안테나 지향성이란 무엇인가요?
빠른 답변:안테나 지향성은 이상적인 등방성 방사체와 비교하여 안테나가 특정 방향으로 방사 전력을 얼마나 집중시키는지를 나타냅니다. 등방성 방사체의 지향성은 1 또는 0 dBi입니다.
지향성이 높을수록 방사 패턴이 좁고 집중되는 반면, 지향성이 낮을수록 방사 각도가 넓어집니다. 지향성은 방사 패턴의 모양에 따라 달라지며 안테나 손실은 고려하지 않습니다.
정규화된 방사 패턴은 구면 좌표계로 다음과 같이 표현할 수 있습니다.
정규화된 방사 패턴
안테나 지향성 공식
정규화된 방사 패턴은 원래 패턴과 동일한 모양을 가지지만, 최댓값은 1로 스케일링됩니다. 안테나 지향성은 다음과 같이 표현됩니다.D최대 방사 강도를 모든 방향에 걸친 평균 방사 강도와 비교합니다.
이 방정식의 분모는 구형 영역에 걸쳐 통합된 전체 패턴을 나타냅니다. 최대값을 이 공간 평균값으로 나누면 안테나가 주 방향으로 에너지를 얼마나 강하게 집중시키는지 알 수 있습니다.
지향성 대 이득
지향성은 방사 패턴이 어떻게 집중되는지만을 나타냅니다. 안테나 이득은 전도 손실 및 유전 손실을 포함한 방사 효율도 고려합니다.
그 관계는G = ηD, 어디G이득입니다.η는 방사선 효율이고,D지향성입니다. 손실이 없는 안테나는 지향성과 같은 이득을 가지지만, 실제 안테나에서는 이득이 일반적으로 더 낮습니다. 두 값 모두 등방성 방사체를 기준으로 할 때 일반적으로 dBi 단위로 표현됩니다.
지향성 계산 예시
예를 들어, 두 안테나의 방사 패턴에 대한 다음 두 방정식을 살펴보겠습니다.
안테나 1
안테나 2
방사 패턴 및 지향성
다음 패턴들은 극좌표 각도에 따라 달라집니다.θ그리고 방위각에 따라 일정하게 유지된다고 가정합니다. 안테나 1은 방사 범위를 더 넓게 퍼뜨리는 반면, 안테나 2는 주 방향 주변에 더 많은 에너지를 집중시킵니다.
주 빔의 폭이 좁을수록 방사되는 전력이 더 집중되므로 안테나 2가 더 높은 지향성을 가질 것으로 예상됩니다.
그림 1. 두 가지 정규화된 방사 패턴 비교. 집중도가 높은 패턴일수록 지향성이 높다.
지향성 계산 결과
두 예시 패턴에 지향성 방정식을 적용하면 다음과 같습니다.
- 안테나 1:D = 1.273, 또는 1.05 dBi
- 안테나 2:D = 2.707, 또는 4.32 dBi
안테나 2는 방사가 피크 방향 주변에 더 집중되어 있기 때문에 지향성이 더 높습니다. 등방성 방사체는 실제 구현 가능한 안테나가 아닌 이상적인 모델이지만 0dBi 기준으로 사용됩니다.
고지향성 vs. 저지향성 응용 분야
저지향성 안테나넓은 각도 범위를 제공하며 모바일 기기, 차량용 라디오, 일반 무선 액세스와 같이 신호가 여러 방향에서 들어올 수 있는 경우에 유용합니다.
고지향성 안테나에너지를 더 좁은 빔으로 집중시킵니다. 이러한 방식은 원하는 방향을 알고 있는 위성 링크, 레이더, 원격 감지 및 지점 간 통신에 적합합니다.
아래 표는 몇 가지 일반적인 안테나 유형에 대한 대략적인 지향성 범위를 보여줍니다.
안테나 지향성은 어떻게 측정하나요?
지향성은 일반적으로 측정된 방사 패턴으로부터 결정됩니다. 테스트 대상 안테나는 방위각과 고도에 따라 특성화되며, 결과로 얻은 전계 또는 전력 데이터는 정규화되어 3차원 패턴을 생성합니다.
- 필요한 각도 범위에 걸쳐 상대적인 방사선량을 측정하십시오.
- 최대 방사선 강도를 확인하십시오.
- 입체각에 걸쳐 방사 패턴을 적분하여 공간 평균을 구합니다.
- 최대 강도를 평균 강도로 나누고 그 결과를 비율 또는 dBi 단위로 나타내십시오.
제어됨안테나 테스트방사 패턴, 이득, 편광 및 지향성을 평가할 때 반사 및 측정 불확실성을 줄이는 데 도움이 됩니다.
안테나 크기가 지향성에 미치는 영향
전기적 크기는 방사 패턴에 큰 영향을 미칩니다. 일반적으로 소형 단일 소자 안테나는 넓은 빔을 생성하며 지향성이 상대적으로 낮습니다. 유효 개구부를 파장 단위로 증가시키면 안테나 또는 어레이가 더 좁은 빔을 형성하고 지향성을 높일 수 있습니다.
- 낮은 지향성:넓은 지역을 커버하고 여러 방향에서 들어오는 신호를 수신하는 데 유용합니다.
- 더 높은 지향성:집중 링크, 향상된 각도 선택성 및 주 빔 외부 신호 차단에 유용합니다.
지향성은 물리적 크기만으로 결정되는 것이 아닙니다. 기하학적 구조, 전류 분포, 어레이 간격 및 위상, 개구부 조명, 작동 주파수 등 모든 요소가 최종 방사 패턴에 영향을 미칩니다.
일반적으로 빔 폭이 좁을수록 지향성이 높아지지만, 더욱 정확한 조준 및 정렬이 필요합니다. 지향성, 효율 및 실제 성능 간의 관계에 대해서는 다음을 참조하십시오.안테나 효율 및 이득.
자주 묻는 질문
안테나 지향성이란 간단히 말해서 무엇인가요?
이는 안테나가 모든 방향의 평균 방사량에 비해 한 방향으로 방사량을 얼마나 강하게 집중시키는지를 나타내는 척도입니다.
안테나 지향성은 이득과 같은 것인가요?
아니요. 지향성은 패턴 집중도를 나타내고, 이득은 방사 효율도 포함합니다. 둘의 관계는 G = ηD입니다.
0 dBi 지향성은 무엇을 의미합니까?
이는 지향성비가 1인 이상적인 등방성 방사체에 해당합니다. dBi 단위로 지향성을 표현할 때 사용하는 기준입니다.
안테나 지향성을 높이는 방법은 무엇인가요?
지향성은 유효 전기 개구부를 확대하거나, 반사경이나 렌즈를 사용하거나, 진폭과 위상이 제어된 어레이를 구성하거나, 더 좁은 주 빔을 생성하는 기하학적 구조를 선택함으로써 향상시킬 수 있습니다.
지향성이 높다는 것은 항상 더 좋은 안테나를 의미하는 것일까요?
아니요. 목표 방향을 알고 있을 때는 지향성이 높을수록 유리하지만, 이동형 또는 다방향 애플리케이션의 경우에는 넓은 커버리지가 더 중요할 수 있습니다. 올바른 선택은 링크, 커버리지, 대역폭, 효율성 및 설치 요구 사항에 따라 달라집니다.
용도에 맞는 안테나를 선택하거나 테스트하는 데 도움이 필요하시면,RF MISO에 문의하세요또는 이메일info@rf-miso.com.
게시 시간: 2023년 11월 7일
