방사(Radiation)는 안테나가 송수신하는 전자기파의 강도를 나타내는 용어입니다. 안테나 그림에서 안테나의 방사 특성을 보여주는 도표를 방사 패턴이라고 합니다. 방사 패턴을 관찰하면 안테나의 기능과 지향성을 직관적으로 이해할 수 있습니다. 안테나에서 방사되는 전력은 근거리장과 원거리장 모두에 영향을 미칩니다.
그래프상으로 방사는 안테나의 각도 위치와 반경 거리의 함수로 표현될 수 있습니다. 이 수학적 함수는 안테나의 방사 특성을 설명하며, 일반적으로 구면 좌표계에서 전기장 E(θ,ϕ)와 자기장 H(θ,ϕ)로 나타냅니다.
방사 패턴
안테나에서 방출되는 에너지는 방사 패턴으로 특징지어집니다. 방사 패턴은 방출된 에너지가 방향에 따라 공간에 어떻게 분포되는지를 그래프로 나타낸 것입니다. 이제 일반적인 에너지 방사 패턴을 살펴보겠습니다.
위 그림은 다이폴 안테나의 방사 패턴을 보여줍니다. 방사되는 에너지는 특정 방향을 따라 그려진 패턴으로 나타내며, 화살표는 방사 방향을 나타냅니다. 방사 패턴은 전계 패턴과 전력 패턴으로 분류할 수 있습니다.
•자기장 패턴은 전기장과 자기장의 함수이며, 일반적으로 로그 스케일로 표시됩니다.
•전력 패턴은 전기장과 자기장 크기의 제곱에 비례하며, 일반적으로 로그 스케일, 즉 dB 단위로 표시됩니다.
3D 방사 패턴
3D 방사 패턴은 좌표계의 중심을 원점으로 하여 구면 좌표계(r,θ,ϕ)로 나타낸 3차원 그래프입니다. 아래 그림과 같이 나타납니다.
이 그림은 무지향성 안테나의 3차원 방사 패턴을 보여주며, 세 좌표축(x, y, z)을 명확하게 나타냅니다.
2D 방사 패턴
3차원 방사 패턴을 수평면과 수직면으로 분할하면 2차원 방사 패턴을 얻을 수 있습니다. 이렇게 얻은 두 패턴을 각각 수평면 패턴과 수직면 패턴이라고 합니다.
앞서 언급했듯이, 그림은 무지향성 안테나의 H면과 V면 방사 패턴을 보여줍니다. H면은 수평 패턴을, V면은 수직 패턴을 나타냅니다.
엽 형성
방사 패턴을 나타낼 때, 주요 방사 영역과 부차적인 방사 영역을 나타내는 다양한 모양이 종종 나타납니다. 이러한 영역들을 통해 안테나의 방사 효율을 평가할 수 있습니다. 더 나은 이해를 위해 아래 그림은 다이폴 안테나의 방사 패턴을 보여줍니다.
방사 패턴에는 일반적으로 주엽, 측엽 및 후엽이 있습니다.
•방사되는 전자기장의 주요 부분으로 넓은 영역을 덮는 부분을 주엽 또는 주빔이라고 합니다. 이곳은 최대 방사 에너지가 집중되는 곳이며, 그 방향은 안테나의 지향성을 나타냅니다.
•측면으로 분포된 방사 패턴의 나머지 부분은 사이드 로브 또는 마이너 로브라고 합니다. 이러한 영역은 전력이 낭비되는 영역입니다.
•또한, 주엽과 정확히 반대 방향으로 위치한 후엽이라는 엽이 있는데, 이는 측엽의 일종입니다. 이 부분에서도 상당한 양의 에너지가 낭비됩니다.
예
레이더 시스템에 사용되는 안테나에서 측엽이 발생하면 표적 추적이 매우 어려워집니다. 측엽이 허위 표적을 생성하기 때문입니다. 실제 표적과 허위 표적을 구분하는 것은 매우 어렵습니다. 따라서 성능을 향상시키고 에너지를 절약하기 위해서는 측엽을 억제하거나 제거해야 합니다.
시정 조치
이렇게 낭비되는 방사 에너지를 활용해야 합니다. 이러한 작은 로브들을 제거하고 그 에너지를 한 방향, 즉 주 로브 방향으로 재분배할 수 있다면 안테나의 지향성이 향상되어 성능이 개선됩니다.
방사선 패턴의 종류
일반적인 방사 패턴 유형은 다음과 같습니다.
• 전방향 패턴(무방향 패턴이라고도 함): 이 패턴은 일반적으로 3D 보기에서는 도넛 모양으로 나타나고, 2D 보기에서는 숫자 8 모양을 형성합니다.
• 연필 모양 빔 패턴: 빔이 날카롭고 방향성을 가진 연필 모양을 나타냅니다.
• 부채꼴 빔 패턴: 빔이 부채꼴 모양으로 퍼져 나갑니다.
• 형상보 패턴: 규칙적인 패턴이 없는 비균일한 보를 형상보 패턴이라고 합니다.
이러한 모든 유형의 복사에 대한 기준점은 등방성 복사입니다. 등방성 복사는 물리적으로 실현 가능하지 않지만, 여전히 중요한 기준점으로 남아 있습니다.
안테나에 대한 자세한 내용을 알아보려면 다음 웹사이트를 방문하세요.
게시 시간: 2026년 4월 10일
