뉴스 - 나선형 안테나: 광대역 원형 편파에 이상적인 선택

에이나선형 안테나나선형 구조가 특징인 와이어 안테나의 대표적인 예입니다. VHF 및 UHF 대역에 적합한 광대역 안테나입니다.

나선형 안테나는 약 30MHz에서 3GHz에 이르는 주파수 범위에서 작동하며, 주로 VHF 및 UHF 대역을 포함합니다.

나선형 안테나의 구조 및 작동 원리

나선형 안테나는 도체를 나선형으로 감고 급전선을 통해 접지면에 연결하여 구성됩니다. 간단한 구조 덕분에 원형 편파를 자연스럽게 생성하며, 위성 중계 시스템과 같은 우주 통신에 널리 사용됩니다.

위 그림은 위성 통신에 사용되는 나선형 안테나 시스템을 보여줍니다. 이러한 안테나는 일반적으로 충분한 옥외 설치 공간이 필요합니다.

나선형 안테나는 두꺼운 구리선이나 튜브를 나선형으로 감은 코일과 평평한 금속 접지면으로 구성됩니다. 코일의 한쪽 끝은 동축 케이블의 중심 도체에 연결되고, 바깥쪽 도체는 접지면에 연결됩니다.

위 이미지는 나선형 안테나의 구조와 구성 요소를 자세히 보여줍니다.

나선형 안테나의 방사 특성은 주로 나선의 직경, 권선 간 간격(피치) 및 피치 각도에 의해 결정됩니다.

피치 각도는 나선의 접선과 나선축에 수직인 평면 사이의 각도로 정의되며 다음과 같이 주어진다.

어디:

•D는 나선의 지름입니다.

•S는 피치(인접한 턴 사이의 중심 간격)입니다.

•α는 피치 각도입니다.

작동 모드

나선형 안테나는 크게 두 가지 모드로 작동합니다.

•정상 모드(수직 방사 모드라고도 함)

•축 방향 모드(종단 발사 모드 또는 빔 방사 모드라고도 함)

각 모드에 대한 자세한 설명은 아래에 있습니다.

일반적인 방사 모드에서 방사되는 전자기장은 나선축에 수직이며, 방사되는 파동은 원형 편광을 띕니다. 이 모드는 나선의 크기가 파장에 비해 작을 때 구현됩니다. 이 경우, 나선형 안테나의 방사 특성은 짧은 다이폴 안테나와 루프 안테나의 조합으로 볼 수 있습니다.

위 그림은 정상 모드로 작동하는 나선형 안테나의 방사 패턴을 보여줍니다.

이 작동 모드는 나선 직경 D와 권선 간 간격 S에 의해 결정됩니다. 이 작동 모드의 단점으로는 낮은 방사 효율과 좁은 대역폭이 있으며, 따라서 실제 응용 분야에서는 거의 사용되지 않습니다.

축 모드

축방향 방사 모드에서 방사되는 전자기장은 나선축을 따라 종단 방사 특성을 나타내며, 방사파는 원형 또는 거의 원형 편광을 띕니다. 이 모드는 나선의 둘레가 파장(λ) 정도까지 증가하고 권선 간 간격이 약 λ/4일 때 구현됩니다. 이러한 조건에서 방사 패턴은 축을 따라 방향성을 가지며 넓게 나타나고, 측엽은 축에서 벗어난 각도로 나타납니다.