근거리장과 원거리장 안테나 측정의 차이는 거리, 수집 데이터, 스캔과 오차 처리입니다. 모든 근거리장이 반응성 영역인 것은 아닙니다. 필요한 거리는 개구, 파장과 불확도 목표에 따라 달라집니다.
세 가지 영역
안테나에 매우 가까우면 저장 에너지와 관련된 장 성분이 중요합니다. 그 밖에 방사 근거리장 영역이 존재할 수 있으며, 방사 성분이 우세해도 정규화된 각도 패턴은 거리에 따라 달라질 수 있습니다.
원거리장에서는 정규화 패턴이 거리에 거의 독립적입니다. 이상적 자유공간에서 장 진폭은 약 1/R, 전력 밀도는 약 1/R²로 변합니다. 경계식은 특정 형상과 허용 오차에서 사용하는 근사입니다.
1. 측정 거리
전기적으로 큰 개구에서는 흔히 R ≥ 2D²/λ를 사용하며 D는 관련 최대 치수입니다. D와 λ에 대한 거리, 상대 안테나와 시험장의 장 품질도 확인합니다.
D = 0.60 m, 12 GHz이면 이 항은 약 28.8 m입니다. D = 0.10 m, 5 GHz이면 약 0.334 m이지만 이 숫자 하나로 모든 시험 구성이 충분한 원거리장임을 보증하지 않습니다.
근거리장 스캔도 항상 1～2파장 이내에서 수행하지 않습니다. 프로브 결합, 스캔 표면과 기하가 거리를 결정합니다. 원거리장에 무조건 10 m 이상이 필요한 것도 아닙니다.
2. 수집하는 정보
근거리장에서는 보통 표면의 복소 장을 샘플링합니다. 진폭뿐 아니라 위상, 위치, 프로브 응답과 편파 정보가 중요합니다. 한 점의 수신 레벨이 원거리장 이득은 아닙니다.
원거리장에서는 적절히 회전하며 각도별 응답을 직접 측정할 수 있습니다. 절대 이득은 기준 안테나나 교정된 방법이 필요하고, 한 수신 레벨만으로 방사 효율을 결정하지 않습니다.
3. 스캔과 변환
평면, 원통과 구면 스캔은 각각에 맞는 변환을 사용합니다. 안테나와 필요한 각도 범위에 따라 선택합니다. 모든 표면의 처리가 간단한 2차원 푸리에 변환으로 끝나지는 않습니다.
샘플 간격, 유한 스캔 면적, 프로브 보정과 기록한 성분이 복원 범위를 제한합니다. 유효 각도와 불확도를 기록하고 특히 약한 부엽의 해석을 확인합니다.
4. 주요 오차
| 측정 | 주요 영향 |
|---|---|
| 근거리장 | 위치, 위상, 프로브와 변환. |
| 원거리장 | 파면, 반사, 각도와 기준. |
| 공통 | 케이블, 온도, 편파와 잡음. |
±1 mm는 공통 위치 공차가 아닙니다. 자유공간 경로 1 mm 추가는 10 GHz에서 약 12°, 30 GHz에서 약 36° 위상 변화입니다. 실제 위치 오차의 효과는 방향에도 의존합니다.
흡수체와 시험장 선택
흡수체는 지정 대역과 입사 조건에서 반사를 줄입니다. ‘군용’이라는 판매 문구가 반사 특성, 배치와 챔버 검증을 대신하지 않습니다. 흡수체가 있다는 사실만으로 적절한 시험장을 증명할 수 없습니다.
큰 지향성 안테나는 공간 제약 때문에 근거리장 측정이 유리할 수 있습니다. 적절한 원거리장 시험장은 패턴을 직접 측정합니다. Compact range의 quiet zone은 별도로 특성을 확인해야 합니다.
보고와 활용
주파수, 치수, 좌표, 스캔, 기준, 교정과 불확도를 보관합니다. 측정값, 보정값과 시뮬레이션을 구분하고 같은 전력 기준으로 비교합니다.
장 영역 설명은 거리 판단의 배경을 제공합니다. 근거리장 변환만으로 통신 거리를 예측하지는 못하며 전파 경로, 송신 전력과 수신 잡음이 추가로 필요합니다.
