안테나 공학 (야기안테나)

목차

● 야기안테나를 선택한 동기

● 야기 안테나의 역사

● 야기 안테나의 소개

● 야기 안테나의 정의

● 야기 안테나의 구성

● 야기안테나의 원리

● 야기 안테나 설치방법

● 야기 안테나 설치방법

● VHF,UHF 야기 안테나의 계산법

● TV 수신용 광대역 야기 안테나

● 3~8엘레멘트 야기안테나 (각각있음)

● 휴대용 야기 안테나

본문내용

파장의 20% 부터 최대 110% 까지 간격이 넓어집니다.
●TV 수신용 광대역 야기 안테나
U라인 안테나
폴디드 다이폴 안테나에 U자형의 트랩을 사용하여 광대역성을 얻게한 것으로 반사기 도파기를 설치 하여 TV수신용 등으로 사용한다 이러한 형태의 안테나를 U라인 안테나라고 한다.
복합형 야기 안테나
투사기로 3선식 폴디드 다이폴과 유사한 구조의 복합형을 사용하고 도파기에도 광대역 특성을 갖는 특수 비여진 소자를 도파기로 사용 한 안테나이다.
코니컬형 안테나
투사기군을 코니컬형으로 하여 광대역 특성을 얻는 안테나. high band에서 고이득을 얻을 수 있다.
TV 수신용 광대역 야기 안테나
인라인형 안테나
low band에서 고이득이 되는 안테나
●2엘리멘트 야기안테나의 동작
엘리먼트 : 안테나의 여러 부분 중에서 실제로 전파를 송신하거나 수신하는 부분을 엘리먼트 라고 합 니다. 안테나의 실질적인 부분이며 전기가 잘 통하는 도체로 이루어져 있습니다.
[ 반사기 + 복사기 ]
보통 반사기의 길이는 1/2파장 또는 1/2파장보다 약간 길게 하는데, 이는 반사기가 유 도성 리액턴스를 가지게 하기 위해서이다.
반파자의 0.96 곱 보다 길면 유도성, 짧으면 용량성이 됨을 알수 있다. 유도성은 코일에 용량성은 콘덴스에 고주파를 가 했을때와 같은 동작을 한다. 엘리멘트의 길이가 1/2파장일 때, 엘레멘트가 유도 성이 됨이 나타났다.
*유도성 : 엘레멘트에 고주파를 가했을 때, 고주파 전류가 전압에 비하여 90도 늦게 흐르게 되는 것
게다가 엘레멘트의 길이가 1/2 * 0.96보다 짧은 경우에는 엘레멘트가 용량성이 되 었고, 이때 고주파인가하면 90도 빠르게 됨을 눈치챌 수 있었다. 즉 콘덴서와 같은 동작을한다. 이와 같이 엘레멘트의 길이를 변화시키는 것은 유도성 리액턴스의 변화를 보기위 해서였다. 그런데 실험에서와 같이 리액턴스의 큰 변화에도 불구하고 엘레멘트의 순저항 값 은 조금밖에 변하지 않는다.
반사기와 복사기의 동작을 보면
- 복사기에서 전파가 발생한다.
- 보사기에서이 전파는 반사기에 90도 늦게 도착한다.
- 반사기는 유도성 리액턴스를 가지기 때문에 전류의 위상은 90도 늦어진다.
- 이 전류에 의해, 반사기에서 다시 전파가 발사되는 것이지만, 이 때의 위상은
전류보다 90도 늦어 진다.
- 반사기에서 다시 방사된 전파는, 복사기에 90도 늦게 도착한다.
[ 도파기 + 복사기 ]
도파기와 복사기로 구성되어진 2엘리멘트 야기 안테나의 동작 방식은 앞에서 다룬 반 사기와 복사기로 구성되어진 야기 안테나의 동작원리와 동일 하다 할수 있다.
도파기의 길이는 대략 반파장에 0.92 배로 한다.
엘리멘트의 길이를 바꾸는 일은 주로 안테나의 리액턴스성분을 변화시키기 위한 행위 이다.
위 실험 그래프는 2엘레멘트 야기안테나의 엘레멘트 간격과 게인의 관계를 나타 낸 것이다.
도파기를 사용한 2엘레멘트 야기안테나의 경우에는 엘레멘트의 간격이 약 0.15파 장 일 때 그림과같이 최대의 게인이 얻어졌다.반사기를 사용한 2엘레멘트 야기안테나의 경우는, 엘레멘트 간격을 바꾸었을 때의 게인값의 변화가 적으므로, 안테나를 만들경우에 안정된 성능이 얻어진다. 엘레멘트의 간격이 좁게 되는데 따라, 안테나의 입력저항이 낮게 되는 것을 알수 있다. 안테나의 입력저항은 가능한한 동축게이블의 임피던스값에 가까운 것이 좋다.
●3엘레멘트 야기안테나
3엘레멘트 야기안테나는 도파기를 사용한 2엘레멘트 야기안테나와 반사기를 사용 한 2엘레멘트 야기안테나를 조합한 모양으로서, 무급전의 반사기와 도파기를 복사 기의 전후에 배치한 것으로 아래 그림과 같다.
3엘레멘트 야기안테나는 도파기와 반사기의 작용에 의해, 2엘레멘트 야기안테나 에 비해서 , 앞방향의 예리한 지향성을 가지고 있다. 2엘레멘트 야기와 마찬가지로 3엘레멘트 야기안테나의 도파기의 길이와 게인의 관계를 측정하여 아래와 같이 그래프로 나타내었다. 3엘레멘트 야기안테나의 게인 은 실험 결과 0.5 * 0.92일때 최대가 되었다. 그러나 길이가 긴 경우에는 게인이 급격히 감소했다.
3엘레멘트 야기안테나의 복사기.도파기의 간격과 게인의 관계를 보면 처음 반사기와 복사기의 간격을 처음부터 0.25파장으로 고정했을 때의 것이며, 이 간격을 복사 기와 도파기의 간격과 같은 0.2파장으로 한 경우에도, 대략 마찬갖의 게인을 얻을 수가 있다.
엘레멘트의 갯수가 늘어나면 좋은 것인데, 그수가 많아 짐에 따라 ,엘레멘트를 가했 을 때의 이득이 늘어 나는 것이 둔해 진다.
●4엘레멘트 야기안테나
·
●5엘레멘트 야기안테나
●8엘레멘트 야기안테나
8 element Yagi 안테나는 위의 그림에서 보는 바와 같이 중앙의 축을 중심으로 8개의 막대 모양을 한 element를 조합하여 사용한다. 위의 그림에서 우측에서 6개의 element는 director라 하여 전파의 수신을 유도하는 역할을 하게 되며, 좌측 맨 끝에 있는 element는 reflector 기능을 밭고 있다. 여기서 실제 전파를 송수신하는 것은 좌측에서 두 번째의 Driver element이다.
Element
Element 길이(mm)
간 격(mm)
비 고
1
61
0
reflector
2
2×30
19
driven Element
3
56
26
director 1
4
55
40
director 2
5
53
60
director 3
6
53
84
director 4
7
52
112
director 5
8
52
144
director 6
※8 element Yagi 안테나 만들어 보기
필요한 재료들
1cm*1cm 두께의 사각 20cm 아크릴 막대
2mm 동선
RG316 케이블 15cm
n형 female 커넥터(RG316 케이블 연결용)
그 외 전기 인두, 약간의 납, 글루건, 드릴, 자, 컷터 등 필요
·
위 단계에서 만들어진 Driven element를 사각 아크릴의 해당 위치에 글루건으로 고정하면 끝이다. 생긴 모습이 TV 안테나와 거의 비슷하다.
●9엘레멘트 야기안테나
●10엘레멘트 야기안테나
●10엘레멘트 이상인 안테나들
●휴대용 야기 안테나

키워드

야기안테나,   안테나 종류,   안테나의 역사,   안테나 설치,   야기,   안테나,   안테나 비교