안테나 공급

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안테나
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방사선원/영역
특성.
기술

무선송신기 또는 수신기는 전파를 송수신하는 안테나에 접속된다.안테나 공급 시스템 또는 안테나 공급은 케이블 또는 도체 및 기타 관련 장비로, 송신기 또는 수신기를 안테나와 연결하여 두 장치를 [1][2]호환시킵니다.무선송신기에서 송신기는 무선주파수의 교류전류를 발생시키고, 급전시스템은 안테나에 전류를 공급하여 전류중의 전력을 전파로 변환한다.무선수신기에서 수신된 전파는 안테나 내의 미세한 교류전류를 들뜨게 하고, 공급시스템은 이 전류를 수신기에 공급하고, 수신기는 신호를 처리한다.

무선 주파수 전류를 효율적으로 전송하려면 송신기 또는 수신기를 안테나에 연결하는 공급선이 전송선이라고 하는 특수한 유형의 케이블이어야 합니다.마이크로파 주파수에서는 전파를 운반하는 중공 금속 파이프인 도파관이 자주 사용됩니다.포물선(접시형) 안테나에서 피드는 일반적으로 전파를 방출하거나 수신하는 피드 안테나(피드 혼)를 포함하도록 정의됩니다.특히 송신기에서 피드 시스템은 안테나, 피드라인 및 송신기에 적합한 임피던스를 가진 중요한 컴포넌트입니다.이를 달성하기 위해 공급 시스템은 안테나 튜닝 유닛 또는 안테나 및 피드라인과 피드라인 및 송신기 사이의 [3]매칭 네트워크라고 불리는 회로를 포함할 수도 있습니다.안테나에서 피드 포인트는 피동 안테나 요소에서 피드 라인이 연결되는 지점입니다.

구성 요소들

송신기에서 안테나 공급은 송신기의 최종 증폭기와 공급 [3]안테나 사이의 모든 구성요소로 간주됩니다.수신기에서 이 모든 것은 안테나와 수신기의 입력 단자 사이의 구성요소입니다.포물선 접시와 같은 경우에 공급 안테나 또는 공급 경음기를 포함하도록 정의되기도 합니다.

무전기 및 휴대용 FM 라디오에 장착된 위피 안테나, 무선 라우터의 슬리브 다이폴 안테나 및 휴대전화 내부의 PIFA 안테나 등 일부 무선에서는 안테나가 송신기 또는 수신기에 직접 연결되어 있습니다.이 경우 공급 시스템은 안테나와 송신기 또는 수신기 사이의 임피던스 매칭 회로(필요한 경우)로 구성되어 있으며, 이는 안테나의 임피던스와 무선 사이의 [3]임피던스를 일치합니다.

다른 경우 안테나는 송신기 또는 수신기와는 별도로 배치됩니다. 예를 들어, 주택 지붕에 설치된 방송 텔레비전 안테나 및 위성 접시, 셀 기지국의 셀 타워에 있는 섹터 안테나, 공항의 회전 레이더 안테나, 라디오 및 텔레비전 [3]방송국의 안테나 타워 등이 있습니다.이 경우 안테나는 피드라인이라고 불리는 케이블로 송신기 또는 수신기에 연결됩니다.무선 주파수(RF) 전류를 효율적으로 전달하기 위해 피드라인은 전송선이라고 불리는 특수 케이블로 구성되어 있습니다.전송선의 장점은 균일한 특성 임피던스를 가지고 있어 무선 에너지가 회선 아래로 반사되는 갑작스러운 임피던스 단계를 피할 수 있다는 것입니다.전송선의 주요 유형은 병렬 배선(Twin 리드), 동축 케이블 및 마이크로파 도파관입니다.

임피던스 매칭

주요 기사: 임피던스 매칭

특히 송신 안테나의 경우 안테나 피드는 안테나 및 [3]송신기와 호환되도록 조정해야 하는 중요한 컴포넌트입니다.송신기 출력 단자, 전송 라인 및 안테나에는 각각 특정 특성 임피던스(디바이스 단자의 전압 대 전류 비율)가 있습니다.송신기와 안테나 간에 최대 전력을 전송하려면 송신기와 피드라인의 임피던스가 [1]안테나와 일치해야 합니다.즉, 송신기와 안테나는 동일한 저항과 동일하지만 반대 리액턴스를 가져야 합니다.또한 피드라인은 [4]송신기와 임피던스가 일치해야 합니다.이 조건이 충족되면 안테나는 피드라인에서 공급되는 모든 전력을 흡수합니다.회선의 어느 쪽 끝의 임피던스가 일치하지 않는 경우, 급전 라인에 「스탠딩 웨이브」(높은 VSWR)라고 불리는 상태가 발생합니다.이 상태에서는 RF 전력의 일부가 안테나에 의해 방사되지 않고 송신기에 반사되어 에너지를 낭비하고 송신기가 과열될 가능성이 있습니다.대부분의 송신기는 50Ω의 표준 출력 임피던스를 가지며, 50Ω의 동축 케이블을 공급하도록 설계되었습니다.

송신기는 안테나 튜너, 안테나 튜닝 유닛 또는 매칭 네트워크라고 불리는 장치에 의해 피드라인에 매칭됩니다.이것은 송신기의 회로일 수도 있고 송신기와 [3][1]피드라인 사이에 접속되어 있는 별도의 기기의 일부일 수도 있습니다.안테나와 피드라인 사이에는 공급라인을 안테나에 [4]일치시키기 위한 다른 일치하는 네트워크가 있을 수 있습니다.고정 주파수로 동작하는 소비자용 무선 디바이스에서는 일치하는 네트워크를 조정할 수 없으며 디바이스 케이스에 동봉되어 있습니다.방송국이나 단파국과 같이 다른 주파수로 작동할 수 있는 송신기와 같은 대형 송신기에서 안테나 튜너는 조정할 수 있습니다.송신기 주파수의 변경이나 송신기 출력 스테이지 또는 안테나에 대한 조정은 일반적으로 임피던스를 변경하기 때문에 송신기 또는 안테나에 대한 작업이 완료된 후에는 SWR을 확인하고 일치하는 네트워크를 조정해야 합니다.매칭 네트워크를 조정하기 위해 공급 라인과 안테나 사이의 불일치 정도는 SWR 미터(정재파 비율 미터)라고 하는 기기에 의해 측정됩니다. SWR은 라인상의 정재파 비율(라인상의 인접 최대 및 최소 전압 또는 전류의 비율)을 측정합니다.1:1의 비율은 임피던스 일치를 나타냅니다.즉, 부하는 완전히 저항하므로 모든 전력이 흡수되고 반사되지 않습니다.비율이 높을수록 미스매치와 반사전력을 나타냅니다.일치하는 네트워크는 SWR이 허용 가능한 제한을 밑돌 때까지 조정됩니다.

임피던스 일치 송신기에서는 송신기의 소스 저항이 안테나 부하 저항과 같으며, 둘 다 공급 라인에 직렬로 있으며 동일한 전력을 소비하므로 안테나에 공급될 수 있는 최대 전력은 송신기 출력 전력의 50%이며, 나머지 50%는 송신기 출력 단계에서 열로 방산됩니다.저항.

무선 수신기에서 안테나와의 임피던스 미스매치는 수신기에 도달하는 안테나로부터의 신호 에너지를 유사하게 감소시킵니다.단, 40MHz 미만의 저주파에서는 수신기의 열노이즈 바닥이 대기 노이즈보다 훨씬 낮기 때문에 안테나로부터의 약한 신호는 수신기에서 증폭되어 노이즈로 오염되지 않고 불일치로 인한 전력 손실을 보상할 수 있습니다.

균형잡힌 피드 및 불균형한 피드

전송선로 및 그 부속 컴포넌트는 예를 들어 쌍극 안테나 및 평행선로 등의 접지 임피던스가 같은 밸런스형 또는 단극 안테나 및 동축 [5]케이블 등의 한쪽이 접지에 접속되어 있는 언밸런스형 중 하나로 분류할 수 있습니다.밸런스된 컴포넌트와 언밸런스한 컴포넌트를 연결하기 위해 balun이라는2개의 포트 디바이스가 사용됩니다.바란은 평형 및 불균형 전송선로 컴포넌트를 결합하는 일치하는 네트워크(통상은 트랜스)입니다.예를 들어 동축 케이블과 같은 불균형 공급 라인에서 다이폴 안테나를 공급하기 위해 공급 라인은 발룬을 통해 안테나에 접속된다.바란이 없으면 동축 케이블 실드의 바깥쪽에 전류가 발생하여 실드가 안테나 역할을 합니다.

기타 피드 컴포넌트

일반적인 군사 레이더용 복잡한 도파관 안테나 피드.

보다 복잡한 피드에는 피드라인과 일치하는 네트워크 이외의 다른 컴포넌트가 포함될 수 있습니다.

공급선이 긴 수신 안테나는 공급선의 감쇠를 보상하기 위해 약한 무선 신호의 출력을 증가시키는 Low Noise Amplife(LNA; 저소음 증폭기)라고 불리는 증폭기를 안테나에 가질 수 있습니다.

마이크로파 주파수에서는 일반적인 유형의 전송선은 과도한 전력 손실이 발생하므로, 저손실의 경우 전파를 전도하는 중공 금속 파이프인 도파관에 의해 마이크로파를 반송해야 합니다.고비용 및 유지보수의 요건이 있기 때문에 긴 도파관 실행은 회피됩니다.또한 마이크로파 주파수로 사용되는 포물선 안테나는 수신기의 RF 프론트 엔드 또는 송신기의 일부가 안테나에 배치되어 있는 경우가 많습니다.예를 들어 위성 접시에서는 마이크로파를 수집하는 접시의 피드혼이 저소음 블록 다운 컨버터(LNB 또는 LNC)라고 불리는 회로에 부착되어 있어 높은 마이크로파 주파수를 낮은 중간 주파수로 변환하여 저렴한 동축 케이블 공급선을 사용하여 건물 안으로 운반할 수 있습니다.

레이더 및 위성통신 안테나는 여러 주파수의 전파와 편파를 처리할 수 있으며 송수신 안테나로 사용될 수 있으므로 공급 시스템은 양방향으로 이동하는 무선 신호를 반송한다.따라서 이러한 안테나는 종종 다음과 같은 특수 컴포넌트를 포함하는 보다 복잡한 피드를 가지고 있습니다.

어레이 안테나 또는 안테나 어레이는 하나의 송신기 또는 수신기에 접속되어 있는 복수의 안테나로 구성되어 있으며, 이들 안테나는 함께 작동하여 전파를 송수신한다.어레이 안테나의 피드 시스템은 단일 안테나보다 복잡한 것은 이해할 수 있습니다.공급 네트워크는 송신기 전력을 안테나 간에 균등하게 분배해야 합니다.평면파를 방출하려면 송신 어레이의 개별 안테나(소자)에 특정 위상 관계를 가진 전류를 공급해야 합니다.마찬가지로 수신 어레이에서도 각 소자의 전류를 위상 시프트하여 수신기에서 위상 시프트해야 할 수 있습니다.이를 위해서는 각 요소에서 위상 시프트 네트워크가 필요할 수 있습니다.빔을 다른 방향으로 전자적으로 조종할 수 있는 일종의 어레이 안테나인 페이즈드 어레이 안테나에서 각 안테나 소자는 컴퓨터에 의해 제어되는 프로그래머블 위상 시프터를 통해 전류를 공급받는다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c Su, Donglin; Xie, Shuguo; Dai, Fei (2019). Theory and Methods of Quantification Design on System-Level Electromagnetic Compatibility. Springer. pp. 54–55. ISBN 9789811336904.
  2. ^ Basu, Dipak (2018). Dictionary of Pure and Applied Physics. CRC Press. p. 28. ISBN 9781420050226.
  3. ^ a b c d e f Straw, R. Dean (2000). The ARRL Antenna Book, 19th Ed. American Radio Relay League. pp. 25.1–25.8. ISBN 9780872598041.
  4. ^ a b Straw, R. Dean (2000). The ARRL Antenna Book, 19th Ed. American Radio Relay League. pp. 26.1–26.8. ISBN 9780872598041.
  5. ^ Straw, R. Dean (2000). The ARRL Antenna Book, 19th Ed. American Radio Relay League. p. 18.6. ISBN 9780872598041.
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