안테나의 원리

안테나의 정의
곤충의 촉각"의 뜻을 지닌 라틴어로부터 유래된 안테나(Antenna)는 전기적인 신호를 전파로 바꾸어 주거나 그 반대의 기능을 수행하는 장치를 의미한다. 송신의 경우에는 송신기에서 보내고 싶은 전기적인 신호를 전파로 바꾸어 멀리까지 보내고, 멀리서 송신된 전파를 수신하면 그 전파를 전기적인 신호로 바꾸어 수신기에 전달하여 준다.

전파는 공간을 통해가는 파동이다. 따라서 파장과 주파수를 갖게 된다. 파장을 λ, 주파수를 f , 전파가 공간을 이동하는 속도를 c 라고 하면 다음 관계가 성립한다.
λ (m) = c (m/sec) / f (Hz)

안테나의 특성

안테나의 특성은 주로 임피던스, 이득, 지향성의 3요소에 의해 나타낸다.

임피던스	임피던스는 전류가 흐르기 어려움을 나타내는 양이다. RIG와 동축 케이블, 그리고 안테나 모두각각의 임피던스 값을 가지고 있다. 이 세 임피던스 값이 일치할 때에 가장 효과적으로 전파가 전해진다.보통 RIG와 동축 케이블의 임피던스는 50Ω으로 고정되어서 생산된다. 그러나 안테나의 임피던스는 50Ω이 아닌 경우가 많다. 그러므로 안테나의 임피던스가 50Ω에 가깝도록 조정을 해 주어야 하며 이러한 조정을 MATCHING이라고 한다. SWR은 바로 이 임피던스가 일치한 정도를 나타내는 값이다. SWR은 1 이상의 값을 가지며 SWR이 1에 가까우면 더욱 효과적으로 전파를 보낼 수 있고 RIG의 손상이 적어진다.
이득	이득은 안테나의 성능을 의미한다. 안테나에 일정한 출력이 보내져도 안테나의 성능에 따라 더 높은 출력의 전파를 보낸 것과 같은 효과가 발생하게 된다. 이러한 효과를 나타내는 것을 이득이라고 한다. 단위는 dB이다. 이득이 높은 안테나를 사용하면 작은 출력으로도 멀리 있는 무선국과효과적인 교신을 할 수 있다.
지향성	안테나가 특정한 방향으로 전파를 더 많이 보내는 성질을 지향성이라고 한다. 지향성이 있는 안테나를 지향성 안테나라고 하며, 지향성이 없이 모든 방향으로 동일하게 전파를 보내는 안테나를 무지향성 안테나 라고 한다. 안테나는 전파를 입체적으로 보내지만 입체적인 지향성은 생각하기 어려우므로 우리는 편의상 수평면에서의 지향성과 수직면에서의 지향성을 생각한다. 안테나의 용도에 따라 지향성이 있는 안테나를 사용하거나 지향성이 없는 안테나를 사용한다. 지향성 안테나를 사용하는 가장 대표적인 예는 전파의 발신지를 탐지하는 일이다. 목적하는 방향으로 전파를 더 많이 보내도록 하기 위해 지향성 안테나는 방향을 바꾸어줄 필요가 있다. 수평 방향을 바꾸어주는 장치를 로테이터 (ROTATOR), 수직 방향을 바꾸어주는 장치를 엘리베이터(ELEVATOR)라고 한다.
	지향성 변화	안테나의 형태에 따른 지향성을 변화 지향성 변화란 예를 들어 원하는 곳으로 좀더 많은 지향성을 갖기위하여 안테나 반사판을 이용하는 것이다.예를 들어 파라볼라 안테나는 접시판 부분이 반사판이 되고 그 앞부분에 있는 feeder부분에서 전자파 방사가 발생되는 것이다. feeder로는 반파장 다이폴안테나가 사용되거나, 도파관이 사용되기도 한다.
		안테나의 위상을 조절하여 지향성을 변화(안테나 어레이 기술) 예를들어 반파장 다이폴안테나 두개를 사용할 경우, 만약 두 안테나의 급전을 동위상으로 하였을 경우는 지향성이 원래의 안테나 한개만을 사용하였을 경우 방향은 같고 훨씬 더 지향도가 상승하게 된다. 약 3dB일 것이다. 또 만약 두 안테나의 급전을 서로 역위상으로 급전을 하였을 경우는 한개의 안테나만을 사용하였을 경우보다 지향성이 떨어지게 된다.

안테나의 구조

엘리먼트	안테나의 여러 부분 중에서 실제로 전파를 송신하거나 수신하는 부분을 엘리먼트 라고 한다. 안테나의 실질적인 부분이며 전기가 잘 통하는 도체로 이루어져 있다.
공진	공진이란 안테나가 어떤 특정한 파장의 전파를 가장 효과적으로 보내고 받는 현상을 의미한다. 안테나의 길이가 파장의 1/2의 정수배일 때 안테나는 공진하게 된다. 이때 이 전파의 주파수 중에서 가장 낮은 주파수를 안테나의 공진 주파수라고 한다.
로딩 코일 (연장 코일)	안테나에 코일을 삽입하면 안테나의 공진 주파수가 높아지게 된다. 즉 안테나의 길이가 파장의 1/2보다 짧아도 동일한 주파수의 전파에 공진할 수 있다. 이렇게 안테나의 길이를 단축시켜 주는 코일을 로딩코일 이라고 한다. 이와는 반대로 안테나에 콘덴서를 삽입하면 안테나의 공진주파수가 낮아지게 된다. 즉 안테나의 길이가 파장의 1/2보 다 길어도 동일한주파수의 전파에 공진할 수 있게 된다. 이렇게 안테나의 길이를 연장시켜 주는 콘덴서를 단축콘덴서라고 한다. 로딩 코일은 설치 장소보다 안테나의길이가 너무 길 때에 이용된다. 그러나 안테나를 단축하면 이득이 감소한다.
트랩	한 안테나로 여러 주파수의 전파를 이용하려고 할 때에 사용되는 코일을 트랩이라고 한다. 코일도안테나처럼 공진 주파수를 가지고 있으므로, 코일이 삽입될 경우 그 주파수에 해당하는 전파에도 공진하게 된다. 그러므로 한 안테나를 여러 주파수에 공진시켜 사용할 수 있다.
동축 케이블	안테나에 전기 에너지를 공급해 주는 전선을 급전선이라고 한다. 이 급전선 중에서 외부 도체와 내부 도체로 이루어져 있는 전선이 동축케이블 이다.외부 도체와 내부 도체의 축이 일치하기 때문에 동축 케이블이라는 명칭을 사용하게 되었다. 동축케이블은 고유한 임피던스와 크기, 재료, 성능에 따라 여러가지 규격을 갖고있다. 보통 RG 8이라는 굵은 동축케이블과, RG 58이라는 가는 동축케이블을 사용한다. 이 두 동축케이블은 모두 임피던스가 50Ω이다.