마이크로웨이브 기술 - 와이파이 안테나 기초 지식

1. 안테나

1.1 안테나의 기능 및 위치

무선 송신기가 출력하는 무선 주파수 신호의 출력은 송신선 (케이블) 을 통해 안테나로 전송되며, 안테나가 전자파형으로 복사한다.전자파가 수신 위치에 도달하면 안테나 (일부 전력만 수신) 가 그 뒤를 이어 무선 수신기로 송신됩니다.분명히 안테나는 전자파를 발사하고 수신하는 중요한 무선 설비이다.안테나가 없으면 무선 통신도 없다.안테나는 주파수, 용도, 장소, 요구 사항 등에 따라 다양하게 적용됩니다. 다양한 종류의 안테나에 대해 적절한 분류가 필요합니다. 통신 안테나, TV 안테나, 레이더 안테나 등으로 나눌 수 있습니다. 단파 안테나, 초단파 안테나, 마이크로파 안테나 등으로 나눌 수 있습니다.전방향 안테나, 방향성 안테나 등으로 나눌 수 있다. 선형 안테나, 평면 안테나 등으로 나눌 수 있다.

* 전자파 방사선

도체에 교류전기가 있을 때 전자파 복사가 발생할 수 있다.복사 능력은 도체의 길이와 모양에 달려 있다.그림 1.1a에서 볼 수 있듯이 두 전선이 매우 가까우면 전장이 그들 사이에 묶여 복사가 약하다.그림 1.1b에서 볼 수 있듯이 두 개의 전선을 켜면 주변 공간에 전장이 퍼져 방사능이 증가한다.반드시 주의해야 할 것은 도선의 길이 L가 파장보다 훨씬 작을 때, 복사가 매우 약할 때;도선 L의 길이가 파장과 비슷한 길이로 증가하면 도선의 전류가 현저하게 증가하여 강한 복사가 발생한다.

1.2 대칭 발진기

대칭 발진기는 지금까지 가장 광범위하게 사용된 고전 안테나다.단일 반파 대칭 발진기는 간단하게 단독으로 사용하거나 포물면 안테나의 송전으로 사용할 수 있거나, 안테나 배열은 여러 반파 대칭 발진으로 구성될 수 있다.팔 길이가 같은 발진기를 대칭 발진기라고 한다.각 팔의 길이가 4분의 1, 전체 길이가 파장의 절반인 발진기를 반파 대칭 발진기라고 한다.그림 1.2A와 같습니다. 또한 전체 웨이브 대칭 발진기를 좁은 직사각형 프레임으로 접고 양 끝을 중첩하는 특수 유형의 반파 대칭 발진기도 있습니다.이 좁은 직사각형 프레임은 접기 발진기라고 불린다.접이식 발진기의 길이도 파장의 절반이기 때문에 반파 접이식 발진기라고 불린다.그림 1.2b 참조.

1.3 안테나 지향성에 대한 토론

1.3.1 안테나 방향성

송신 안테나의 기본 기능 중 하나는 송신선에서 얻은 에너지를 주변 공간으로 방사하는 것이다.다른 하나는 대부분의 에너지를 필요한 방향으로 방사하는 것이다.수직으로 배치된 반파 대칭 발진기는 납작한'도넛'모양의 3차원 패턴을 가지고 있다 (그림 1.3.1 a).입체 도안은 입체감이 강하지만 그리기가 어렵다.그림 1.3.1 B와 그림 1.3.1 C는 두 가지 주요 평면 모드를 보여줍니다.평면 방향도는 지정된 평면에서 안테나의 방향성을 설명합니다.그림 1.3.1 B에서 볼 수 있듯이 진동기의 축선 방향에서 방사선은 0이고 최대 방사선 방향은 수평면에 있다.그림 1.3.1 C에서 볼 수 있듯이 수평면의 모든 방향의 방사선은 동일합니다.

1.3.2 안테나 방향성 향상

몇 개의 대칭적인 발진기 배열은 방사선을 제어하고"납작한 빵 고리"를 생성하여 신호를 수평 방향에 더 집중할 수 있습니다.

다음은 수직 선 아래를 따라 수직 4원수 패턴으로 배열된 4개의 반파 발진기의 입체 및 수직 평면 패턴입니다.

또한 복사 에너지를 단일 방향으로 제어하는 데 사용할 수 있으며 평면 반사기는 선형 오버레이 안테나를 형성하기 위해 패턴의 한쪽에 배치할 수 있습니다.아래의 수평 모드는 전력을 한쪽으로 반사하고 이득을 높이는 반사기의 역할을 설명합니다.

포물면 반사기의 사용으로 안테나 복사는 광학의 탐조등처럼 작은 입체각에 집중될 수 있어 높은 이득을 얻을 수 있다.포물면 안테나는 포물면 반사기와 포물면 초점에 있는 복사원 등 두 가지 기본 소자로 구성되어 있다는 것은 자명하다.

1.3.3 안테나 이득

이득은 입력 출력이 같은 상황에서 실제 안테나에서 발생하는 신호의 출력 밀도와 공간에서 같은 점의 이상적인 복사 단위의 출력 밀도의 비율이다.그것은 안테나가 전력을 집중적으로 입력하는 정도를 정량적으로 묘사했다.분명히 이득은 안테나 방향도와 밀접한 관련이 있다.주판이 좁을수록, 부판이 작을수록 이득이 높다.이득의 물리적 의미는 다음과 같이 이해할 수 있다. 일정한 거리에서 일정한 크기의 신호를 생성하려면 이상적인 무방향 점원을 송신 안테나로 사용할 경우 100W의 입력 출력이 필요하고, 이득 G=13dB=20의 방향성 안테나를 송신 안테나로 사용할 경우 100/20=5W가 필요하다.즉, 안테나의 최대 방사선 방향에서의 방사선 효과의 경우, 방향이 없는 이상적인 점원에 비해 안테나의 이득에 입력 출력을 곱한다.

반파 대칭 발진기의 이득은 G=2.15dBi이다.

네 개의 반파 대칭 발진기가 수직 선상 아래를 따라 배열되어 이득이 약 G = 8.15dBi인 수직 4원수 배열 (dBi는 비교 대상이 전 방향의 균일한 방사선의 이상적인 점원을 나타내는 단위) 을 형성한다.

반파 대칭 발진기를 비교 대상으로 사용하는 경우 이득 단위는 dBd입니다.

반파 대칭 발진기의 이득은 G = 0dBd이다(왜냐하면 그것은 1과 자신의 비율 및 0의 대수이기 때문이다).이득은 G=8.15~2.15=6dBd의 수직 4원수 배열이다.

1.3.4 날개 폭

방향성 모드에는 일반적으로 두 개 이상의 밸브가 있는데, 그 중 복사 강도가 가장 높은 것을 메인 밸브라고 하고, 다른 것을 사이드 밸브 또는 사이드 밸브라고 한다.그림 1.3.4a를 참조하십시오. 여기서 메인 밸브의 최대 복사 방향 양쪽의 복사 강도가 3dB (전력 밀도의 절반) 를 낮추는 두 점 사이의 각도는 웨이브 너비 (파속 너비 또는 메인 웨이브 너비 또는 반 출력 각도라고도 함) 로 정의됩니다.파판의 폭이 좁을수록 지향성이 좋고 작용거리가 멀수록 교란저항능력이 강하다.

또 하나의 파판 너비, 10dB 파판 너비가 있다. 말 그대로 방사선 강도를 10dB(출력 밀도를 10분의 1로 낮춤) 낮추는 모드에서 두 점 사이의 각도로, 그림 1.3.4b와 같다.

1.3.5 전후 비율

이 모드에서 최대 앞뒤 판막의 비율을 앞뒤 비율이라고 하며 F/B로 기록됩니다.전후비가 클수록 안테나의 후방 복사 (또는 수신) 는 작아진다.전면과 후면의 계산은 F/B의 계산보다 더 간단하다-----

F/B = 10Lg{(양방향 전력 밀도)/(역방향 전력 밀도)}

안테나 전후비가 F/B인 안테나의 전형적인 값은 (18∼30)dB, 특수한 경우에는 (35∼40)dB다.

1.3.6 안테나 이득의 몇 가지 근사 계산

1) 주판의 폭이 좁을수록 이득이 높아진다.일반 안테나의 경우 다음과 같은 이점을 얻을 수 있습니다.

G（dBi）=10 Lg｛32000/（2）3 dB，E*2 3 dB，H）｝

공식에서 2 ° 3dB, E 및 2 ° 3dB, H는 두 주 평면에서 안테나의 파판 폭입니다.

32000은 통계 경험치이다.

2) 포물면 안테나의 경우 다음과 같은 공식을 사용하여 이득을 근사하게 계산할 수 있습니다.

G(dB i) = 10Lg(4.5*(D/섬 0)2｝

식에서 D는 포물선 지름입니다.

0은 중심 파장입니다.

4.5는 통계 경험 데이터이다.

3) 수직 전방향 안테나의 경우 근사 공식이 있음

G(dBi) = 10Lg(2L/섬 0｝

L은 안테나 길이입니다.

0은 중심 파장입니다.

1.3.7 고급 측면 밸브 억제

기지국 안테나의 경우, 일반적으로 주 판막 위의 첫 번째 옆 판막이 수직 (즉, 간격) 방향도에서 가능한 한 약하도록 요구합니다.이를 고급 방판 억제라고 한다.기지국은 지상의 휴대전화 사용자를 위해 서비스하며 하늘을 가리키는 복사는 무의미하다.

1.3.8 안테나 아래로 기울기

주판이 지면을 가리키기 위해서는 안테나를 배치하는 과정에서 적당히 아래로 기울여야 한다.

1.4 안테나 극화

안테나는 전자파를 주위의 공간으로 복사한다.전자파는 전장과 자기장으로 이루어져 있다.규정된 전장의 방향은 안테나의 극화 방향이다.일반적으로 사용되는 안테나는 단극입니다.다음 그림은 두 가지 기본적인 단극성을 보여줍니다. 수직 극화, 이것은 가장 흔히 볼 수 있는 것입니다.수평 극화 - 사용할 수도 있습니다.

다음 그림은 특수한 경우에만 사용되는 다른 두 가지 단극인 +45와 -45를 보여 줍니다.이렇게 하면 다음 그림과 같이 네 가지 단극화가 있습니다. 수직 극화 안테나를 수평 극화 안테나와 결합하거나 +45도 극화 안테나를 -45도 극화 안테나와 조합하여 새로운 안테나, 즉 양극 안테나를 형성합니다.

다음 그림은 두 개의 단극화 안테나가 함께 설치되어 한 쌍의 쌍극화 안테나를 형성하는 것을 보여준다.양극화 안테나에는 두 개의 커넥터가 있습니다.

양극 안테나 복사 (또는 수신) 는 공간에서 서로 직교 (수직) 하는 두 개의 극화된 파를 가지고 있다.

1.4.2 극화 손실

수직극화파는 수직극화 특성을 가진 안테나에서, 수평극화파는 수평극화 특징을 가진 안테나에서 수신한다.우회전 원극화파는 우회전 원극화가 있는 안테나에서, 좌회전 원극화파는 좌회전 원편광이 있는 안테나에서 수신한다.

입사파의 편광 방향이 수신 안테나의 편광 방향과 일치하지 않을 때 수신되는 신호는 더 작아진다. 즉, 편광 손실이 발생한다.예를 들어, 수직 또는 수평 극화파를 +45도 극화 안테나로 수신할 때, 또는 수직 극화 안테나로 +45도 또는 -45도 극화파를 수신할 때 극화 손실이 발생합니다.원극화 안테나가 모든 선극화파를 수신하거나 선극화 안테나가 모든 원극화파를 수신하는 등 극화 손실도 반드시 발생해야 한다. 수신파의 절반의 에너지만 수신할 수 있다.

수신 안테나의 극화 방향이 입사파의 극화 방향과 완전히 교차할 때, 예를 들어 수평 극화 수신 안테나가 수직 극화 입사파를 수신할 때, 또는 오른쪽 원극화 수신 전극이 왼쪽 원극화 입사파를 수신할 때안테나는 입사파의 에너지를 전혀 받지 못할 것이다.이런 상황에서 편광손실이 가장 큰것을 편광완전격리라고 한다.

1.4.3 극화 격리

이상적인 완전 극화 격리는 없다.극화 안테나에 전달되는 신호는 항상 다른 극화 안테나에서 조금씩 나타납니다.예를 들어, 다음 그림에 표시된 양극 안테나에서 입력된 수직 극화 안테나의 출력은 10W이고 수평 극화 안테나의 출력에서 측정된 출력은 10mW입니다.

1.5 안테나 입력 임피던스 Zin

정의: 안테나 입력단의 신호 전압과 신호 전류의 비율을 안테나의 입력 임피던스라고 한다.입력 임피던스에는 임피던스 컴포넌트 RIN 및 임피던스 컴포넌트 Xin, 즉 Zin = RIN + JXin이 있습니다.저항 분량의 존재는 안테나가 송신선에서 신호 출력을 추출하는 것을 감소시킬 것이다.따라서 안테나의 입력 임피던스는 가능한 한 0이어야 합니다. 즉, 안테나의 입력 임피던스는 가능한 한 순수 임피던스여야 합니다.사실 안테나가 잘 설계되고 디버깅되더라도 입력 임피던스는 항상 작은 임피던스 컴포넌트를 포함합니다.

입력 임피던스는 안테나의 구조, 크기 및 작동 파장과 관련이 있습니다.반파 대칭 발진기는 가장 중요한 기본 안테나로 입력 임피던스는 Zin = 73.1 + j42.5 (섬) 이다.안테나 길이가 짧아지면 (3~5)% 저항 분량을 제거할 수 있으며 안테나의 입력 저항은 순수 저항입니다.이때 입력 임피던스는 Zin = 73.1 (섬), (공칭 75섬) 입니다.엄밀히 말하면 순수 저항 안테나 입력 저항은 점 주파수에만 적용됩니다.

참고로, 반파 축소 발진기의 입력 임피던스는 반파 대칭 발진기의 4배, 즉 Zin = 280 (Isla ◇), (공칭 300 Isla ◇) 입니다.

흥미롭게도, 모든 안테나에 대해 사람들은 항상 안테나 임피던스를 조정할 수 있으며, 입력 임피던스의 허부는 매우 작고, 실제 부분은 필요한 작업 주파수 범위 내에서 50섬에 매우 가깝기 때문에 안테나의 입력 임피던스를 Zin=Rin=50섬으로 정할 수 있으며, 이는 안테나와 피드백의 좋은 임피드백이 일치하는 데 필수적이다.

1.6 안테나 작동 주파수 범위 (대역폭)

안테나를 발사하든 수신하든, 그들은 항상 일정한 주파수 범위 (대역폭) 내에서 일한다.안테나의 대역폭에는 두 가지 정의가 있습니다. ------

하나는 주파수가 SWR보다 1.5일 때 안테나의 작업 대역폭을 가리킨다.

하나는 안테나 이득이 3dB 범위의 대역폭을 낮추는 것을 말한다.

이동 통신 시스템에서는 일반적으로 이전 정의를 따릅니다.구체적으로 안테나의 주파수 대비 SWR이 1.5를 넘지 않을 때 안테나의 대역폭은 안테나의 작동 주파수 범위이다.

일반적으로 작업 대역폭 내의 주파수 지점마다 안테나 성능이 다르지만, 이러한 차이로 인한 성능 저하는 받아들일 수 있다.

1.7 이동통신에 자주 사용되는 기지국 안테나, 중계 안테나 및 실내 안테나

1.7.1 평면 안테나

GSM이든 CDMA든 평판 안테나는 가장 광범위하고 중요한 기지국 안테나다.이 안테나는 이득이 높고 부채꼴 그림이 좋으며 후판이 작고 수직 방향도에서 기울기 제어가 편리하며 밀봉 성능이 믿을 만하고 사용 수명이 길다는 장점이 있다.

태블릿 안테나도 중계기의 사용자 안테나로 자주 사용된다.작동 섹터의 범위에 따라 해당 안테나 모델을 선택해야 합니다.

1.7.1 평면 안테나의 높은 이득의 형성

A. 여러 반파 발진기를 수직으로 배치된 선형 패턴으로 정렬

B. 선형 패턴의 한쪽에 반사판을 추가합니다 (반사판이 있는 두 반파 발진기의 수직 패턴의 경우).

C. 평면 안테나의 이득을 높이기 위해 8개의 반파 발진기 어레이를 추가로 사용할 수 있음

앞에서 언급했듯이 수직 선형 어레이에 배치된 4 개의 반파 발진기의 이득은 약 8dBI입니다.한쪽에 반사기가 있는 4원 선형 어레이, 즉 전통적인 평면 안테나는 약 14~17DBI의 이득을 준다.

한쪽에 반사기가 있는 8원 선형 어레이, 즉 확장판 안테나는 약 16~19DBI의 이득을 준다.확장 평면 안테나는 말할 것도 없이 기존 평면 안테나의 두 배인 약 2.4M의 길이를 자랑합니다.

1.7.2 고이득 그리드 포물면 안테나

성가비의 각도에서 볼 때 직방역의 시주안테나는 일반적으로 격자포물면안테나를 사용한다.포물면 표면은 좋은 초점 효과를 가지고 있기 때문에 포물면 안테나는 비교적 강한 수집 능력을 가지고 있다.직경이 1.5m인 격자 포물면 안테나의 경우 900메가 주파수 대역에서 g=20dbi에 이를 수 있다.그것은 점대점 통신에 특히 적합하다.예를 들어, 중계기의 시주 안테나로 자주 사용됩니다.

포물면은 격자 구조를 사용하는데, 첫째는 안테나의 무게를 줄이기 위한 것이고, 둘째는 바람 저항을 줄이기 위한 것이다.

포물면 안테나는 일반적으로 30dB 이상의 전후비를 제시할 수 있는데, 이는 중계기 시스템이 수신 안테나의 자극을 방지하기 위해 반드시 만족해야 할 기술 지표이다.

1.7.3 팔목 방향 안테나

팔목 방향성 안테나는 이득이 높고 구조가 가볍으며 가설이 편리하고 가격이 저렴하다는 장점이 있다.따라서 포인트 투 포인트 통신에 특히 적합합니다.예를 들어, 실내 배전 시스템 실외 수신 안테나의 기본 안테나 유형입니다.

팔목 방향 안테나의 단위가 많을수록 그 이득은 더욱 높아진다.일반적으로 6-12단원 팔목정향안테나를 사용하는데 그 리익은 10-15dbi에 달한다.

1.7.4 실내 천장 안테나

실내 천장 안테나는 구조가 가볍고 외형이 아름다우며 설치가 편리한 장점이 있어야 한다.

오늘날 시장에서 볼 수 있는 실내 천장 안테나는 모양과 색상이 많지만 내부 코어의 구매와 제조는 거의 같습니다.이 천장 안테나는 내부 구조가 작지만 안테나 광대역 이론을 기반으로 컴퓨터 보조 설계와 네트워크 분석기 디버깅을 통해 넓은 작업 주파수 대역에서 주파수 비율의 요구를 잘 충족시킬 수 있다.국가 표준에 따르면 와이드 밴드에서 작동하는 안테나의 주파수 대비 지표는 VSWR-2입니다.물론 VSWR – 1.5에 도달하는 것이 좋습니다.참고로 실내 천장 안테나는 일반적으로 g = 2DBI의 저이득 안테나입니다.

1.7.5 실내 벽걸이 안테나

실내 벽걸이 안테나는 구조가 가볍고 외형이 아름다우며 설치가 편리하다는 장점도 있어야 한다.

오늘날 시장에서 볼 수 있는 실내 벽걸이 안테나는 모양과 색상이 많지만 내부 코어의 구매와 제조는 거의 같습니다.벽면 안테나의 내부 구조는 공기 매체 마이크로테이프 안테나에 속한다.안테나 대역폭을 넓히는 보조 구조를 채택하고 네트워크 분석기를 통해 컴퓨터 보조 설계와 디버깅을 진행하기 때문에 작업 광대역의 요구를 더욱 잘 만족시킬 수 있다.또한 실내 벽걸이 안테나는 약 g = 7DBI의 이득을 가지고 있습니다.

무선 전파 전파의 일부 기본 개념

현재 GSM 및 CDMA 이동통신에서 사용되는 주파수 대역은 다음과 같습니다.

GSM: 890-960메가헤르츠, 1710-1880메가헤르츠

CDMA:806-896 MHz

806~960MHz의 주파수 범위는 초단파 범위입니다.1710~1880MHz의 주파수 범위는 마이크로파 범위에 속한다.

서로 다른 주파수나 파장의 무선 전파의 전파 특성은 완전히 같지 않고 심지어 매우 다르다.

2.1 자유공간 통신 거리 방정식

송수신 전력은 Pt, 송수신 안테나 이득은 GT, 작동 주파수는 f로 설정한다. 수신 전력이 PR, 수신 안테나 이득이 GR, 수신 안테나와 송신 안테나 사이의 거리가 r이면 전파가 환경 간섭 없이 전파되는 동안의 전파 손실 l0은 다음과 같은 표현식을 가진다.

L0（dB）=10 Lg（PT/PR）

=32.45+20 Lg f（MHz）+20 LgR（km）-GT（dB）-GR（dB）

[예] 설정: Pt=10 W=40dbmw;GR=GT=7（dBi）；f=1910MHz

Q: r=500m에서 PR=?

답변: (1) l0(DB) 계산

L0（dB）=32.45+20 Lg 1910（MHz）+20 Lg0.5（km）-GR（dB）-GT（dB）

=32.45+65.62-6-7-7=78.07（dB）

(2) PR의 계산

PR=PT/（10 7.807）=10（W）/（10 7.8 07）=1（W）（10 0.807）

= 1(섬 너비) / 6.412 = 0.156(섬 너비)

그나저나 1.9GHz의 무선 전파가 벽돌 벽을 관통할 때 약 (10~15) dB의 손실을 볼 수 있다

2.2 초단파와 마이크로파의 전파 거리

2.2.1 직시 거리 제한

초단파, 특히 마이크로파는 주파수가 높고 파장이 짧으며 그 표면파는 감쇠가 빠르다.따라서 표면파에 의존하여 원거리 전파를 할 수 없다.초단파, 특히 마이크로파는 주로 공간파를 통해 전파된다.간단히 말해서, 공간파는 공간에서 직선을 따라 전파되는 파입니다.분명히 지구의 곡률 때문에 공중파 전파의 직시 거리는 Rmax에 제한되어 있습니다.가장 먼 직시 거리 내의 영역을 전통적으로 조명 영역이라고 합니다.한계 초과 직시 거리 Rmax 영역을 그림자 영역이라고 합니다.말할 것도 없이 초단파와 마이크로파를 사용하여 통신할 때 수신점은 송신 안테나의 극한 직시 거리 Rmax 안에 있어야 한다.지구 곡률 반지름의 영향으로, 극한 직시 거리 Rmax와 송신 안테나 및 수신 안테나의 높이 HT 및 HR 사이의 관계는 Rmax = 3.57 {★HT (m) + ★HR (m)} (km)

대기 의 전파 굴절 을 고려하여 극한 직시 거리 를

Rmax=4.12｛âHT（m）+âHR（m）｝（km）

전자파의 주파수가 광파의 주파수보다 훨씬 낮기 때문에, 무선 전파가 전파하는 유효한 직시 거리 re는 극한 직시 거리 Rmax의 약 70%, 즉 re = 0.7Rmax이다

예를 들어, HT와 HR이 각각 49m와 1.7m인 경우 유효 직시 거리는 re=24km입니다.

2.3 평면 지면에서의 전파 특성

송신 안테나에서 수신점까지 직접 송신하는 무선 전파를 직접파라고 한다.안테나를 발사하여 발사하는 지면을 가리키는 무선 전파가 지면에 반사되어 수신점에 도달하는 것을 반사파라고 한다.분명히 수신점의 신호는 직접파와 반사파의 조합이어야 한다.무선전파의 합성은 1+1=2처럼 간단한 대수 덧셈은 아니며 직접파와 반사파 사이의 파경 차이에 따라 합성 결과가 달라진다.파도차가 반파장의 홀수배일 때 직접파와 반사파신호를 서로 가하여 최대치를 형성한다.파로차가 파장의 배수일 때 직접파와 반사파 신호는 상쇄되어 최소값으로 합성된다.지면 반사의 존재로 인해 신호 강도의 공간 분포가 매우 복잡하다는 것을 알 수 있다.

실제 측정에 따르면 일정한 거리 RI 내에서 신호 강도는 거리나 안테나 높이가 증가함에 따라 변동합니다.일정한 거리의 RI를 초과하면 신호 강도는 거리의 증가 또는 안테나 높이의 감소에 따라 증가합니다.단조로운 쇠퇴.이론적 계산은 RI, 안테나 높이 HT 및 HR 간의 관계를 보여줍니다.

RI=(4 HT HR)/L, L은 파장입니다.

RI는 말할 필요도 없이 극한 시청 거리 Rmax보다 작아야 합니다.

2.4 전파의 다경 전파

초단파와 마이크로파 대역에서도 무선 전파는 건물, 고층 건물 또는 언덕과 같은 장애물을 만나 무선 전파를 반사합니다.그러므로 각종 반사파 (광의적으로 말하면 지면반사파도 포함되여야 한다.) 가 수신안테나에 도달해야 한다.이런 현상을 다경 전파라고 한다.

다경 전송으로 인해 신호장의 강한 공간 분포가 상당히 복잡해지고 파동이 매우 크다.일부 지역에서는 신호장이 강해지고 일부 지역에서는 신호장이 강해진다;마찬가지로 다경전송의 영향으로 무선전파의 극화방향도 변화된다.이 밖에 장애물에 따라 전파에 대한 반사 능력도 다르다.예를 들어, 철근 콘크리트 건물은 벽돌 벽보다 초단파와 마이크로파에 더 강한 반사력을 가지고 있습니다.우리는 다경 전송 효과의 부정적인 영향을 극복하기 위해 최선을 다해야 한다. 이것이 바로 사람들이 통신 품질이 높은 통신망에서 공간 집합 기술이나 극화 집합 기술을 자주 사용하는 원인이다.

2.5 전파의 회절 전파

전파는 전송 경로에서 대형 장애물을 만나면 장애물을 우회해 앞으로 전파된다.이런 현상을 무선 전파 연사라고 한다.초단파와 마이크로파는 비교적 높은 주파수, 비교적 짧은 파장과 비교적 약한 연사능력을 갖고있다.고층 건물 뒤의 신호 강도가 비교적 작아 이른바'그림자 구역'을 형성했다.신호 품질이 영향을 받는 정도는 건물의 높이, 수신 안테나와 건물 사이의 거리뿐만 아니라 주파수와도 관련이 있다.예를 들어, 높이가 10미터인 건물이 있습니다.건물 뒤편 200m 지점에서는 수신 신호의 질에 거의 영향을 받지 않지만, 100m 지점에서는 건물이 없는 경우보다 수신 신호장의 강도가 현저히 약하다.위에서 설명한 대로 감쇠 정도는 신호 주파수와도 관련이 있습니다.216∼223MHz 무선주파수 신호의 경우 수신장 강도가 건물이 없는 신호장보다 16dB, 670MHz 무선주파수 신호의 수신장 강도는 건물이 없는 신호장보다 20dB가 낮다. 건물의 높이가 50m로 높아지면 건물로부터 1000m 범위 내에서 신호를 수신하는 장 강도가 영향을 받고 약해진다.즉, 주파수가 높을수록, 건물이 높을수록, 수신 안테나가 건물과 가까울수록 신호 강도와 통신 품질에 미치는 영향이 커진다.반면 빈도가 낮을수록, 건물이 짧을수록, 수신 안테나가 건물에서 멀어질수록 영향이 적다.

그러므로 기지국의 부지선정과 안테나를 가설할 때 반드시 연사전파가 산생할수 있는 여러가지 불리한 영향을 고려하고 연사전파에 영향을 주는 여러가지 요소에 주의를 돌려야 한다.

3 송전선로의 일부 기본 개념

안테나와 송신기 출력 (또는 수신기 입력) 을 연결하는 케이블을 전송선 또는 송신선이라고 합니다.송전선로의 주요 임무는 신호 에너지를 효과적으로 전송하는 것이다.따라서 송신기가 보내는 신호의 출력을 송신 안테나의 입력으로 최소한의 손실로 보내거나 안테나가 받는 신호를 최소한의 손실로 송신기의 입력으로 보낼 수 있어야 한다.동시에, 그것은 잡다한 간섭 신호를 줍거나 발생시켜서는 안 된다.따라서 전송선을 차단해야 합니다.

그나저나 전송선의 물리적 길이가 전송 신호의 파장과 같거나 클 때 전송선도 장선로라고 부른다.

3.1 송전선로 유형

초단파 대역의 전송선은 일반적으로 두 가지가 있다: 평행 쌍선 전송선과 동축 케이블 전송선;마이크로웨이브 대역의 전송선은 동축 케이블 전송선, 전도 및 마이크로밴드를 포함한다.평행 이중 선 전송선은 두 개의 평행 컨덕터로 구성됩니다.그것은 대칭 또는 균형의 전송선이다.이 피드백은 손실이 커서 UHF 대역에서 사용할 수 없습니다.동축 케이블 전송선의 두 가지 도체는 각각 심선과 차폐 동망이다.구리 네트워크는 접지되어 있고 두 도체가 땅에 비대칭적이기 때문에 비대칭 또는 불균형 전송선이라고 불린다.동축 케이블은 작동 주파수 범위가 넓고 손실이 적어 정전기 결합을 차단할 수 있지만 자기장에 아무런 방해가 되지 않는다.사용시 강한 전류선로와 평행으로 운행하지 말아야 하며 저주파신호선로에 접근하지 말아야 한다.

3.2 송전선로 특성 임피던스

무한장 전송선의 전압과 전류의 비율은 전송선의 특성 임피던스로 정의되며 Z0으로 표시됩니다.동축 케이블 특성 임피던스에 대한 계산 공식은

Z.=ã60/– Island µrã* 로그 (D/D) [유로].

식에서 D는 동축 케이블 외도체 동망의 내경입니다.D는 동축 케이블 코어 선의 외경입니다.

R은 전도체 사이의 절연 매체의 상대 매체 상수이다.

일반적으로 Z0 = 50 옴이지만 Z0 = 75 옴도 있습니다.

송신선의 특성 임피던스는 송신선 길이, 작동 주파수 및 송신선 단자에 연결된 부하 임피던스와 관계없이 도체 지름 D와 D 및 도체 간 매체의 매개 전기 상수와 관련이 있음을 쉽게 알 수 있습니다.

3.3 피드백 감쇠 계수

신호가 송신선에서 전송될 때 도체의 저항손실이 존재할뿐만아니라 절연재료의 매개전기손실도 존재한다.이 두 가지 손실은 공급기의 길이와 작업 빈도가 증가함에 따라 증가한다.따라서 원료 공급기의 길이는 가능한 한 줄여야 한다.

감쇠 계수는 단위 길이를 계산하는 데 사용되는 손실도 표시 단위는 dB/M(dB/M)이며, 케이블 기술 사양상의 단위는 대부분 dB/100M(dB/100M)입니다.

피드백에 입력한 전력을 P1로 설정하고 길이 L(m)의 피드백에서 P2로 출력하며 전송 손실 TL은 다음과 같이 표시할 수 있습니다.

TL=10*Lg（P1/P2）（dB）

감쇠 계수는

섬 = TL/L(dB/m)

예를 들어, 노키아 7/8인치 저전력 케이블의 감쇠 계수는 900MHz Isla² = 4.1dB/100m이며, Isla² = 3dB/73m로 쓸 수도 있다. 즉 900MHz 주파수의 신호 출력은 73m 길이의 케이블을 통과할 때 절반으로 줄어든다.

일반적인 비저전력 케이블의 경우, 예를 들어, syv-9-50-1900mhz의 경우 감쇠 계수는 Isla² = 20.1dB/100m이며, Isla² = 3dB/15m로 작성할 수도 있습니다. 즉, 주파수 900MHz의 신호 출력은 15m 길이의 케이블을 절반으로 감소시킵니다!

3.4 일치 개념

일치하는 것은 무엇입니까?간단히 말해서, 피드백 단자에 연결된 로드 임피던스 ZL이 피드백 특성 임피던스 Z0과 같을 때 피드백 단자가 일치하고 연결된다고 합니다.일치하는 동안 피드백에는 터미널 로드로 전송되는 입사파만 있고 터미널 로드에서 발생하는 반사파는 없습니다.따라서 안테나가 터미널 부하로 사용될 때 일치하면 안테나가 모든 신호 출력을 얻을 수 있습니다.다음 그림에서 볼 수 있듯이 안테나 임피던스가 50섬일 때는 50섬 케이블과 일치하지만 안테나 임피던스가 80섬일 때는 50섬 케이블과 일치하지 않습니다.

안테나 발진기의 지름이 크면 주파수에 따른 안테나 입력 임피던스의 변화가 적어 피드백과 일치하기 쉽다.이제 안테나의 작동 주파수 범위가 넓어집니다.대신 더 좁아요.

실제로 안테나의 입력 임피던스도 주변 물체의 영향을 받는다.피드백과 안테나를 잘 일치시키기 위해서는 안테나를 가설할 때 안테나의 국부구조를 적당히 조정하거나 일치장치를 설치해야 한다.

3.5 반사 손실

앞에서 이미 지적했듯이 피드백이 안테나와 일치할 때 피드백에는 반사파가 없고 입사파만 있다. 즉 피드백에서 전송되는 파는 안테나를 향해서만 이동한다.이때 송신선의 전압폭과 전류폭은 같으며 송신선의 어느 한 점의 저항도 그 특성의 저항과 같다.

안테나와 피드백이 일치하지 않을 때, 즉 안테나 저항이 피드백의 특성 저항과 같지 않을 때, 부하는 피드백에서 전송되는 고주파 에너지의 일부만 흡수할 수 있을 뿐 전부 흡수할 수 없으며, 흡수되지 않은 일부 에너지는 반사되어 반사파를 형성한다.

예를 들어, 오른쪽 그림에서는 안테나와 피드백의 임피던스가 다르기 때문에 하나는 75옴이고 다른 하나는 50옴이기 때문에 임피던스가 일치하지 않습니다. 결과는

3.6 VSWR

배합되지 않은 상황에서 피드백에는 입사파도 있고 반사파도 있다.입사파와 반사파의 위상이 같은 경우 전압 폭을 최대 전압 폭인 Vmax와 함께 파복을 형성한다.입사파와 반사파의 위상이 반대인 경우 전압 폭을 최소 전압 폭인 Vmin에서 줄여 파 노드를 형성한다.다른 점의 진폭 값은 파복과 노드 사이에 있습니다.이런 합성파는 행파 주파라고 불린다.

반사파 전압의 진폭과 입사파 전압의 비율을 반사계수라고 하며 R로 기록한다

반사파 진폭(ZL-Z0)

R=ââ

입사파 진폭(ZL+Z0)

파복 전압과 노드 전압 진폭의 비율을 주파계수라고 하며, 전압 주파비라고도 하며, VSWR로 기록된다

노드 전압 폭 Vmax(1+R)

VSWR=

노드 전압 라디안 Vmin(1-R)

터미널 부하 임피던스 ZL은 특성 임피던스 Z0에 가까울수록 반사 계수 r가 작고, 주파수는 VSWR보다 1에 가까울수록 잘 일치한다.

3.7 평형 장치

신호 소스나 로드 또는 전송선은 해당 위치와의 관계에 따라 균형과 불균형으로 나눌 수 있습니다.

만약 신호원 량끝과 땅사이의 전압이 같고 극성이 상반된다면 균형신호원이라고 하고 그렇지 않을 경우 불균형신호원이라고 한다.만약 부하의 량끝과 땅사이의 전압이 같고 극성이 상반된다면 균형부하라고 하고 그렇지 않을 경우 불균형부하라고 한다.전송선의 두 도체와 지면 사이의 임피던스가 같으면 평형 전송선이라고 하고 그렇지 않으면 불균형 전송선이라고 한다.

불균형 신호 소스와 불균형 부하 사이에는 동축 케이블이 연결되어야 하며, 균형 신호 소스와 균형 부하 사이에는 평행 이중 케이블 전송선이 연결되어 신호 출력을 효과적으로 전송해야 한다. 그렇지 않으면 균형이 깨지거나 불균형이 되어 제대로 작동하지 않을 수 있다.만약 불균형 송전선로가 균형 부하와 연결되어야 한다면, 일반적인 방법은 식량 생산자 사이에"균형-불균형"전환 장치를 설치하는 것인데, 일반적으로 균형 변환기라고 부른다.

3.7.1 반파장 균형 변환기

또한 "U" 튜브 밸런싱 변환기라고도 하며 불균형 피드백 동축 케이블과 밸런싱 로드 반파 대칭 진동기 간의 연결에 사용됩니다.U 튜브 밸런싱 변환기는 1: 4 임피던스 변환 기능도 제공합니다.이동 통신 시스템에 사용되는 동축 케이블의 특성 임피던스는 일반적으로 50 에이치입니다.그러므로 팔목안테나에서는 축소된 반파발진기를 사용하여 그 저항을 약 200섬으로 조절하여 최종적으로 주송선의 50섬 동축케이블의 저항과 일치시킨다.

3.7.2 4분의 1 파장 균형 불균형

4분의 1 파장 장단 전송선의 단자가 고주파 회로를 여는 특성을 이용하여 안테나 균형 입력 포트와 동축 송신선 불균형 출력 포트 사이의 균형-불균형 변환을 실현하였다.

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