송신 안테나는 송신기가 공급한 RF 에너지를 공간으로 방사하고, 수신 안테나는 입사한 전자기장 일부를 수신기로 전달합니다. 같은 주파수와 구성의 선형·상호적인 안테나는 송신과 수신에서 대응하는 동일한 방사 패턴을 가집니다. 실제 차이는 전력, 전자회로, 잡음과 사용 대역에 있습니다.
송신·수신과 전자회로의 역할
송신은 정보를 담은 신호를 보내는 과정, 수신은 도착한 신호를 받아 처리하는 과정입니다. 송신기는 신호를 생성·증폭하고 수신기는 필터링, 증폭과 복조 등을 수행합니다.
패시브 안테나 자체가 메시지를 생성하거나 해독하는 것은 아닙니다. 통합형 제품에는 LNA, 필터, 주파수 변환기 등이 포함될 수 있으므로 방사체와 전자회로를 구분합니다.
상호성이 성립하는 조건
상호적인 구조에서는 같은 조건의 송수신 방향, 영점과 편파 특성이 서로 연결됩니다. 비교 주파수, 설치 상태와 선형 동작 조건이 같아야 합니다.
능동 회로나 비상호 소자 및 스위칭이 들어간 전체 경로가 반드시 양방향으로 동일하지는 않습니다. 서로 다른 상향·하향 주파수에서 패턴이 달라지는 것도 상호성과 모순되지 않습니다.
송신에서는 전력과 열을 확인한다
평균 전력, 피크 전력, 펄스 폭과 듀티비를 구분합니다. 도체, 접점, 커넥터와 절연체는 해당 조건을 견뎌야 합니다. 모든 송신 안테나가 10 W–50 kW 범위라는 규칙은 없습니다.
수신용 LNA 입력에 송신 출력을 연결해도 된다는 결론을 상호성에서 얻을 수는 없습니다. 안테나를 공유하려면 적절한 스위치, 듀플렉서와 보호가 필요할 수 있습니다.
수신에서는 유효 개구와 감도를 구분한다
상호적인 안테나의 유효 개구는 Ae = Gλ²/(4π)로 표현할 수 있습니다. G는 선형 이득이며, 실제 수신 전력 계산에는 방향, 정합과 편파 조건을 맞춥니다.
G = 10, 즉 10 dBi이고 λ = 0.10 m라면 Ae는 약 0.00796 m²입니다. 이것이 반드시 외형 면적과 같거나 모든 방향의 수신 면적이라는 뜻은 아닙니다.
dBi는 이득의 단위이며 수신기 감도 자체가 아닙니다. 감도는 요구 품질, 대역폭과 잡음 조건을 동반한 최소 입력 수준 등으로 정의합니다. 모든 수신 신호가 −50~−20 dBm에 들어오는 것은 아닙니다.
편파와 송수신 겸용 구성
선형 편파는 방향을, 원형 편파는 회전 방향과 관측 관례를 확인합니다. 원형 개구만으로 원형 편파가 만들어지지는 않습니다.
동시 송수신에서는 송신 누설이 수신기를 과부하시키지 않는지 검토합니다. 포트 격리, 필터, 대역과 수신기의 허용 입력 수준을 함께 확인합니다.
TV·라디오 수신에 적용하기
지역 주파수와 편파, 수신기 표준, 케이블 손실을 먼저 맞춥니다. 증폭기는 뒤쪽 손실의 영향을 줄일 수 있지만 이미 잃은 정보를 재생하지 않으며 강한 신호에서는 포화될 수 있습니다.
송신 전력 5 kW가 항상 반경 80 km를 보장하지 않습니다. 높이, 지형, 간섭, 패턴과 서비스 기준이 함께 결정합니다. 수신 상태도 신호 세기만이 아니라 품질과 오류를 비교합니다.
제품 비교에 필요한 항목
| 항목 | 확인 내용 |
|---|---|
| 대역 | 각 방향의 실제 주파수. |
| 패턴 | 이득, 영점과 편파. |
| 인터페이스 | 임피던스와 접속부. |
| 회로 | LNA, 전원, 필터와 경로 분리. |
| 전력 | 평균·피크와 환경 조건. |
상호성과 유효 개구를 기준으로 같은 방사체를 사용할 수 있는 경우와 전자회로 때문에 제한되는 경우를 나누어 판단하십시오.
