는 Z입니다.
VSWR 및 반사 전력:
표준 정의에 따르면, 정재파에서 최대 전압과 최소 전압의 비율을 전압 정재파비(VSWR)라고 합니다.
안테나, 전송선, 회로의 임피던스가 일치하지 않으면 전력을 효과적으로 방사할 수 없고, 오히려 전력의 일부가 반사됩니다.
주요 특징은 다음과 같습니다.
•임피던스 불일치 정도를 나타내는 매개변수를 전압 정재파비(VSWR)라고 합니다.
• VSWR은 전압 정재파비(Voltage Standing Wave Ratio)의 약자로, 일반적으로 SWR이라고도 합니다.
•임피던스 불일치가 클수록 VSWR 값이 높아집니다.
•효과적인 방사를 위해서는 이상적인 VSWR 값이 1:1이어야 합니다.
•반사 전력은 전방으로 송전되는 전력 중 낭비되는 부분을 의미합니다. 반사 전력과 VSWR은 본질적으로 동일한 물리적 현상을 서로 다른 관점에서 설명하는 개념입니다.
대역폭:
표준 정의에 따르면, 특정 통신에 할당된 지정된 파장 범위 내의 주파수 대역을 대역폭이라고 합니다.
신호가 송수신될 때, 특정 주파수 범위 내에서 작동합니다. 이 특정 주파수 범위는 전송 중 다른 신호와의 간섭을 방지하기 위해 특정 신호에 할당됩니다.
•대역폭은 신호 전송의 고주파수와 저주파수 사이의 주파수 범위를 나타냅니다.
•일단 대역폭이 할당되면 다른 사람은 사용할 수 없습니다.
•전체 주파수 대역은 대역폭 세그먼트로 나뉘며, 각 세그먼트는 서로 다른 송신기에 할당됩니다.
방금 논의한 대역폭은 절대 대역폭이라고도 할 수 있습니다.
대역폭 비율:
표준 정의에 따르면 절대 대역폭과 중심 주파수의 비율을 백분율 대역폭이라고 합니다.
신호 강도가 최대가 되는 대역 내 주파수를 공진 주파수라고 하며, 대역의 중심 주파수라고도 하고 fC로 표기합니다.
•대역의 높은 주파수와 낮은 주파수는 각각 fH와 fL로 표시됩니다.
•절대 대역폭은 fH − fL로 주어집니다.
•주파수 대역의 폭을 평가하려면 분수 대역폭 또는 백분율 대역폭을 계산해야 합니다.
대역폭 백분율은 구성 요소 또는 시스템이 처리할 수 있는 주파수 변동 범위를 파악하기 위해 계산됩니다.
•fH는 더 높은 주파수를 나타냅니다.
•fL은 낮은 주파수를 나타냅니다.
•fc는 중심 주파수를 나타냅니다.
대역폭 백분율이 클수록 채널 대역폭이 넓어집니다.
방사선 강도:
복사 강도는 단위 입체각당 방출되는 전력으로 정의됩니다.
안테나는 특정 방향으로 더 강하게 빛을 방출하는데, 이 방향이 최대 방출 강도에 해당합니다. 방출 강도는 안테나가 도달할 수 있는 최대 방출 범위를 나타냅니다.
수학적 표현
방사 강도는 방사 전력 밀도에 반경 거리의 제곱을 곱하여 얻습니다.
여기서 U는 복사 강도, r은 반경 거리, (Wrad)는 복사 전력 밀도입니다.
•U는 방사선 강도를 나타냅니다.
•r은 반지름 거리를 나타냅니다.
•Wrad는 방사 전력 밀도를 나타냅니다.
위 방정식은 안테나의 방사 강도를 나타냅니다. 방사 거리는 때때로 기호 Φ로 표시됩니다.
복사 강도의 단위는 와트/스테라디안(W/sr) 또는 와트/라디안 제곱(W/rad²)입니다.
안테나에 대한 자세한 내용을 알아보려면 다음 웹사이트를 방문하세요.
게시 시간: 2026년 3월 26일
