1. 안테나 소개
안테나는 그림 1과 같이 자유 공간과 전송 선로 사이의 전이 구조입니다. 전송 선로는 소스로부터 전자기 에너지를 전송하는 데 사용되는 동축 선로 또는 중공 튜브(도파관) 형태일 수 있습니다. 안테나로 또는 안테나에서 수신기로. 전자는 송신 안테나이고 후자는 수신 안테나이다.
그림 1 전자기 에너지 전송 경로(소스-전송선-안테나 없는 공간)
그림 1의 전송 모드에서 안테나 시스템의 전송은 그림 2와 같이 Thevenin 등가로 표시됩니다. 여기서 소스는 이상적인 신호 발생기로 표시되고 전송 선로는 특성 임피던스 Zc를 갖는 선로로 표시됩니다. 안테나는 하중 ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]로 표시됩니다. 부하 저항 RL은 안테나 구조와 관련된 전도 및 유전 손실을 나타내고, Rr은 안테나의 방사 저항을 나타내며, 리액턴스 XA는 안테나 방사와 관련된 임피던스의 허수부를 나타내는 데 사용됩니다. 이상적인 조건에서 신호 소스에 의해 생성된 모든 에너지는 안테나의 방사 성능을 나타내는 데 사용되는 방사 저항 Rr로 전달되어야 합니다. 그러나 실제 응용에서는 전송선과 안테나의 특성으로 인한 도체-유전체 손실과 전송선과 안테나 사이의 반사(불일치)로 인한 손실이 있습니다. 소스의 내부 임피던스를 고려하고 전송선 및 반사(불일치) 손실을 무시하고 공액 매칭에서 최대 전력이 안테나에 제공됩니다.
그림 2
전송선과 안테나 사이의 불일치로 인해 인터페이스의 반사파는 소스에서 안테나로의 입사파와 중첩되어 정재파를 형성합니다. 이는 에너지 집중 및 저장을 나타내며 일반적인 공진 장치입니다. 일반적인 정재파 패턴은 그림 2의 점선으로 표시됩니다. 안테나 시스템이 제대로 설계되지 않으면 전송 선로는 도파관 및 에너지 전송 장치가 아닌 에너지 저장 요소의 역할을 할 수 있습니다.
전송선, 안테나 및 정재파로 인한 손실은 바람직하지 않습니다. 저손실 전송선로를 선택하면 선로 손실을 최소화할 수 있고, 그림 2에서 RL로 표시되는 손실 저항을 줄이면 안테나 손실을 줄일 수 있습니다. 라인의 특성 임피던스를 갖는 안테나(부하).
무선 시스템에서 안테나는 일반적으로 에너지를 수신하거나 전송하는 것 외에도 특정 방향의 방사 에너지를 향상시키고 다른 방향의 방사 에너지를 억제해야 합니다. 따라서 감지 장치 외에 안테나도 방향성 장치로 사용해야 합니다. 안테나는 특정 요구 사항을 충족하기 위해 다양한 형태로 제공될 수 있습니다. 와이어, 조리개, 패치, 요소 어셈블리(어레이), 반사경, 렌즈 등이 될 수 있습니다.
무선 통신 시스템에서 안테나는 가장 중요한 구성 요소 중 하나입니다. 좋은 안테나 설계는 시스템 요구 사항을 줄이고 전반적인 시스템 성능을 향상시킬 수 있습니다. 고전적인 예는 고성능 안테나를 사용하여 방송 수신을 향상시킬 수 있는 텔레비전입니다. 안테나는 인간의 눈과 마찬가지로 통신 시스템에 사용됩니다.
2. 안테나 분류
1. 와이어 안테나
와이어 안테나는 자동차, 건물, 선박, 비행기, 우주선 등 거의 모든 곳에서 발견되기 때문에 가장 일반적인 유형의 안테나 중 하나입니다. 와이어 안테나에는 직선(다이폴), 루프, 나선형, 나선형 등 다양한 모양이 있습니다. 그림 3과 같습니다. 루프 안테나는 원형일 필요는 없습니다. 직사각형, 정사각형, 타원형 또는 기타 모양이 될 수 있습니다. 원형 안테나는 구조가 간단하기 때문에 가장 일반적입니다.
그림 3
2. 조리개 안테나
개구면 안테나는 더 복잡한 형태의 안테나에 대한 수요가 증가하고 더 높은 주파수를 활용함에 따라 더 큰 역할을 하고 있습니다. 그림 4에는 일부 형태의 조리개 안테나(피라미드형, 원추형 및 직사각형 혼 안테나)가 나와 있습니다. 이러한 유형의 안테나는 항공기나 우주선의 외부 쉘에 매우 편리하게 장착할 수 있기 때문에 항공기 및 우주선 응용 분야에 매우 유용합니다. 또한 열악한 환경으로부터 보호하기 위해 유전 물질 층으로 덮을 수도 있습니다.
그림 4
3. 마이크로스트립 안테나
마이크로스트립 안테나는 1970년대에 주로 위성 응용 분야에서 큰 인기를 끌었습니다. 안테나는 유전체 기판과 금속 패치로 구성됩니다. 금속 패치는 다양한 모양을 가질 수 있으며 그림 5에 표시된 직사각형 패치 안테나가 가장 일반적입니다. 마이크로스트립 안테나는 높이가 낮고 평면 및 비평면 표면에 적합하며 제조가 간단하고 저렴하고 단단한 표면에 장착할 때 견고성이 높으며 MMIC 설계와 호환됩니다. 항공기, 우주선, 위성, 미사일, 자동차, 심지어 모바일 장치의 표면에 장착할 수 있으며 형상에 맞게 설계할 수 있습니다.
그림 5
4. 어레이 안테나
많은 응용 분야에서 요구되는 방사 특성은 단일 안테나 요소로는 달성할 수 없습니다. 안테나 어레이는 하나 이상의 특정 방향에서 최대 방사선을 생성하기 위해 합성된 요소로부터 방사선을 생성할 수 있으며, 일반적인 예가 그림 6에 나와 있습니다.
그림 6
5. 반사경 안테나
우주 탐사의 성공은 안테나 이론의 급속한 발전으로도 이어졌습니다. 초장거리 통신이 필요하기 때문에 수백만 마일 떨어진 곳에서 신호를 송수신하려면 초고이득 안테나를 사용해야 합니다. 이 애플리케이션에서 일반적인 안테나 형태는 그림 7에 표시된 포물선형 안테나입니다. 이러한 유형의 안테나는 직경이 305미터 이상이며 수백만 개의 신호를 전송하거나 수신하는 데 필요한 높은 이득을 달성하려면 이러한 큰 크기가 필요합니다. 몇 마일 떨어져 있어요. 반사경의 또 다른 형태는 그림 7(c)에 표시된 것처럼 모서리 반사경입니다.
그림 7
6. 렌즈 안테나
렌즈는 주로 입사 산란 에너지를 시준하여 원하지 않는 방사 방향으로 확산되는 것을 방지하는 데 사용됩니다. 렌즈의 기하학적 구조를 적절하게 변경하고 올바른 재료를 선택함으로써 다양한 형태의 발산 에너지를 평면파로 변환할 수 있습니다. 포물선형 반사기 안테나와 같은 대부분의 응용 분야, 특히 고주파수에서 사용할 수 있으며, 저주파에서는 크기와 무게가 매우 커집니다. 렌즈 안테나는 건축 자재나 기하학적 형태에 따라 분류되며, 그 중 일부가 그림 8에 나와 있습니다.
그림 8
안테나에 대해 자세히 알아보려면 다음을 방문하세요.
게시 시간: 2024년 7월 19일
