본문
■ 안테나 구성
안테나의 반사경은 전자기파를 반사할 수 있도록 금속으로 만들어져야 한다. 반사경을 단일 금속판으로 제조하면 이상적이나 안테나의 크기가 클 경우에는 여러 개의 금속판을 이어 붙어 반사경을 만들기도 한다. 이 경우 안테나의 조립과정에서 금속판의 연결부위 및 전체적인 휨 곡률 등이 기준을 만족하도록 신중한 주의를 기울여야한다.
안테나로서 기능을 발휘하기 위해서는 안테나의 지름이 입사파 파장의 10배 이상이 되어야 하며 100 파장 이상이 되면 광학기기 정도의 성능을 발휘한다. 예를 들어 주파수 3GHz의 신호는 파장이 10Cm이며, 반사경의 직경이 최소 1m 이상은 되어야 안테나로서의 역할을 할 수 있다.
■ 안테나 잡음 온도 (Antenna Noise Temperature)
온도를 가진 물체는 열에너지를 전자파로서 주위에 방출하고 있다. 우주공간, 대기, 대지 등도 열을 전자파로서 방출하고 있다. 안테나의 반사경에는 원하는 신호 외에도 외부에서 발생된 열잡음 또한 수신된다. 만일 안테나가 위로 하늘을 향하고 있다면 공간의 열잡음만이 입사되는데 반해 안테나가 비교적 고도가 낮은 위성을 향하고 있다면 안테나의 부 빔방향으로 지표면의 높은 열잡음이 입사되어 전반적인 잡음 온도가 높아지게 된다.
지표까지 도달하는 위성신호는 상당히 약해진 상태이기 때문에 이러한 잡음이 전반적인 신호레벨에 큰 영향을 미칠 수가 있다.
아래 그림은 안테나 잡음 온도의 예를 보여준다. 잡음은 후에 설명할 안테나의 f/D 비율과 직경의 함수가 된다. 그림에서 보면 안테나의 잡은 온도는 안테나의 각이 낮을수록 그리고 안테나의 크기가 작을수록 커지는 것을 볼수 있다. C밴드의 경우 최소 앙각(elevation)이 5도 이상이어야 하고, Ku밴드는 최소 앙각이 10도 이상이 되어야 한다.
■ 안테나의 종류
일반적으로 위성 송,수신용으로 많이 사용되는 안테나는 다음과 같다. 보통 파라볼라 안테나 또는 접시 안테나 라고 하는 것은 이들 안테나의 총칭을 뜻한다.
• 프라임 포커스 안테나 - (prime focus antenna)
• 옵셋 안테나 - (offset-fed antenna)
• 카세그레인 안테나 - (cassegrain antenna)
그 외에 옵셋 카세그레인 안테나(offset cassegrain antenna), 구면 안테나(spherical antenna), 평면 안테나(planary array) 등이 있다.
☯ 프라임포커스 안테나 (Prime focus antenna)
프라임포커스 안테나의 피드혼(feedhorn)은 파라볼라 반사경의 중심 초점부위에 위치하며 반사경을 바라보고 있다. 프라임포커스 안테나는 설치하기 쉽고 위성을 향해 방향을 맞추기가 쉽다는 장점이 있다. 그러나 피드혼과 피드혼 지지대가 반사경의 일부를 가로막아 수신을 방해한다는 점과 피드혼이 안테나의 중앙 즉 안테나 뒤의 지표면을 향하고 있어 지표 열잡음이 피드혼으로 유입될 수 있다는 단점이 있다.
따라서 안테나 가장자리 너머의 지표 잡음이 유입되지 않도록 피드혼은 안테나의 가장자리로 갈수록 입력되는 전파의 강도가 적게 설계되어야 한다. 이것은 안테나의 효율을 감소시키는 원인이 되며, 프라임포커스 안테나의 효율이 55-60% 정도밖에 되지 않는 것도 이 때문이다.
안테나의 반사경은 전자기파를 반사할 수 있도록 금속으로 만들어져야 한다. 반사경을 단일 금속판으로 제조하면 이상적이나 안테나의 크기가 클 경우에는 여러 개의 금속판을 이어 붙어 반사경을 만들기도 한다. 이 경우 안테나의 조립과정에서 금속판의 연결부위 및 전체적인 휨 곡률 등이 기준을 만족하도록 신중한 주의를 기울여야한다.
안테나로서 기능을 발휘하기 위해서는 안테나의 지름이 입사파 파장의 10배 이상이 되어야 하며 100 파장 이상이 되면 광학기기 정도의 성능을 발휘한다. 예를 들어 주파수 3GHz의 신호는 파장이 10Cm이며, 반사경의 직경이 최소 1m 이상은 되어야 안테나로서의 역할을 할 수 있다.
■ 안테나 잡음 온도 (Antenna Noise Temperature)
온도를 가진 물체는 열에너지를 전자파로서 주위에 방출하고 있다. 우주공간, 대기, 대지 등도 열을 전자파로서 방출하고 있다. 안테나의 반사경에는 원하는 신호 외에도 외부에서 발생된 열잡음 또한 수신된다. 만일 안테나가 위로 하늘을 향하고 있다면 공간의 열잡음만이 입사되는데 반해 안테나가 비교적 고도가 낮은 위성을 향하고 있다면 안테나의 부 빔방향으로 지표면의 높은 열잡음이 입사되어 전반적인 잡음 온도가 높아지게 된다.
지표까지 도달하는 위성신호는 상당히 약해진 상태이기 때문에 이러한 잡음이 전반적인 신호레벨에 큰 영향을 미칠 수가 있다.
아래 그림은 안테나 잡음 온도의 예를 보여준다. 잡음은 후에 설명할 안테나의 f/D 비율과 직경의 함수가 된다. 그림에서 보면 안테나의 잡은 온도는 안테나의 각이 낮을수록 그리고 안테나의 크기가 작을수록 커지는 것을 볼수 있다. C밴드의 경우 최소 앙각(elevation)이 5도 이상이어야 하고, Ku밴드는 최소 앙각이 10도 이상이 되어야 한다.
■ 안테나의 종류
일반적으로 위성 송,수신용으로 많이 사용되는 안테나는 다음과 같다. 보통 파라볼라 안테나 또는 접시 안테나 라고 하는 것은 이들 안테나의 총칭을 뜻한다.
• 프라임 포커스 안테나 - (prime focus antenna)
• 옵셋 안테나 - (offset-fed antenna)
• 카세그레인 안테나 - (cassegrain antenna)
그 외에 옵셋 카세그레인 안테나(offset cassegrain antenna), 구면 안테나(spherical antenna), 평면 안테나(planary array) 등이 있다.
☯ 프라임포커스 안테나 (Prime focus antenna)
프라임포커스 안테나의 피드혼(feedhorn)은 파라볼라 반사경의 중심 초점부위에 위치하며 반사경을 바라보고 있다. 프라임포커스 안테나는 설치하기 쉽고 위성을 향해 방향을 맞추기가 쉽다는 장점이 있다. 그러나 피드혼과 피드혼 지지대가 반사경의 일부를 가로막아 수신을 방해한다는 점과 피드혼이 안테나의 중앙 즉 안테나 뒤의 지표면을 향하고 있어 지표 열잡음이 피드혼으로 유입될 수 있다는 단점이 있다.
따라서 안테나 가장자리 너머의 지표 잡음이 유입되지 않도록 피드혼은 안테나의 가장자리로 갈수록 입력되는 전파의 강도가 적게 설계되어야 한다. 이것은 안테나의 효율을 감소시키는 원인이 되며, 프라임포커스 안테나의 효율이 55-60% 정도밖에 되지 않는 것도 이 때문이다.
☯ 옵셋 안테나 (Offest-fed antenna)
대부분의 디지털위성방송(DTH) 수신에는 옵셋안테나가 사용된다. 옵셋안테나에서는 전체 파라볼라 반사경의 일부분만이 위성수신에 이용된다. 동일한 위성을 향하고 있을 경우 옵셋 안테나의 반사경은 프라임포커스 안테나에 비해 수직으로 세워져 눈이나 비가와도 반사경에 쌓이는 정도가 적어진다. 또한 피드혼이 향하는 각도가 높아져 지표의 열 잡음 유입이 적어진다. 피드혼이 수신 신호를 가로막지도 않는다. 이것은 안테나의 직경이 1m 이하인 경우 중요한 요소가 된다. 결과적으로 안테나의 수신레벨이 높아지고 안테나의 효율이 70퍼센트 정도가 된다. 그러나 반사경의 일부분만 사용되고 안테나를 위성 방향에 맞출 때 주의해야 한다.
☯ 카세그레인 안테나(Cassegrain Antenna)
카세그레인 안테나는 두 개의 반사경을 사용하는 안테나이며 주로 업링크 지구국이나 케이블TV 헤드엔드와 같이 대형 안테나를 필요로 하는 곳에 주로 사용된다. 카세그레인 안테나의 부반사경이 위성 신호를 가로막고 있기 때문에 부반사경은 주반사경에 비해 가능한한 작게 만들어야 한다. 그러나 부 반사경은 신호파장의 최소 5배 이상은 되어야 역할을 한다. 이러한 제약 때문에 카세그레인 타입은 직경 5m 이하의 C밴드 안테나에는 사용되지 않는다.
프라임포커스 안테나에서는 지표의 열잡음 유입을 감소시키기 위해 안테나 주변부로 갈수록 피드혼으로의 신호입력이 줄어들도록 안테나를 설계하였다. 그러나 카세그레인 안테나에서는 부반사경을 도입하여 주반사경의 모든 면에서 신호가 균등하게 반사되어 피드혼으로 입력하도록 하여 안테나의 효율성이 크게 증가하고 있다. 카세그레인 안테나 효율은 78퍼센트 정도까지 된다. 이러한 구조를 만들기 위해 카세그레인 안테나는 주반사경이 프라임포커스 안테나에 비해 크며 포물선 구조에서 조금 벗어나게 된다. 또한 안테나 제작은 아주 정교하고 복잡하게되어 가격 상승의 원인이 된다.
※ 원글 번역 및 저작자 - 김의진
대부분의 디지털위성방송(DTH) 수신에는 옵셋안테나가 사용된다. 옵셋안테나에서는 전체 파라볼라 반사경의 일부분만이 위성수신에 이용된다. 동일한 위성을 향하고 있을 경우 옵셋 안테나의 반사경은 프라임포커스 안테나에 비해 수직으로 세워져 눈이나 비가와도 반사경에 쌓이는 정도가 적어진다. 또한 피드혼이 향하는 각도가 높아져 지표의 열 잡음 유입이 적어진다. 피드혼이 수신 신호를 가로막지도 않는다. 이것은 안테나의 직경이 1m 이하인 경우 중요한 요소가 된다. 결과적으로 안테나의 수신레벨이 높아지고 안테나의 효율이 70퍼센트 정도가 된다. 그러나 반사경의 일부분만 사용되고 안테나를 위성 방향에 맞출 때 주의해야 한다.
☯ 카세그레인 안테나(Cassegrain Antenna)
카세그레인 안테나는 두 개의 반사경을 사용하는 안테나이며 주로 업링크 지구국이나 케이블TV 헤드엔드와 같이 대형 안테나를 필요로 하는 곳에 주로 사용된다. 카세그레인 안테나의 부반사경이 위성 신호를 가로막고 있기 때문에 부반사경은 주반사경에 비해 가능한한 작게 만들어야 한다. 그러나 부 반사경은 신호파장의 최소 5배 이상은 되어야 역할을 한다. 이러한 제약 때문에 카세그레인 타입은 직경 5m 이하의 C밴드 안테나에는 사용되지 않는다.
프라임포커스 안테나에서는 지표의 열잡음 유입을 감소시키기 위해 안테나 주변부로 갈수록 피드혼으로의 신호입력이 줄어들도록 안테나를 설계하였다. 그러나 카세그레인 안테나에서는 부반사경을 도입하여 주반사경의 모든 면에서 신호가 균등하게 반사되어 피드혼으로 입력하도록 하여 안테나의 효율성이 크게 증가하고 있다. 카세그레인 안테나 효율은 78퍼센트 정도까지 된다. 이러한 구조를 만들기 위해 카세그레인 안테나는 주반사경이 프라임포커스 안테나에 비해 크며 포물선 구조에서 조금 벗어나게 된다. 또한 안테나 제작은 아주 정교하고 복잡하게되어 가격 상승의 원인이 된다.
※ 원글 번역 및 저작자 - 김의진
추천 0