이 현대 시대에 무선 통신 , 많은 엔지니어들이 통신 분야의 전문화에 관심을 보이고 있지만이를 위해서는 안테나의 종류, 전자기 방사 및 전파와 관련된 다양한 현상 등과 같은 기본적인 통신 개념에 대한 기본 지식이 필요합니다. 무선 통신 시스템의 경우 안테나가 두드러진 역할을합니다. 전자 신호를 전자파로 효율적으로 변환하는 역할을합니다.

안테나 유형

안테나는 모든 제품의 기본 구성 요소입니다. 전기 회로 송신기와 여유 공간 사이 또는 여유 공간과 수신기 사이의 상호 연결 링크를 제공하기 때문입니다. 안테나 유형에 대해 논의하기 전에 이해해야 할 몇 가지 속성이 있습니다. 이러한 특성 외에도 통신 시스템에 사용되는 다양한 유형의 안테나에 대해 자세히 다룹니다.

안테나의 특성

안테나 이득
구멍
지향성 및 대역폭
분극
유효 길이
폴라 다이어그램

안테나 이득 : 안테나 방사형 패턴의 지향성 정도를 측정하는 매개 변수를 게인이라고합니다. 게인이 더 높은 안테나는 방사 패턴에서 더 효과적입니다. 안테나는 전력이 원하는 방향으로 증가하고 원하지 않는 방향으로 감소하는 방식으로 설계되었습니다.

G = (안테나에서 방출되는 전력) / (기준 안테나에서 방출되는 전력)

구멍: 이 조리개는 전자파의 송수신에 적극적으로 참여하는 안테나의 유효 조리개라고도합니다. 안테나에 의해 수신 된 전력은 집합 영역과 연관됩니다. 이렇게 수집 된 안테나 영역을 유효 조리개라고합니다.

Pr = Pd * A 와트
A = pr / pd m2

지향성 및 대역폭 : 안테나의 지향성은 특정 방향으로 집중된 전력 방사의 측정으로 정의됩니다. 그것은 주어진 방향으로 방사 된 전력을 지향하는 안테나의 능력으로 간주 될 수있다. 평균 방사선 강도에 대한 주어진 방향의 방사선 강도의 비율로도 볼 수 있습니다. 대역폭은 안테나를 선택하는 데 필요한 매개 변수 중 하나입니다. 안테나가 에너지를 적절히 방출하고 에너지를 수신 할 수있는 주파수 범위로 정의 할 수 있습니다.

분극 : 안테나에서 방출되는 전자파는 수직 및 수평으로 편파 될 수 있습니다. 파동이 수직 방향으로 편파되면 E 벡터는 수직이며 수직 안테나가 필요합니다. 벡터 E가 수평 인 경우이를 실행하려면 수평 안테나가 필요합니다. 때로는 원형 편광이 사용되며 수평 및 수직 방식의 조합입니다.

유효 길이 : 유효 길이는 전자기파를 송수신 할 때 안테나의 효율성을 특성화하는 안테나 매개 변수입니다. 송신 및 수신 안테나 모두에 대해 유효 길이를 정의 할 수 있습니다. 수신기 입력의 EMF와 안테나에서 발생하는 전기장의 세기의 비율을 수신기의 유효 길이라고합니다. 송신기의 유효 길이는 도체의 여유 공간 길이로 정의 할 수 있으며 길이에 걸친 전류 분포는 모든 방사 방향에서 동일한 전계 강도를 생성합니다.

유효 길이 = (불균일 전류 분포 영역) / (균일 전류 분포 영역)

폴라 다이어그램 : 안테나의 가장 중요한 특성은 방사 패턴 또는 극성 다이어그램입니다. 송신 안테나의 경우 아래 플롯과 같이 다양한 각도 방향으로 안테나가 방사하는 전력 장의 강도에 대해 설명하는 플롯입니다. 또한 수직 및 수평면 모두에 대해 플롯을 얻을 수 있으며, 각각 수직 및 수평 패턴이라고도합니다.

지금까지 안테나의 특성에 대해 살펴 보았으며 이제 다양한 애플리케이션에 사용되는 다양한 유형의 안테나에 대해 논의 할 것입니다.

안테나 유형

로그주기 안테나

나비 넥타이 안테나
로그 주기적 쌍극자 배열

와이어 안테나

짧은 다이폴 안테나
다이폴 안테나
모노폴 안테나
루프 안테나

여행용 웨이브 안테나

헬리컬 안테나
Yagi-Uda Antennas

마이크로파 안테나

직사각형 마이크로 스트립 안테나
평면 반전 F 안테나

반사체 안테나

코너 리플렉터
포물면 반사경

1. 대수주기 안테나

로그주기 안테나

로그 주기적 안테나는 로그 주기적 배열이라고도합니다. 광범위한 주파수에서 작동하는 다중 요소, 지향성 좁은 빔 안테나입니다. 이 안테나는 서로 다른 공간 간격으로 안테나 축을 따라 배치 된 일련의 쌍극자에 이어 주파수의 대수 함수로 구성됩니다. 대수주기 안테나는 안테나 이득 및 지향성과 함께 가변 대역폭이 필요한 다양한 응용 분야에서 사용됩니다.

나비 넥타이 안테나

나비 넥타이 안테나

나비 넥타이 안테나는 Biconical 안테나 또는 Butterfly 안테나라고도합니다. 쌍 원형 안테나는 무 지향성 광대역 안테나입니다. 이 안테나의 크기에 따라 저주파 응답을 가지며 고역 통과 필터 역할을합니다. 주파수가 설계 주파수에서 벗어나 더 높은 한계에 도달하면 안테나의 방사 패턴이 왜곡되고 확산됩니다.

대부분의 나비 넥타이 안테나는 쌍 원뿔 안테나의 파생물입니다. discone은 반 바이 코니 컬 안테나의 일종입니다. 나비 넥타이 안테나는 평면형이므로 지향성 안테나입니다.

로그 주기적 쌍극자 배열

로그 주기적 다이폴 안테나

에 사용되는 가장 일반적인 유형의 안테나 무선 통신 기술 기본적으로 여러 쌍극자 요소로 구성된 로그 주기적 쌍극자 배열입니다. 이 다이폴 어레이 안테나는 백엔드에서 프론트 엔드까지 크기가 줄어 듭니다. 이 RF 안테나의 선두 빔은 더 작은 프런트 엔드에서 나옵니다.

어레이 후면의 요소는 저주파 범위에서 작동하는 반 파장으로 크기가 큽니다. 요소의 간격은 가장 작은 배열이 배치되는 배열의 앞쪽 끝으로 갈수록 줄어 듭니다. 이 작업 중에 주파수가 변함에 따라 요소의 배열을 따라 부드러운 전환이 발생하여 활성 영역을 형성합니다.

2. 와이어 안테나

와이어 안테나

와이어 안테나는 선형 또는 곡면 안테나라고도하며,이 안테나는 매우 간단하고 저렴하며 다양한 응용 분야에 사용됩니다. 이러한 안테나는 아래에 설명 된대로 4 개로 더 세분화됩니다.

다이폴 안테나

다이폴 안테나는 가장 간단한 안테나 정렬 중 하나입니다. 이 쌍극 안테나는 사인파 전압 차이가있는 두 개의 얇은 금속 막대로 구성됩니다. 로드의 길이는 작동 주파수에서 파장의 1/4 길이를 갖도록 선택됩니다. 이 안테나는 자체 안테나 또는 기타 안테나를 설계하는 데 사용됩니다. 구성 및 사용이 매우 간단합니다.

다이폴 안테나

다이폴 안테나는 전류와 주파수가 흐르는 두 개의 금속 막대로 구성됩니다. 이 전류 및 전압 흐름은 전자기파를 생성하고 무선 신호를 방출합니다. 안테나는 수신기에서 나오는 송신기의 피더를 사용하여로드를 분할하고 중앙을 통해 전류를 흐르게하는 방사 요소로 구성됩니다. RF 안테나 반파, 다중, 접힘, 비 공진 등이 포함됩니다.

Short-Dipole 안테나 :

“물리학의 오류 유형 ”

짧은 다이폴 안테나

모든 유형의 안테나 중에서 가장 간단합니다. 이 안테나는 단락이 '파장에 상대적'을 나타내는 개방 회로 와이어이므로이 안테나는 작동 주파수의 파장에 상대적인 와이어의 크기에 우선 순위를 부여합니다. 다이폴 안테나의 절대 크기를 고려하지 않습니다. 짧은 다이폴 안테나는 피더에 의해 도체 사이에 작은 간격을두고 끝에서 끝까지 배치 된 두 개의 동일 선상 도체로 구성됩니다. 방사 요소의 길이가 파장의 10 분의 1 미만인 경우 쌍극자는 짧은 것으로 간주됩니다.

엘<λ/10

짧은 다이폴 안테나는 피더에 의해 도체 사이에 작은 간격을두고 끝에서 끝까지 배치 된 두 개의 동일 선상 도체로 구성됩니다.

쇼트 다이폴 안테나는이 안테나에 들어가는 대부분의 전력이 열과 저항 손실도 점차 높아지면서 소멸되기 때문에 효율성 관점에서 만족스럽지 않습니다.

모노폴 안테나

모노폴 안테나는 아래 그림과 같이 접지면 위에 위치한 단순 다이폴 안테나의 절반입니다.

접지면 위의 방사 패턴은 반파 다이폴 안테나와 동일하지만 방사되는 총 전력은 필드가 상부 반구 영역에서만 방사되는 다이폴의 절반입니다. 이 안테나의 지향성은 다이폴 안테나에 비해 두 배가됩니다.

모노폴 안테나는 지구 위에 장착 된 안테나에 필요한 접지면을 제공하기 때문에 차량 장착 안테나로도 사용됩니다.

루프 안테나

루프 안테나

루프 안테나는 간단하고 구성하기 쉽기 때문에 다이폴 및 모노폴 안테나와 유사한 특성을 공유합니다. 루프 안테나는 원형, 타원형, 직사각형 등과 같은 다양한 모양으로 제공됩니다. 루프 안테나의 기본 특성은 모양과 무관합니다. 그들은 약 3GHz의 주파수를 가진 통신 링크에 널리 사용됩니다. 이 안테나는 마이크로파 대역의 전자기장 프로브로도 사용할 수 있습니다.

루프 안테나의 둘레는 다이폴 및 모노폴 안테나의 효율과 유사하게 안테나의 효율을 결정합니다. 이러한 안테나는 루프의 둘레에 따라 전기적으로 작은 것과 전기적으로 큰 두 가지 유형으로 더 분류됩니다.

전기적으로 작은 루프 안테나 ———> 원주 ≤λ⁄10

전기적으로 큰 루프 안테나 ———> 원주 ≈λ

단일 회전의 전기적으로 작은 루프는 손실 저항에 비해 방사 저항이 작습니다. 작은 루프 안테나의 방사 저항은 더 많은 회전을 추가하여 향상시킬 수 있습니다. 다중 회전 루프는 효율성이 낮더라도 방사 저항이 더 좋습니다.

소형 루프 안테나

이로 인해 소형 루프 안테나는 손실이 필수가 아닌 수신 안테나로 주로 사용됩니다. 작은 루프는 효율성이 낮기 때문에 송신 안테나로 사용되지 않습니다.

공진 형 루프 안테나는 상대적으로 크기가 크고 파장의 작용에 의해 지향되며 VHF, UHF와 같은 고주파수에서 사용되는 대형 루프 안테나로도 알려져있어 크기가 편리합니다. 접힌 다이폴 안테나로 볼 수 있으며 구형, 정사각형 등과 같은 다양한 모양으로 변형 될 수 있으며 높은 방사 효율과 같은 유사한 특성을 가지고 있습니다.

3. 이동 파 안테나

헬리컬 안테나

헬리컬 안테나는 헬릭스 안테나라고도합니다. 그들은 일반적으로 접지면 또는 모양의 반사경으로 뒷받침되고 적절한 피드에 의해 구동되는 나선형을 형성하기 위해 각각 감기는 하나, 둘 또는 그 이상의 와이어가있는 비교적 단순한 구조를 가지고 있습니다. 가장 일반적인 설계는 접지로 뒷받침되고 동축 라인이 공급되는 단일 와이어입니다.

일반적으로 헬리컬 안테나의 방사 특성은 구조의 전기적 크기 인이 사양과 관련됩니다. 여기서 입력 임피던스는 피치 및 와이어 크기에 더 민감합니다.

헬리컬 안테나

헬리컬 안테나에는 일반 모드와 축 모드의 두 가지 주요 방사 모드가 있습니다. 축 모드는 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 일반 모드에서 나선의 크기는 파장에 비해 작습니다. 이 안테나는 짧은 다이폴 또는 모노폴 안테나 역할을합니다. 축 모드에서 나선의 치수는 파장에 비해 동일합니다. 이 안테나는 지향성 안테나로 작동합니다.

Yagi-Uda Antenna

Yagi-Uda Antenna

수동 소자를 사용하는 또 다른 안테나는 Yagi-Uda antenna . 이 유형의 안테나는 저렴하고 효과적입니다. 하나 이상의 리플렉터 요소와 하나 이상의 디렉터 요소로 구성 할 수 있습니다. 야기 안테나는 하나의 반사체, 구동 접힌 다이폴 능동 소자 및 방향으로 수평 편파 용으로 장착 된 디렉터가있는 안테나를 사용하여 만들 수 있습니다.

“전원 공급 장치를 구축하는 방법 ”

4. 마이크로파 안테나

마이크로파 주파수에서 작동하는 안테나는 마이크로파 안테나 . 이 안테나는 다양한 응용 분야에서 사용됩니다.

직사각형 마이크로 스트립 안테나

직사각형 마이크로 스트립 안테나

크기, 무게, 비용, 성능, 설치 용이성 등과 같은 사양을 기반으로하는 우주선 또는 항공기 애플리케이션의 경우 로우 프로파일 안테나가 선호됩니다. 이러한 안테나는 직사각형 마이크로 스트립 안테나 또는 패치 안테나로 알려져 있으며 일반적으로 접지면 뒤에 배치되는 급전선을위한 공간 만 필요합니다. 이러한 안테나를 사용할 때의 가장 큰 단점은 비효율적이고 매우 좁은 대역폭으로 일반적으로 몇 퍼센트 또는 최대 몇 퍼센트입니다.

평면 반전 F 안테나

Planar Inverted-F 안테나는 대역폭을 높이기 위해 와이어 방사 요소를 플레이트로 대체하는 선형 반전 F 안테나 (IFA)의 한 유형으로 간주 할 수 있습니다. 이러한 안테나의 장점은 휩,로드 또는 헬리컬 안테나 등과 같은 다른 유형의 안테나와 비교할 때 모바일 하우징에 숨겨 질 수 있다는 것입니다. 다른 장점은 상단으로 향하는 후방 방사를 줄일 수 있다는 것입니다. 전력을 흡수하여 안테나의 효율성을 높입니다. 수평 및 수직 상태 모두에서 높은 이득을 제공합니다. 이 기능은 무선 통신에 사용되는 모든 종류의 안테나에 가장 중요합니다.

5. 반사기 안테나

코너 리플렉터 안테나

코너 리플렉터 안테나

코너 반사기 앞에 배치 된 하나 이상의 다이폴 요소를 포함하는 안테나를 코너 반사기 안테나라고하며, 반사기를 사용하여 안테나의 지향성을 높일 수 있습니다. 와이어 안테나의 경우 안테나 뒤에 전도 시트가 사용되어 방사를 순방향으로 향하게합니다.

Parabolic-Reflector 안테나

포물선 안테나의 방사 표면은 파장에 비해 크기가 매우 큽니다. 광선과 파면에 의존하는 기하학적 광학은 이러한 안테나의 특정 기능을 파악하는 데 사용됩니다. 이러한 안테나의 특정 중요한 특성은 광선 광학을 사용하여 연구 할 수 있고 전자기장 이론을 사용하여 다른 안테나의 특성을 연구 할 수 있습니다.