야기 안테나 설계: 공식 및 기생 소자 마스터하여 정밀 성능 구현

안테나는 전자 신호를 송신하거나 수신하는 데 사용되는 장치입니다. 주파수 복사를 사용하는 모든 장치는 안테나를 사용합니다. 매우 다양한 안테나 유형이 있습니다. 예를 들어 지향성 안테나, 전방향성 안테나, 슬롯 안테나, 야기-우다 안테나 등이 있습니다. 이 기사에서는 야기 안테나 설계 공식에 대해 더 자세히 논의하겠습니다. 이 기사는 안테나의 작동을 이해하고 직접 설계하는 방법을 정확히 아는 데 도움이 될 것입니다.

야기 안테나란?

야기-우다 타입 안테나는 반구형 안테나이지만 다른 많은 안테나처럼 FM 신호를 전송하도록 설계되었습니다. 이 안테나 형태의 천재들은 신타로 우다와 친구 히데츠구 야기입니다. 따라서 야기-우다 안테나라는 이름이 붙었습니다.

야기-우다는 FM 신호에 적합합니다. 왜냐하면 긴 거리에서 신호를 포착하고 전송할 수 있기 때문입니다. 이 전송 거리는 1W RF 전력을 사용하여 최대 5km 길이까지 커버할 수 있습니다. 야기 안테나는 다른 안테나와 달리 크기가 작습니다. 결과적으로 이득 능력이 뛰어납니다.

또한 기생 소자라고 불리는 막대 그룹으로만 구성됩니다. 이 기생 소자들은 안테나 효율을 보장합니다. 소자에는 반사기 소자, 단일 또는 다중 지향기 소자, 급전 소자(다이폴)가 포함됩니다.

이 소자들의 배열은 정확해야 합니다. 단일 안테나에 종종 없는 지향성 패턴을 안테나에 제공하기 때문입니다.

(위성 접시 근처의 야기-우다 안테나.)

야기 안테나 설계 공식

야기-우다 안테나 유형을 설계할 때 특정 물리적 매개변수를 고려해야 합니다. 특히 이 안테나 막대의 길이와 간격이 안테나 구성에서 최우선 순위가 되어야 합니다.

야기 안테나는 설계자가 지정한 다양한 주파수 신호를 수집할 수 있습니다. 또한 길이와 간격을 파장으로 측정하여 특정 주파수용 안테나를 설계할 수 있습니다. 또한 사용할 주파수가 크기와 대역폭 협소화를 결정합니다.

(잘 설계된 안테나)

반사기

반사기는 다른 두 소자 뒤에 위치하는 경우가 많습니다. 보통 구동 소자보다 5% 더 깁니다. 특히 구동 소자와 반사기 사이의 간격은 0.1λ~0.25λ입니다. 이 한계를 벗어난 거리는 신호 강도를 방해합니다. 또한 이 간격은 주파수-대역폭 비율과 사이드로브 패턴 사양에 따라 달라질 수 있습니다.

대역폭, 이득(dB), 피드 임피던스, 전후비는 야기 안테나 개발 시 고려하는 필수 사양입니다. 또한 야기 안테나 계산기의 입력 값이 될 수 있습니다.

다이폴(급전 소자)

구동 소자 중간에서 피드 포인트를 찾을 수 있습니다. 피드 포인트는 이 안테나 조각의 또 다른 이름입니다. 송신기의 피드라인이 수신기의 피드라인과 만나는 곳이기 때문에 피드 포인트라고 부릅니다. 중요하게도 이 피드라인은 송신기에서 안테나로 주파수 전송을 돕습니다.

때때로 이 안테나들은 접힌 다이폴을 가집니다. 이 기능은 피드 임피던스를 증가시킵니다. 그러나 전기적 길이가 주파수 파장의 약 절반일 때 안테나는 공진 주파수를 개발합니다.

(안테나 아이콘 세트)

지향기

지향기는 다른 모든 소자 중 가장 짧기 때문에 쉽게 식별할 수 있습니다. 중요하게도 구동 소자보다 5% 짧은 길이로 배치합니다. 안테나에서 지향기 소자의 주요 목적은 전자기장 내에 있을 때 전자기 주파수를 수신하는 것입니다.

그러나 지향기는 구동 소자보다 더 높은 공진 주파수를 가집니다. 또한 지향기는 지향성 패턴과 원하는 이득을 달성하는 데 도움이 됩니다. 이 속성이 야기-우다가 지향성 안테나로 작동하게 만듭니다.

앞서 논의한 대로 야기-우다 안테나는 하나 이상의 지향기를 가질 수 있습니다. 다중 지향기는 안테나 장점 중 하나입니다. 중요하게도 지향기 간 간격은 0.1λ~0.5λ 범위입니다.

그러나 야기에서 지향기에 사용하는 지향기 수가 이득을 결정하지 않고 안테나 어레이의 길이가 결정합니다.

예를 들어 200MHz의 초고주파장에서 야기 안테나 계산기의 소자 대략적 수치는 다음과 같습니다:

• 반사기 길이 = 150/f = 150/200 = 0.075m
• 구동 소자 길이 = 138/f = 138/200 = 0.69m
• 다이폴 길이
• 다이폴-지향기 간격
• 반사기-다이폴 간격
• 첫 번째 지향기 길이 = 140/f = 140/200 = 0.7m
• 두 번째 지향기 길이 = 136/f = 136/200 = 0.68m
• 붐 길이

(안테나 컬렉션)

야기 안테나 설계 소프트웨어

이 안테나 설계에 도움을 줄 다양한 소프트웨어가 있습니다. 이 기사에서는 야기 디자이너 2.0과 MS-DOS 안테나 메이커에 대해 이야기하겠습니다.

야기 디자이너 2.0은 많은 기능을 표시하는 야기 안테나 계산기입니다. 이 안테나 특성에는 수평 방사 패턴, 수직 방사 패턴, E-평면, H-평면이 포함될 수 있습니다. 또한 피드 포인트 저항과 리액턴스, 안테나 이득 고려사항 F/B 비율도 이 소프트웨어에서 필요한 기능입니다.

반면 MS-DOS 소프트웨어는 더 빠르고 정확한 치수 계산을 제공합니다.

(송신기 사진.)

야기 안테나 설계 방법

300MHz 동작 주파수와 단일 지향기를 사용하여 야기-우다 안테나의 전체 구성을 수행하겠습니다. 적분 방정식을 사용하여 수동으로 계산하거나 소프트웨어에 쉽게 입력할 수 있습니다. 그러나 소프트웨어나 야기 안테나 계산기는 초기 데이터를 제공하는 곳에서 사전 상세 최적화를 거쳐야 합니다.

속도(v) 180,000,000m/s와 주파수(f) 300MHz를 사용합니다. 따라서 속도와 주파수의 비율(v/f)로 람다를 계산합니다. 또한 반사기 길이 0.495λ, 다이폴 길이 0.473λ, 지향기 길이 0.440λ, 반사기-다이폴 간격 0.125λ를 사용합니다. 이들은 소프트웨어나 야기 안테나 계산기에 입력하는 초기 값입니다.

그러면 3소자 야기 안테나 계산기나 소프트웨어가 계산을 수행합니다. 앞선 방정식에서 약 1.67로 찾은 v/f를 대체합니다. 의심할 여지 없이 이러한 공식을 사용하면 올바른 안테나 매개변수 소자 길이를 쉽게 찾을 수 있습니다. 정확한 치수 분배는 안테나 성능을 높이는 데 필요합니다.

이 기본 안테나를 집에서 쉽게 설계할 수 있습니다. 게다가 알루미늄 파이프 안테나는 측정을 정확히 하면 완벽하게 작동할 수 있습니다.

(하나 이상의 지향기가 있는 안테나.)

야기 안테나 응용 분야

• 야기 안테나는 무선파 빔을 전송하는 데 사용하는 RF 안테나 형태입니다.
• 편파는 이 안테나를 반구형 안테나로 분류합니다. 전파 천문학에는 이러한 안테나가 필요합니다.

요약

야기-우다 안테나는 작고 효율적이어서 시장에서 가장 좋고 흔히 사용되는 안테나 중 하나입니다. 가정과 사무실에서 작은 크기와 효율성 때문에 자주 찾아볼 수 있습니다.

이 기사가 안테나에 대해 배우는 데 도움이 되었기를 바랍니다. 우리 웹사이트의 다른 글도 확인해 보세요. 그렇지 않으면 이 주제나 도움에 관한 문의사항이 있으면 연락 주세요!