전기 소형 안테나

전기적으로 작거나 전기적으로 짧은 안테나는 송신 또는 수신하려는 신호의 파장보다 훨씬 짧은 안테나다. 전기적으로 짧은 안테나는 일반적으로 1/4파 및 1/2파 안테나 같은 긴 안테나에 비해 효율이 낮고^{[citation needed]} 설계에 어려움이 많지만, 그럼에도 불구하고 소형과 저비용 때문에 일반적이다.

정의

기술적으로^{[citation needed]}, 전기적으로 짧은 안테나의 길이는 ${\displaystyle \frac{\mathrm{2h}}{}}$ ${\displaystyle \frac{\mathrm{such}}{}}$ ${\displaystyle \ll }$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle {\frac {2\pi$ h$}{\lambda }}\$ll 1}이며$,$ 여기서 λ은 자유 공간 파장이다.^[1][2][3]

안테나의 원거리 방사선 패턴은 레전드르 함수와 구형 베셀 함수를 사용하여 표현되는 근거리 구형 모드의 합이다. 가장 간단한 형태로는 방위면에서 변화가 없는 전방위 방사선 패턴이다. 안테나가 전기적으로 작아지면 전파 모드는 Q 계수가^{[clarification needed]} 높은 전등 모드로^{[citation needed]} 대체된다.

${\displaystyle }$$Q{\displaystyle }$ ${\displaystyle \propto }$ ${\displaystyle 1\frac{\mathrm{}}{}}$ ${\displaystyle \frac{k{}^{}}{}}$ ${\displaystyle \frac{{3\mathrm{}}^{}}{}}$ r ${\displaystyle \frac{{3\mathrm{}}^{}}{}}$ ${\$ k${\displaystyle }$= ${\displaystyle 2}$ ${\displaystyle 2}$/$$ {\$displaystyle k=2\pi /\lambda }}$

간단히 말해서, 전기적으로 작은 안테나의 최대 대역폭은 반경 $r{\displaystyle }$ ${\displaystyle r}$의 구 안에 둘러싸인 최대 치수에 의해 조절된다$.$

전기 소형 안테나 설계의 어려움에는 다음이 포함된다.

• 임피던스 일치,
• 따라서 작은 방사선 저항은 큰 전류를 필요로 하고 결과적으로 허혈 손실을 초래하여 방사선 효율이 저하된다.

역사

해롤드 A. 휠러는 "소형 안테나의 근본적 한계"(1947년)를 처음 출간했다. 전기적으로 작은 안테나의 이론적 한계와 대역폭은 1948년 L. J. Chu에^[5] 의해 처음 조사되었다.

예

거의 전기적으로 작은 안테나로는 구보 안테나,^[6] 폴츠 안테나^[7], 로저스콘 안테나가 있다.^[8]

주요 새로운 유형의 전기 소형 안테나는 나노기계 자기전기(ME) 안테나다. ^[9] ME 안테나는 파장의 1000분의 1만큼 작은 크기를 가지고 있다.^[9] 예를 들어 전자파 60.7MHz에 대한 이 안테나의 FeGaB/AlN 활성 공명 본체의 길이와 너비는 각각 200m와 50μm이다.^[9]

안테나의 기본 한계

전기적으로 작은 안테나는 R. C. Hansen이 다루는 안테나의^[10] 네 가지 기본 제한사항^{[clarification needed]} 중 하나에 속한다.^[11] 안테나의 4대 기본 제한사항은 전기적으로 작은 안테나, 초직접 안테나, 초해상도 안테나, 고게인 안테나 등이다.

측정

전기 소형 안테나를 수동적으로 측정하려면 케이블 표면으로 전류가 흐르는 것을 제한하거나 방지하려면 공급 동축 케이블의 끝에 1/4 파장 RF 초크 또는 페라이트 비드를 추가해야 한다. 공급케이블 외부를 흐르는 전류는 안테나의 전기적 크기와 방사선 개구부를 증가시켜 잘못된 측정 결과를 초래한다. 1/4파장 초크는 협대역이며 1GHz보다 높은 주파수에서 페라이트 비드가 손실된다. 이러한 기법에는 문제가 없는 것은 아니다. 쿼터 파장 초크 기법은 전류가 안테나로부터 0.25 파장까지 이동하여 유효 크기를 증가시키는 반면, 손실 초크(예: 페라이트 비드) 기법은 고려해야 할 손실을 도입한다.

참고 항목

• 전기적 길이 - 특히 송신선과 안테나에 대한 도체의 전기적 길이의 개념.

참조