스파이럴 안테나는 광대역과 원형 편파를 구현할 수 있는 방사 구조이지만, 그 자체가 EMI를 없애는 필터는 아닙니다. 간섭에 대한 영향은 대역, 편파, 패턴, 급전과 주변 구조로 결정됩니다. 광대역화는 원하지 않는 신호를 수신하는 범위도 넓힐 수 있습니다.
평면 스파이럴의 구조
대표적으로 반지름이 각도에 비례하는 아르키메데스형과 지수적으로 증가하는 등각형이 있습니다. 두 팔을 가진 평면 구조는 원통에 감긴 헬리컬 안테나와 다릅니다.
유한한 외경, 급전부 내경, 기판, 발룬과 배면 구조가 대역을 제한합니다. 주파수 독립 안테나라는 이론적 분류도 실제 제품의 무한 대역을 뜻하지 않습니다.
1. 광대역과 정합을 평가한다
주파수에 따라 방사에 주로 기여하는 영역이 달라져 넓은 범위의 동작을 설계할 수 있습니다. 하지만 모든 제품이 1～18 GHz인 것은 아닙니다. 사용 대역과 대역 밖 응답을 측정합니다.
원하는 신호만 통과시키려면 수신기 필터와 동적 범위도 중요합니다. 정합이 좋다는 것과 대역 내 간섭을 거부한다는 것은 다른 조건입니다.
2. 원형 편파와 간섭
설계된 방향에서는 원형 편파를 얻을 수 있습니다. 희망 신호와 간섭의 편파가 다르면 수신 비율이 달라질 수 있지만, 회전 방향, 축비, 입사각과 반사 환경에 영향을 받습니다. 원형 편파가 누화를 항상 40% 줄인다는 고정값은 없습니다.
이상적인 선형 편파와 원형 편파의 조합에서는 전력 결합 계수가 1/2로, 편파 손실은 약 3 dB입니다. 특정 조건의 비율이며 모든 간섭에 대한 3 dB 개선이 아닙니다.
배면이 없는 평면 스파이럴은 양쪽으로 방사하며 관측 방향에 따라 원형 편파의 회전 방향 해석이 달라집니다. 수신 측과 같은 정의로 확인합니다.
3. 급전과 배면을 포함한다
불평형 동축에서 평형 구조로 급전할 때 발룬과 케이블 외부 전류를 평가합니다. 케이블이 의도하지 않은 방사체가 되면 배치에 따라 패턴과 측정값이 바뀔 수 있습니다.
배면 공동이나 흡수체는 후방 응답을 억제할 수 있지만 반사, 정합, 대역과 효율의 절충이 있습니다. 흡수체가 소비하는 에너지도 예산에 포함합니다.
자기 보완 구조의 임피던스
자유 공간의 이상적인 무한 평면 자기 보완 구조에서는 입력 임피던스가 η0/2 ≈ 188.4 Ω입니다. 실제 구조는 유한 치수, 기판, 급전과 배면의 영향을 받습니다.
이를 방사 저항이 낮아서 EMI가 작다는 설명으로 바꿀 수는 없습니다. 50 Ω 장비와 연결하려면 적절한 변환 구조와 대역을 확인합니다.
코일과 같은 것으로 보지 않는다
유도 결합용 RF 코일과 진행파 스파이럴 안테나는 설계 목표와 장의 분포가 다를 수 있습니다. 감은 수나 급전 전력만 늘린다고 효율과 수신 품질이 함께 개선되지는 않습니다.
연결 장비의 대역과 정격, 실제 임피던스 및 방사 조건을 확인합니다. 한 바퀴마다 고정 22.5° 위상차가 생겨 모든 고조파가 접지로 사라진다는 공통 원리는 없습니다.
EMI 효과를 검증하는 방법
- 간섭 주파수, 방향, 편파와 발생 조건을 기록합니다.
- 안테나, 발룬, 케이블과 수신계를 함께 평가합니다.
- S11 외에 패턴, 축비와 효율을 측정합니다.
- 같은 신호·간섭 조건에서 품질과 오류를 비교합니다.
- 필터와 배치 변경의 영향을 따로 확인합니다.
안테나 교체 효과와 수신기 포화 또는 케이블 공통 모드 대책을 혼동하지 않습니다. 측정 방법이 없는 위성 사고나 절감률은 선정 근거가 되지 못합니다.
구조, 이상 임피던스와 배면의 영향은 Antenna-Theory의 스파이럴 안테나 설명에서 확인할 수 있습니다.
