한국DX클럽 (KDXC)

DXing

HL1LJ 박대웅

DXing (16)

안테나 이야기

안테나에서 방사된 전파는 먼 여행 끝에 전리층에서 반사된다는 것을 모든 햄들은 잘 알고 있습니다. 그런데 전리층에 부닥치는 전파의 각도에 따라 여러분의 목소리를 실은 전파의 도달거리가 결정된다는 사실을 알고 있습니까? 전리층에 부딪히는 전파의 각도가 낮을수록 전리층 반사효율 높아져 신호는 더 먼 곳 까지 여행하게 되는 것입니다.

전리층에 부딪히는 각도는 전파를 방사하는 안테나의 종류와 안테나가 서 있는 바로 밑의 지표면의 상태에 따라 달라집니다. 이것은 안테나와 전파의 전파를 이해하는데 대단히 중요한 요소입니다.

안테나의 복사각도

안테나에서 방사되는 신호가 지표면과 수평을 이루어 여행한다면 이것은 복사각도가 0도이며, 자신의 머리 위쪽 방향으로 곧게 뻗어 올라간다면 이것은 복사각도가 90도가 되는 것입니다.

이 복사각도는 안테나의 종류와 안테나의 지표면과의 높이 그리고 지표면의 도전율에 의하여 결정됩니다. 일반적으로 안테나의 위치가 높을수록 복사각도가 낮으며, dipole 안테나에 비하여 vertical안테나의 복사각도가 낮습니다. 이런 이유로 야기(Yagi)나 쿼드(Quad) 등의 비임 안테나와 반 파장 다이폴 안테나는 높이를 가능한 한 높게 하는 것이 좋은 것입니다. 만약 안테나의 높이를 반 파장 높이로 할 수 없다면 가능한 한 높게 하도록 하십시오.

다이폴 안테나

다이폴 안테나는 1/4 파장 길이의 동선 두개를 대지면과 수평으로 장치하고 두 동선이 만나는 중간 지점에서 급전(feed) 하는 안테나입니다. 급전선은 주로 동축케이블(coaxial cable)을 사용하는데, 문제는 다이폴 안테나는 평형안테나(balanced antenna) 이며, 동축케이블은 불평형이므로, 동축케이블의 바깥 쪽 선(shield)을 통하여 전류가 흐르게 되어 안테나의 복사 패턴을 찌그러트리는 역할을 하며, TV 안테나 부근으로 송신 케이블이 지나가면 TV 수신에 방해를 일으키게 되는 주범이 됩니다.

많은 햄들은 이러한 문제를 해결하기 위하여 balun 이라는 트랜스포머(transformer)를 이용한 정합장치를 사용하여 평형안테나가 자신에 연결된 케이블이 비평형인 줄 모르고 속아 넘어가도록 합니다. 이 정합기는 안테나의 중앙 급전부에 간단히 장치된 후 동축케이블에 연결됩니다.

일반적으로 다이폴 안테나는 대지면과 수평으로 장치되지만, 여건이 허락된다면(?) 대지면과 수직으로 세워질 수도 있습니다. 다이폴 안테나의 높이가 사용 주파수의 반 파장의 높이 이상으로 설치될 수만 있다면 아주 이상적인 복사패턴을 나타내게 됩니다. 하지만 80 미터, 160미터 밴드에서 반 파장 다이폴을 설치하기란 길이와 높이 문제로 결코 쉽지 않으므로 여러분의 현재 환경에서 높일 수 있는 가능한 최대의 높이와 안테나 주위가 방해물들을 피하여 설치한다면 깨끗한 복사패턴과 복사효율을 얻을 수 있습니다. 단지 10 미터 정도 높이의 80미터 밴드 다이폴 안테나로 100 country DXCC를 완성한 많은 DXer들이 있습니다.

동축케이블이 만들어지기 이전 시절에는 모든 햄들이 평형피더(balanced feeder)를 사용했는데 이것은 두개의 와이어를 사용한 것이며, 두 와이어간 일정한 간격을 유지하기 위하여 애자와 같은 절연체를 여러 곳에 사용한 것입니다. 이런 종류의 급전선은 임피단스(impedance)가 모두 150-600 ohm의 범위임으로 약 72 ohm의 다이폴 안테나의 임피단스와 정합이 문제가 되었습니다. 이 문제를 해결하기 위하여 당시의 선배님들은 다이폴 안테나를 꺾어서 folded dipole 이란 안테나를 만들어 냅니다. 이 폴디드 다이폴은 300 ohm의 임피단스를 가지고 있어 동축케이블이 없던 오픈 와이어 급전선 시절에 많이 이용되었습니다. 이 오픈 와이어 급전선은 지금의 동축케이블 보다도 손실이 적은 장점이 있지만, 종단부가 비평형의 낮은 임피단스(약 52 ohm)를 사용하는 오늘날의 모든 rig 들과의 정합(matching)문제가 남게 되는데, 송신기와 안테나 사이에 안테나 튜너를 연결하여 이 문제를 해결합니다.

오픈 와이어 급전선은 고주파 전력이 안테나에 급전되기 까지 불필요하게 외부로 방사되는 것을 막아 주는 동축케이블과 달리 아무런 차폐물이 없이 안테나와 송신기를 연결하고 있으므로 급전선에서 방사되는 고주파가 많은 단점이 있습니다. 이 급전선으로 부터 방사되는 고주파는 급전선 주위에 있는 거의 모든 현대의 전자 제품 작동에 방해를 주는 역할을 하게 됩니다.(다음 호 계속)