마이크로파 안테나란 무엇인가요?

마이크로파 안테나는 마이크로파 주파수 대역, 일반적으로 3GHz에서 300GHz(파장 1mm에서 10cm에 해당)에서 작동하도록 설계된 특수 통신 안테나입니다. 마이크로파 안테나의 핵심 특징은 파장이 현저히 짧아짐에 따라 소형화가 가능하면서도 마이크로파 통신의 요구 사항을 충족할 수 있다는 점입니다. 높은 대역폭, 낮은 손실, 장거리 전송이러한 안테나는 다음과 같은 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 이동통신, 위성통신 및 무선 데이터 네트워크다음은 마이크로파 안테나의 핵심 정의, 주요 특징, 일반적인 유형 및 산업적 응용 분야에 대한 자세한 설명입니다.

1. 핵심 정의 및 주파수 범위

주파수와 파장의 관계
무선 주파수 스펙트럼에 따르면 마이크로파 안테나는 다음 주파수 대역에서 작동합니다. SHF(초고주파) 대역(3GHz~30GHz, 파장 1cm~10cm) 및 EHF(초고주파) 문서의 "RF 스펙트럼 범위 및 파장 표"에 나와 있는 바와 같이, 주파수 대역은 30GHz~300GHz, 파장은 0.1mm~1cm입니다. 주파수와 파장의 관계는 다음과 같이 표현할 수 있습니다.

(예를 들어, 3GHz에서 파장은 10cm이고, 30GHz에서 파장은 1cm이며, 300GHz에서 파장은 0.1cm입니다.)

핵심 기능
마이크로파 안테나의 핵심 기능은 다음과 같습니다. 마이크로파 신호의 효율적인 송수신송신단에서는 기지국이나 위성과 같은 장치에서 나오는 무선 주파수(RF) 신호를 마이크로파 전자기파로 변환합니다. 수신단에서는 공기 중의 마이크로파 전자기파를 전기 신호로 변환하여 통신을 가능하게 합니다. 장거리, 고대역폭 무선 통신같은 5G 기지국 통신   위성 TV 신호 수신.

2. 마이크로파 안테나의 주요 특징

저주파(예: VLF, LF) 및 중고주파(예: MF, HF) 안테나와 비교했을 때, 마이크로파 안테나는 다음과 같은 특징으로 인해 고유한 특성을 지닙니다. 고주파 작동 대역   극히 짧은 파장:

소형화
안테나의 크기는 파장에 비례해야 합니다(문서에 언급된 대로 "안테나 기본 크기 L = λ/4"). 파장이 1mm에서 10cm 사이인 마이크로파 안테나는 크기가 훨씬 작습니다. 예를 들어, 5G 기지국 마이크로파 안테나 일반적으로 크기는 수십 센티미터 정도입니다. 휴대폰에 내장된 마이크로파 안테나 (와이파이 및 5G 서브-6GHz 안테나와 같은) 안테나는 크기가 불과 몇 밀리미터에서 몇 센티미터에 불과합니다. 이러한 소형화는 저주파 대역에서 안테나 크기가 축구장 크기만 한 경우도 있었던 문제를 해결합니다(예: 저주파 장파 안테나).

디자인 및 제조 차이점
소형화로 인해 마이크로파 안테나의 설계 및 제조 공정은 기존 안테나와 크게 다릅니다.

기존의 저주파 안테나는 흔히 "와이어 기반 안테나"(예: 절연형 모노폴 안테나)인 반면, 마이크로파 안테나는 종종 다른 방식을 사용합니다. 평면 안테나 (예: 포물선형 안테나, 마이크로스트립 패치 안테나) 또는 소형 다이폴 안테나.

제조 공정에는 다음이 필요합니다. 고정밀 제작예를 들어 PCB 상의 마이크로스트립 안테나용 금속 패치 에칭과 같이 허용 오차를 제어하는 작업 등이 있습니다. 0.1 mm 짧은 파장과의 적절한 매칭을 보장하기 위해서입니다.

고대역폭, 저손실 통신
마이크로파 주파수 대역의 대역폭은 저주파 대역보다 훨씬 넓습니다(예: 1GHz 대역폭은 마이크로파 주파수 대역에서 차지하는 비율이 매우 작습니다). 따라서 마이크로파 안테나는 높은 데이터 전송 속도를 지원할 수 있습니다(예: 5G 마이크로파 안테나 10Gbps 이상의 속도를 지원합니다. Wi-Fi 6 마이크로파 안테나 수 Gbps의 속도를 지원합니다. 또한 마이크로파 신호는 전파 손실이 비교적 적습니다(예: 대기에서 감쇠가 적음). 따라서 마이크로파 전송에 적합합니다. 장거리 지점 간 통신 (예: 기지국 간 마이크로파 중계 전송)

방향성 및 이득 최적화
대부분의 마이크로파 안테나는 지향성 안테나 (예: 포물선형 안테나, 기지국 지향성 안테나)는 신호 에너지를 특정 빔 폭에 집중시켜 이득을 증가시킵니다(예: 포물선형 마이크로파 안테나는 1000μm를 초과하는 이득을 가질 수 있습니다). 20 dBi로이를 통해 안정적인 장거리 통신이 가능합니다. 특정 시나리오(예: 휴대폰의 마이크로파 안테나)에서는 전방향 디자인 모바일 환경에 적응하기 위해 사용되지만 다중 안테나 어레이 (예를 들어 MIMO (기술)은 불충분한 이득을 보완하는 데 사용됩니다.

3. 일반적인 유형 및 적용 분야

마이크로파 안테나는 다양한 분야에서, 특히 다음과 같은 분야에서 사용됩니다. 통신, 위성 통신예산 및 무선 데이터 네트워크컴팩트한 크기, 뛰어난 성능, 그리고 넓은 대역폭 처리 능력 덕분에 이들은 현대 통신 시스템에서 없어서는 안 될 존재입니다.