높이가 80m인 중파방송 수직접지 안테나의 고유파장과 고유주파수를 구하시오

1. 개요

2. 수직 접지 안테나의 구조와 지향성

3. 수직접지 안테나의 전류와 전압 분포

4. 수직 접지 안테나의 특성

5. 고유 주파수와 고유 파장 계산

 

 

 

1. 개요

 - 수직접지 안테나란 장중파(LF~MF) 대역의 기본 안테나로 단파나 초단파의 경우 사용파장의 절반인 λ/2 만으로도 충분하나 장파나 중파인 경우에는 파장이 길기 때문에 λ/4로 이용함

 - 실제 길이는 λ/4이나 대지와 수직으로 접지하므로 영상효과에 의해 λ/2 효과를 얻을 수 있음

 

※다이폴 안테나와 모노폴 안테나 비교

 다이폴 안테나(Di-pole):기본 중의 기본 안테나로서 두개의 극이 서로 다른 도선을 구부려서 전체를 λ/2가 되게 만들어서 옴니 다이렉션한 빔패턴을 형성

 모노폴 안테나(Mono-pole): 다이폴과 비슷한데 한 쪽 도체 대신 그라운드로 대치된 형식, 안테나의 길이도 λ/4만 있으면 됩니다. 지면을 그라운드로 이용할 수 있기 때문에 안테나의 길이도 줄일 수 있음

 

2. 수직 접지 안테나의 구조와 지향성

  - 안테나의 Element 중 하나를 접지한 형태의 안테나

  - 접지라는 것은 전기적인 위치 에너지가 0이 되도록 만드는 것을 의미

  - 지표면의 전기 에너지는 0이므로 보통 지표면에 연결하여 접지
  - 이렇게 접지를 하게 되면 그 엘리먼트가 존재하지 않아도 존재하는 것과 같은 효과가 발생

  - 그러므로 안테나는 파장의 1/4의 길이 에 해당하는 엘리먼트 하나로 감소

  - 그러나 기본적으로는 수직 반파장 다이폴 안테나와 동일

  - 지구 자계로 인한 감쇄가 적은 수직편파 성분을 이용하여 수평면내 무지향성, 수직면내 쌍반구형의 지향특성을 가짐

 

 

 

 

3. 수직접지 안테나의 전류와 전압 분포

  - 기저부(Feeding Point): 전류 분포 최대, 전압 분포 최소

  - 끝단: 전압 분포 최대, 전류 분포 최소

 

 

 

4. 수직 접지 안테나의 특성

  - 복사전력

  - 복사 저항

   - 실효 길이

   - 안테나의 길이가 길어지면 수평면내의 지향성이 커지며 안테나의 효율을 높이기 위해서는 접지저항을 최소화하는 것이 중요함

   - 안테나 접지는 방사형 접지(Radial Earth)를 채용

      ○ 접지 저항: 1Ω 이하

      ○ 접지선의 길이: 안테나의 높이만큼

      ○ 접지선 수: 60-150개

      ○ 접지선의 굵기: 2.6~3.0 mm

      ○ 매설깊이: 지표 아래로 0.3~0.5m 정도

 

 

5. 고유 주파수와 고유 파장 계산

  - 고유주파수란 안테나가 원하는 밴드폭을 얻기 위한 공진주파수 중에서 가장 낮은 주파수를 말하며 그 역인 고유파장이란 공진하는 파장 중에서 가장 긴 파장을 말함

  - 안테나 길이 L=λ/4, 고유파장은 λ=4L=4×80=320m임

  - 또한 고유주파수는 f=c/λ=3×10^8/320=937.5kHz

http://sv3auw.blogspot.kr/2014/03/blog-post_14.html

http://www.digikey.ca/en/articles/techzone/2011/mar/understanding-antenna-specifications-and-operation

http://www.digikey.com/en/articles/techzone/2012/nov/selecting-antennas-for-embedded-designs

http://www.eee.bham.ac.uk/webteam/mobilecomms/g5c4b1.htm

https://rdl.train.army.mil/catalog/view/100.ATSC/8594DF18-D94D-432C-823B-7D40C4B4BE4A-1274317197310/9-64/chap2.htm