요즘 들어 특히 레이더에서 안테나가 시스템화 되면서 그 중요성이 더 커지고 있는것 같다. 안테나에 대해 공부하고자 정리해본다.

1.안테나란 무엇일까

먼저 IEEE는 안테나를 어떻게 정의하나 보았다.

That part of a transmitting or recieving system which is design to radiate or to receive electromagnetic waves.
송수신 시스템에서의 하나의 부품, 전자파를 수신하고 방사하는 역할을 한다.

안테나를 하나의 "transducer" 라는 개념으로 설명하는 것을 볼 수 있다.

transducers: transfer/convert energy from one from to another

transducer는 에너지를 하나의 형태에서 다른 하나의 형태로 변환해주는 것을 말하는데, 예를 들어 초음파의 진단에 사용되는 것 처럼 진동을 -> mechanical wave로 바꿔주는 것을 transducer라고 할 수 있다.

마찬가지로 안테나도 에너지를 하나의 형태에서 다른 형태로 바꿔주는 것이다.

Guided wave (tx-line) <-> Radiated wave (air or other media)

source를 통해 만들어진 EM Wave가
closed boundary의 전송송로에서 guided wave 형태로 흐르게 되는데 이를 open boundary의 free space에서 radiated wave 형태로 방사 시켜주는 것이다.

2. 안테나 방사

안테나의 방사는 언제 일어나는 것일까

EM radiation is due to the disturbance in E- and H- fields.
EM radiation occurs when the currents are accelerated (or decelerated)

DC 전류는 이론적으로는 방사가 일어나지 않는다.
그러나 전류가 주파수를 가지는 형태(감속, 가속)면 방사가 필수적으로 일어난다.
그래서 AC 전류는 방사가 일어난다.
DC 전류도 Curved, Bent, Discontinous 조건에서 전류가 왜곡이 되기 때문에 방사가 일어난다.

3. 좋은 안테나란?

안테나의 등가회로

source에 의해 전자파 발생하면 떨어져 있는 안테나까지 tx line을 통해 guide 해서 간다.
끝에 부하가 안테나

좋은 안테나는 guided wave 에서 radiated wave로 방사될때 효율적이어야 한다.

• 반사계수(radiation coefficient)가 낮아야한다
• 반사효율(radiation efficiency)이 높아야한다.

반사계수 $\Gamma$ - guided wave에서 radiated wave로 바뀔때 반사얼마나 되는지
반사효율 $e_r$ - 안테나 자체의 열손실 제외하고, input power 대비 얼마나 방사되는지

좋은 안테나는 그 목적에 맞는 안테나이다.

어떤 목적에는 좋은 안테나가 다른 목적에서는 좋지 않을 수 있다.