Antena

안테나란?

전자기파 형태의 무선 신호를 송신 혹은 수신하기 위한 도구로 무선통신 시스템에서 핵심적인 역할을 하고 있다고 할 수 있다.

전기적 신호는 도체를 통한 전위차와 전하의 흐름으로 전달되기에 자유공간과 같은 부도체에선 전하가 흐르지 못합니다. 하지만 전자기파는 오히려 도체를 통과 하지 못하고 부도체에서 전계와 자계를 구성하며 진행합니다.

이렇게 전압/전류로 표현되는 전기적 신호와 전기장/자기장으로 표현되는 전자기파를 서로 변환해주는 역할을 하는것이 안테나입니다. 안테나외부의 전자기장의 변화와 안테나 도선상의 전기적 신호가 상호 연동 하므로서 대기중에 떠다니는 전자기파 신호를 전자기기가 감지하고, 또 그 역도 가능할수 있는 것 입니다.

안테나 통신의 원리

안테나에서의 중요한 원리중의 하나는 가역성인데, 송신 안테나와 수신 안테나는 원래 따로 구분되는 것이 아니다, 즉 같은 안테나라 해도 신호를 받는 용도로 사용하면 수신 안테나이고, 신호를 보내는 용도로 사용하면 송신용이 되는 것이다.

위 그림에서 보면 두 개의 안테나가 각자 빔패턴을 가지고, 그 두 개의 빔패턴이 겹치는 영역을 통해 전자기파 신호의 교류가 이루어진다. 양쪽 다 송수신역할을 할 수 있고, 기본 상태에서는 양쪽다 특정 주파수의 sine 파형을 대기중에 내보내게 될 것이다. 그러다가 어느한쪽에서 sine 파형에 왜곡을 가할 때, 즉 특정한 의미를 가지도록 변조된 신호를 송신하기 시작하면 다른 한쪽의 안테나에서 해당 주파수의 sine파가 왜곡된 파형에 동조하여 움직이기 시작한다. 그럼으로써 아무 신호를 보내지 않던 안테나단에 왜곡된 sine파가 들어옴으로써 양 안테나단에서의 신호가 동기된다. 즉 무선 통신이 이루어지게 된다.

안테나의 종류

	●다이폴안테나 기본중의 기본 안테나로서 두개의 극이 서로 다른 도선을 구부려서 전체를 λ/2 가 되게 만들어서 옴니 다이렉션한 빔패턴을 형성합니다. 모든 안테나의 기본이 되는 안테나로서, 단일한 다이폴 안테나보다는 여러 가지 배열안테나 형태로 구성되어 기지국 안테나 등으로 많이 사용됩니다. 이러한 다이폴 안테나들을 잘 조합하여 만든 배열안테나가 바로 야기-우다 안테나로서, 과거 TV수신용 안테나로 유명했던 안테나입니다.
	●모노폴 안테나 다이폴과 비슷한데 한쪽 도체 대신 그라운드로 대치된 형식입니다.안테나의 길이도 λ/4 만 잇으면 됩니다.지면을 그라운드로 이용할수 있기때문에 안테나의 길이도 줄일수 있습니다. 지면에 높은 탑형태로 되어 있는 안테나들은, 지면을 Ground로 이용할 수 있기 때문에 이와같은 λ/4 monopole 형태로 만들어집니다. 그 외에도 단말기같은 경우 단말기의 Ground를 이용하여 monopole 형태로 만듦으로써, 안테나의 길이를 줄일 수도 있습니다. 다이폴만큼이나 많이 사용되는 안테나입니다.
	● Patch Antenna RF에서 가장 흥미를 끄는 안테나입니다. 마이크로 스트립기판위에 패턴을 만든 형태입니다. 소형 경량 및 여러형태의 패턴을 통해 다양한 특성을 끌어낼수 있지만 구조상 높은 전력 신호를 다루지는 못합니다.
	●혼안테나 도파관 형태의 안테나로서 도파관의 마지막 부분이 사각형 또는 원형의 깔때기 모양을 하고 있습니다. 안테나의 열린면의 크기가 파자에 비례합니다. 주로 GHz대역에서 사용됩니다.
	● Parabolic Antenna 이득이 매우 높은 안테나로서 빔패턴이 샤프해서 위성통신용으로 사용됩니다. 원판면에 입사된 전자파는 반사되어 쌍곡선의 초점부위에 모아지고 그 초점에 위치한 LNB로 그 신호들을 저잡음 증폭 시키는 구조입니다.
	●헤리컬 안테나 같은 주파수에서 다이폴등에 비해 월등히 작게 만들수 있다는 것이 장점이며 만드는 방법에 따라 다양한 특성을 나타낼수 있기때문에 ,RF전반에 다양하게 응용되고 있습니다.
	●슬롯 안테나 도파관의 옆면에 여러형태의 홀을 뚫어서 만드는 안테나로서 큰전력을 다룰수 있으므로 군사용으로 사용됩니다. 슬롯의 크기나 개수,모양, 거리등 다양한 변수를 조절하여 여러가지 특성을 만들어 낼수 있습니다.