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전파장과 반파장 안테나: 길이·급전·패턴 비교

전파장 안테나가 반파장 안테나보다 항상 좋은 것은 아닙니다. 비교에는 형상, 급전점, 정합과 방사 패턴이 필요합니다. 전체 길이 λ인 직선 다이폴과 둘레 λ인 루프는 모두 전파장이라고 부를 수 있지만 서로 다른 안테나입니다.

무엇의 길이를 뜻하는가

자유공간에서 λ = c/f입니다. 14.2 MHz에서는 약 21.1 m입니다. ’20 m 밴드’라는 이름이 정확한 파장 20 m를 뜻하지는 않습니다.

다이폴에서는 두 팔의 전체 길이, 루프에서는 둘레를 말하는 경우가 많습니다. 정사각형 루프 한 변의 길이와 전체 둘레를 구분합니다. 실제 공진 길이는 도체 두께, 높이, 절연과 주변 물체의 영향을 받습니다.

중앙 급전의 약 λ/2 다이폴은 구현에 유리한 전류 분포를 가집니다. 이상적인 무손실 가는 도선의 반파장 모델에서 최대 지향도는 약 2.15 dBi입니다. 이 값은 모든 실제 설치의 실현 이득을 보장하지 않습니다.

근사식 468/f는 f를 MHz로 넣을 때 일부 도선 반파장 다이폴의 전체 길이를 피트로 추정하는 경험식입니다. 미터로는 약 142.65/f입니다. 전파장 안테나 전체 길이를 주는 공식이 아닙니다.

14.2 MHz에서 이 경험값은 약 10.05 m입니다. 먼저 물리 조건을 고려한 여유 길이로 제작하고 측정에 따라 조정하는 방법이 필요하며, 하나의 경험값을 모든 재료의 최종 도면으로 사용하지 않습니다.

약 λ 길이의 직선 다이폴은 중앙 근처가 전류 최소, 전압 최대에 가까워 높은 급전 임피던스를 보일 수 있습니다. 이를 반파장 다이폴과 같은 약 72 Ω이라고 일괄 지정하면 안 됩니다.

정확한 임피던스와 공진은 형상과 환경에 따라 달라집니다. 급전점과 정합망을 결정하고 피더 손실, 접점 전압과 공통 모드 전류도 평가합니다.

둘레가 약 λ인 루프는 폐곡선 전류와 다른 방사 패턴을 가집니다. 형태, 급전 위치, 설치 높이가 임피던스와 편파를 바꿉니다.

둘레가 길다고 필요한 설치 폭이 직선 다이폴의 두 배가 되는 것은 아닙니다. 반대로 루프 설치에는 지지점과 면적이 필요하므로 도선 길이만으로 공간을 비교하지 않습니다.

안테나가 길어지면 패턴이 변하고 특정 방향에서 지향도가 증가할 수 있습니다. 다른 방향에서는 감소하거나 영점이 생길 수 있습니다. ‘전파장은 언제나 3 dB 우수’라는 보편 규칙은 없습니다.

dBi는 등방성 기준이고 dBd는 반파장 다이폴 기준입니다. 이상적인 기준 관계에서 0 dBd는 약 2.15 dBi입니다. 단위 차이를 성능 개선량으로 오인하지 않습니다.

낮은 VSWR은 급전점의 반사가 작음을 보여 주지만 모든 입력 전력이 유용한 방향으로 방사된다는 뜻은 아닙니다. 손실성 정합망도 VSWR을 낮출 수 있습니다.

같은 주파수, 같은 설치와 목표 방향에서 패턴, 전달 전력과 손실을 비교합니다. 한 주파수의 정합만이 아니라 필요한 대역 전체와 케이블 영향을 확인합니다.