통신 안테나의 전기적 성능 매개변수는 무엇입니까?

통신 안테나의 전기적 성능 매개변수는 신호 전송 능력, 방사 효율 및 임피던스 정합 성능을 평가하는 데 사용되는 핵심 지표입니다. 이러한 매개변수는 일반적으로 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

1. 동작 주파수 및 동작 대역폭

안테나의 대역폭은 명시된 모든 안테나 성능 요구 사항을 충족하는 주파수 범위를 의미합니다. 동작 주파수는 안테나 대역폭 내의 모든 주파수를 말합니다.

동작 대역폭은 여러 성능 매개변수에 의해 제한되므로, 그중 가장 좁은 대역폭을 유효 대역폭으로 간주해야 합니다. 내장형 안테나의 경우, 방사 패턴 대역폭 및 편파 대역폭과 같은 요소에 의해 제한되는 대역폭은 일반적으로 임피던스 대역폭보다 넓습니다. 일반적으로 사용되는 대략적인 기준은 전압 정재파비(VSWR)가 특정 한계값 이하로 유지되는 주파수 범위입니다.

2. 전압 정재파비(VSWR)

안테나의 입력 임피던스가 전송선의 특성 임피던스와 일치하지 않을 때(즉, 임피던스 불일치가 발생할 때), 입력 전력의 일부가 반사됩니다. 전압 정재파비(VSWR)는 입사 전력과 반사 전력 간의 관계를 나타내는 중요한 매개변수입니다.

VSWR은 안테나 입력 임피던스와 관련이 있습니다. 경우에 따라 반사 손실(RL) 또는 반사 계수(Γ)가 대신 사용되기도 하지만, 이 세 가지 모두 동일한 특성을 나타냅니다. 이들의 관계는 다음과 같습니다.

어디에:

(P^-)는 반사 전력입니다.

(P^+)는 입사 전력입니다.

(Z_L)은 안테나 입력 임피던스입니다.

(Z_0)는 전송선로의 특성 임피던스입니다.

(U^+)는 입사 전압입니다.

(U^-)는 반사 전압입니다.

3. 반사손실, VSWR 및 반사 계수 간의 로그 변환 관계

반사 손실, VSWR 및 반사 계수는 임피던스 정합 성능을 나타내는 다양한 표현 방식이며, 위의 공식을 사용하여 로그 변환할 수 있습니다.

4. 입력 임피던스

입력 임피던스는 안테나 입력 단자에 나타나는 임피던스입니다. 안테나 입력 임피던스는 전송선 및 커넥터의 특성 임피던스와 일치해야 합니다. 이동통신 기지국 안테나의 경우, 공칭 입력 임피던스는 일반적으로 50Ω이므로 전송선 및 커넥터의 특성 임피던스 또한 50Ω이어야 합니다.

5. 이득

안테나 이득은 방사 지향성과 에너지 변환 효율의 복합적인 효과를 나타냅니다. 이는 방사 지향성과 방사 효율이라는 두 가지 주요 요소에 의해 결정됩니다.

이득은 일반적으로 데시벨(dB)로 표현됩니다. 데시벨은 비율을 로그 스케일로 나타낸 것입니다.

예 :

dBi 단위는 이상적인 등방성 방사체에 대한 이득을 나타냅니다. 경우에 따라 dBd 단위가 사용되는데, 이는 반파 다이폴에 대한 이득을 나타냅니다. 변환 관계는 다음과 같습니다.

예 :

6. 방사 패턴

방사 패턴은 방사되는 전력 밀도 또는 전계 강도가 공간 방향에 따라 어떻게 변하는지를 그래프로 나타낸 것입니다. 방사 패턴에는 수평면 패턴과 수직면 패턴이 있습니다.

안테나의 방사 패턴을 통해 안테나의 무지향성 또는 지향성, 빔 폭, 하향 경사각, 널 채움, 사이드 로브 억제 등 다양한 특성을 관찰할 수 있습니다. 방사 성능을 향상시키기 위해 방사 패턴 최적화는 안테나 설계에서 중요한 부분입니다.

3D 방사 패턴은 공간에서의 전체 신호 분포를 보여주며 모든 방향에서의 신호 강도를 관찰할 수 있게 해줍니다.

일반적으로 3D 패턴을 XY, YZ 및 XZ 평면을 따라 절단하여 2D 방사 패턴을 얻으며, 이를 통해 해당 평면에서의 신호 강도 분포를 정량적으로 평가할 수 있습니다.