다음 그림은 두 개의 단일 극화 안테나가 함께 설치되어 이중 극화 안테나를 형성하는 것을 보여 줍니다. 이중 편파 안테나에는 두 개의 커넥터가 있습니다.
이중 극화 안테나 방사 (또는 수신) 두 가지 파동은 공간에서 서로 직교합니다. 수직 극화파는 수직 극화 특성을 가진 안테나에서 수신해야 하고, 수평 극화파는 수평 극화 특성을 가진 안테나에서 수신해야 합니다. 오른쪽 원극파는 오른쪽 원극화 특성을 가진 안테나에서 수신해야 하고, 왼쪽 원극파는 왼쪽 원극화 특성을 가진 안테나에서 수신해야 합니다.
입사파의 극화 방향이 수신 안테나의 극화 방향과 다를 때 수신되는 신호는 작아지고 편광 손실이 발생합니다. 예를 들어,+45 극화 안테나가 수직 극화파 또는 수평 극화파를 수신하거나, 수직 극화 안테나가+45 극화파 또는-45 극화파를 수신할 때 극화 손실이 발생합니다. 원극화 안테나로 어떤 선극파를 받거나, 선극화 안테나로 어떤 원형 극화파를 받는 등 필연적으로 극화 손실이 발생할 수 있다. 입사파 에너지의 절반만 받을 수 있다.
수신 안테나의 극화 방향이 입사파의 극화 방향과 완전히 직각인 경우 (예: 수평 극화가 있는 수신 안테나가 수직 극화가 있는 입사파를 수신할 때). 또는 오른쪽 원극이 있는 수신 안테나가 왼쪽 원극이 있는 입사파를 수신할 때 안테나는 수입사파의 에너지를 전혀 받지 못한다. 이 경우 편광 손실이 가장 크며 완전 편광 격리라고 합니다. 공진 주파수와 전기 공진은 안테나의 전기 길이와 관련이 있다. 전기 길이는 일반적으로 와이어의 실제 길이를 자유 공간의 웨이브 전파 속도와 와이어의 속도 사이의 비율로 나눈 값입니다. 안테나의 전기 길이는 일반적으로 파장으로 표시됩니다. 일반적으로 안테나는 특정 주파수로 조정되며 이 공진 주파수를 중심으로 하는 밴드에서 효과적입니다. 그러나 다른 안테나 매개변수 (특히 방사 패턴 및 임피던스) 는 주파수에 따라 변경되므로 안테나의 공진 주파수는 이러한 더 중요한 매개변수의 중심 주파수에만 접근할 수 있습니다.
안테나는 대상 파장 컴포넌트 수 관계 길이에 해당하는 주파수에서 공명할 수 있습니다. 일부 안테나 설계에는 여러 공진 주파수가 있지만 다른 설계는 광대역 밴드에서 비교적 효과적입니다. 가장 일반적인 광대역 안테나는 대수주기 안테나이지만 이득이 좁은 밴드 안테나보다 훨씬 적습니다. "게인" 은 안테나의 가장 강한 방사 방향에 있는 안테나 방사도의 강도와 기준 안테나의 강도의 비율이 대수적이라는 것을 의미합니다. 참조 안테나가 전방향 안테나인 경우 게인 단위는 dBi 입니다. 예를 들어 쌍극자 안테나의 이득은 2. 14dBi 입니다. 쌍극자 안테나는 완벽한 전방향 참조 안테나를 만들 수 없기 때문에 일반적으로 참조 안테나로도 사용됩니다. 이 경우 안테나의 이득은 dBd 단위입니다.
안테나 이득은 수동적인 현상으로, 안테나는 인센티브를 증가시키지 않고 한 방향으로 전방향 안테나보다 더 많은 에너지를 방출하도록 재분배할 뿐이다. 안테나의 이득이 특정 방향으로 양수인 경우, 에너지 보존으로 인해 다른 방향으로 음수가 됩니다. 따라서 안테나가 달성 할 수있는 이득은 안테나의 적용 범위와 이득 사이의 균형을 이루어야합니다. 예를 들어, 우주선의 접시형 안테나는 이득이 크지만 적용 범위는 매우 좁아서 지구를 정확하게 가리켜야 합니다. 그러나 방송 발사 안테나의 이득은 모든 방향으로 방사해야 하기 때문에 매우 적다.
접시형 안테나의 이득은 구멍 지름 (반사 영역), 안테나 반사면의 표면 정밀도 및 방사/수신 주파수에 비례합니다. 일반적으로 조리개가 클수록 게인이 커지고 주파수가 높을수록 게인이 커집니다. 그러나 높은 주파수에서는 표면 정밀도의 오차가 게인을 크게 줄일 수 있습니다.
구멍 지름 및 방사 패턴 은 게인과 밀접한 관련이 있습니다. 구멍 지름은 가장 높은 이득 방향으로 "빔" 의 횡단면 형태이며 2 차원 (경우에 따라 구멍 지름은 횡단면에 가까운 원의 반지름 또는 번들 원추의 각도로 표시됨) 입니다. 복사 그래프는 게인을 표시하는 3 차원 그래픽이지만 일반적으로 복사 그래프의 수평 및 수직 2 차원 단면만 고려합니다. 고이득 안테나의 방사 방향도는 종종' 옆쪽' 을 동반한다. 사이드 플랩은 메인 플랩을 제외한 빔 (이득이 가장 높은 "빔") 입니다. 레이더 등의 시스템이 신호 방향을 결정해야 할 때 옆판은 안테나 품질에 영향을 줄 수 있다. 전력 분배로 인해 옆쪽도 주판의 게인을 낮출 수 있다.
게인은 입력 전력이 동일한 경우 실제 안테나와 이상적인 복사 장치가 공간의 같은 지점에서 생성하는 신호의 전력 밀도 비율입니다. 안테나 집중 입력 전력의 정도를 정량적으로 설명합니다. 이득은 분명히 안테나 패턴과 밀접한 관련이 있다. 주판이 좁을수록 옆판이 작을수록 이득이 높아진다. 이득의 물리적 의미를 이렇게 이해할 수 있습니다. 일정 거리에서 일정 크기의 신호를 생성하기 위해 이상적인 비전향점 소스를 송신 안테나로 사용하는 경우 입력 전력은 100W 이고, 게인이 G = 13 dB = 20 인 방향성 안테나를 송신 안테나로 사용하는 경우 즉, 최대 복사 방향에 대한 방사선 효과의 경우 안테나의 이득은 방향이 지정되지 않은 이상적인 점 소스와 비교하여 입력 전력의 배수입니다.
반파 쌍극자의 이득은 G=2. 15dBi 입니다.
4 개의 반파 대칭 진자가 수직선을 따라 위아래로 배열되어 수직 쿼드 배열을 구성합니다. 그 이득은 약 G = G = 8.15DBI 입니다 (DBI DBI 단위는 비교 오브젝트가 모든 방향으로 방사가 균일하게 방사되는 이상적인 점 소스입니다).
반파 대칭 발열기를 비교 대상으로 하는 경우 게인 단위는 dBd 입니다.
반파 쌍극자의 이득은 G=0dBd 입니다 (자신과 비교하면 1, 대수는 0 이기 때문입니다. ) 수직 쿼드 어레이의 이득은 약 g = 8.15–2.15 = 6 DBD 입니다.
게인 특성:
(1) 안테나는 수동 부품이며 에너지를 생성할 수 없습니다. 안테나 이득은 에너지를 특정 방향으로 방사하거나 전자파를 수신하는 능력일 뿐이다.
⑵ 안테나 이득은 발진기 중첩에 의해 생성됩니다. 게인이 높을수록 안테나 길이가 길어집니다.
⑶ 안테나 이득이 높을수록 방향성이 좋아지고 에너지가 집중될수록 플랩이 좁아진다. 임피던스는 광학의 굴절률과 유사합니다. 전파가 안테나 시스템의 다른 부분 (라디오, 피더, 안테나 및 자유 공간) 을 통과할 때 임피던스 차이가 발생합니다. 각 인터페이스에서 임피던스 매칭에 따라 전파의 일부 에너지가 소스로 반사되어 피더에 일정한 정재파를 형성합니다. 이때 최대 에너지와 최소 에너지의 비율을 측정할 수 있으며, 이를 SWR (정재파 비율) 이라고 합니다. 1: 1 의 정재파 비율이 더 좋습니다. 1.5: 1 의 정재파 비율은 에너지 소비가 중요한 저전력 어플리케이션에서 임계값으로 간주됩니다. 정재파 비율은 최대 6: 1 까지 해당 장치에 나타날 수 있습니다. 인터페이스 간의 임피던스 차이 (임피던스 일치) 를 최소화하면 정재파 비율이 감소하고 안테나 시스템 부품 간의 에너지 전송이 극대화됩니다.
안테나의 복합 임피던스는 안테나가 작동할 때의 전기 길이와 관련이 있다. 피더 임피던스, 즉 피더를 임피던스 변환기로 조정하여 안테나의 임피던스를 피더 및 라디오와 일치시킬 수 있습니다. 안테나 튜너, 발렌, 임피던스 변환기, 커패시턴스 및 인덕턴스를 포함한 매칭 네트워크 또는 감마 매칭과 같은 매칭 세그먼트를 사용하는 것이 더 일반적입니다. 반파 쌍극자 안테나 (위와 동일) 의 게인 (dBi) 방사도는 안테나가 송수신하거나 받는 상대적 전계 강도에 대한 그래픽 설명입니다. 안테나가 3 차원 공간으로 방사되기 때문에 몇 가지 그림이 필요합니다. 안테나 복사가 한 축 (예: 쌍극자 안테나, 나선형 안테나 및 일부 포물선형 안테나) 에 대칭인 경우 한 가지 방향도만 필요합니다.
안테나 공급업체/사용자마다 로드맵에 대한 표준 및 제도 형식이 다릅니다. 무한 송전선의 전압과 전류의 비율은 송전선의 특징 임피던스로 정의되며 Z0 으로 표시됩니다. 동축 케이블 특성 임피던스는 다음과 같이 계산됩니다
Z. = [60/√ ε r] × 로그 (d/d) [유럽].
여기서 d 는 동축 케이블 외부 도체의 구리 메쉬의 내부 지름입니다. D 는 동축 케이블 코어의 외부 지름입니다.
εr 은 도체 간 절연 매체의 상대 유전 상수입니다.
보통 Z0 = 50 유로, 일부 Z0 = 75 유로입니다.
위에서 살펴본 바와 같이 피더의 특성 임피던스는 컨덕터 지름 D 와 D 및 도체 간 미디어의 유전 상수 R 에만 관련되어 있으며 피더 길이, 작동 주파수 및 피더 터미널에 연결된 부하 임피던스와 관련이 없습니다. 피더의 신호 전송에는 도체의 저항 손실뿐만 아니라 절연 재료의 유전 손실도 있다. 이 두 가지 손실은 피더 길이와 작동 주파수가 증가함에 따라 증가한다. 따라서 합리적인 레이아웃을 통해 피더 길이를 최소화해야 합니다.
단위 길이의 손실은 감쇠 계수 β로 표시되며 단위는 dB/m (데시벨/미터) 입니다. 케이블 기술 사양의 단위는 대부분 dB/ 100 m (데시벨/100 미터) 입니다.
입력 피더의 전력을 P 1 로 설정하고 길이가 L(m) 인 피더 출력의 전력은 P2 로 설정하고 전송 손실 TL 은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.
TL = 10 ×Lg (P 1 /P2) (데시벨)
감쇠 계수는 다음과 같습니다
β = TL/L (데시벨/미터)
예를 들어, 900MHz 에서 노키아 7/8 인치 저손실 케이블의 감쇠 계수는 β= 4. 1 dB/ 100 m 이거나 β=3 dB/73 m 으로 쓸 수 있습니다.
SYV-9-50- 1, 900MHz 와 같은 일반 비저손실 케이블, 감쇠 계수 β = 20. 1 dB/ 100 m 정의: 안테나 입력부의 신호 전압과 신호 전류의 비율을 안테나의 입력 임피던스라고 합니다. 입력 임피던스에는 저항 컴포넌트 Rin 과 리액턴스 컴포넌트 Xin, 즉 Zin = Rin+j Xin 이 있습니다. 리액턴스 구성 요소가 존재하면 피더에 의한 신호 전력 추출이 감소하므로 리액턴스 구성 요소는 가능한 0 이어야 합니다. 즉, 안테나의 입력 임피던스는 가능한 순수 저항이어야 합니다. 실제로 잘 설계되고 디버깅 된 안테나조차도 입력 임피던스에는 항상 작은 리액턴스 구성 요소가 포함되어 있습니다.
입력 임피던스는 안테나의 구조, 크기 및 작동 파장과 관련이 있습니다. 반파 쌍극자는 입력 임피던스가 Zin = 73. 1+j42.5 (옴) 인 가장 중요한 기본 안테나입니다. 길이가 (3 ~ 5)% 감소하면 리액턴스 컴포넌트를 제거할 수 있으며 안테나의 입력 임피던스는 순수 저항입니다. 입력 임피던스는 Zin = 73. 1 (옴) (공칭 75ohm) 입니다. 엄밀히 말하면, 순수 저항 안테나 입력 임피던스는 점 주파수에만 적용됩니다.
참, 반파 혼합 발열기의 입력 임피던스는 반파 대칭 발열기의 4 배, 즉 Zin = 280 (옴) (공칭 300ohm) 입니다.
흥미롭게도, 모든 안테나에 대해 사람들은 항상 안테나 임피던스를 디버깅하여 입력 임피던스의 가상 부분을 작게 하고, 실제 부서는 필요한 작동 주파수 범위 내에서 50ohm 에 상당히 가깝기 때문에 안테나의 입력 임피던스는 Zin = rin = 50ohm 입니다. 이는 안테나가 피더 임피던스와 잘 일치하는 데 필요합니다. 안테나를 발사하든 수신을 하든, 그들은 항상 일정한 주파수 범위 (대역폭) 내에서 작동하며, 안테나의 대역폭은 두 가지 다른 정의가 있다.
하나는 SWR 보다 1.5 이하인 안테나의 작동 밴드 폭입니다.
하나는 안테나 이득이 3 데시벨 범위 내의 대역폭을 낮추는 것을 말한다.
이동 통신 시스템에서는 일반적으로 전자가 정의합니다. 특히 안테나의 대역폭은 안테나의 정재파가 SWR 보다 1.5 를 초과하지 않을 때의 안테나 작동 주파수 범위입니다.
일반적으로 안테나 성능은 작동 대역폭 내의 각 주파수점에서 다르지만 이러한 차이로 인한 성능 저하는 허용됩니다.