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위성 수신 안테나 Satellite Receiving Antenna

안테나 이득 (Antenna Gain)

1. 개요
o 안테나의 이득은 안테나의 방사 효과를 나타낸다.
o Meter-Ampere, 절대/상대/지상 이득, 실효 개구 면적 등이 있다.

2. Meter-Ampere
o 중/장파용 안테나의 방사 효과를 나타내는데 사용된다.
o Meter-Ampere = h_e x I_o 여기에서 h_e: 안테나의 실효 높이, I_o : 급전점의 전류

3. 절대/상대/지상 이득
가. 절대 이득 (G_a , dB_i)
o 등방성 (Isotropic) 안테나를 기중으로 한 이득으로서, 마이크로파 안테나 이득을 표현하는데 많이 사용함.
o 특정 위치에서 전계 세기를 동일하게 하기 위해 공급되는 기준 Isotropic 안테나에의 전력과 측정 대상 공중선에의 전력의 비율
G_a = 10 log₁₀(P_o / P)_E=Eo = 20 log₁₀(E / E_o)_P=Po
나. 상대 이득 (G_h , dB_d)
o 반파장 Dipole 안테나에 대한 전력 이득으로서, 초단파대 이하 비 접지용 線狀 안테나 이득을 표현하는데 많이 사용함.
o G_h = 10 log₁₀(P_o / P)_E=Eo = 20 log₁₀(E / E_o)_P=Po
o G_a = G_h + 2.15 [dB] , (1.6배)

다. 지상 이득
o 완전 도체 평면 위에 놓인 4분의1 파장보다 극히 짧은 수직 접지 안테나를 기준으로 하여 임의의 안테나 이득을 측정함.
o 접지 안테나 이득을 나타내는데 사용함.

4. 실효 개구 면적 (A_e)
o 극초단파대 이상의 (마이크로파 대역) 입체 안테나의 방사 효과를 나타내는데 많이 사용함.
o 실효 개구 면적 A_e = P_a / P_o [m²]
  P_o : 자유 공간의 Poynting 전력 [W/m²]
  P_a : 전계 분포가 균일하지 않은 실제의 전파를 개구면 A를 통해 수신하는 유효 최대 전력
  A_e : 균일한 전계 분포를 갖는 가상의 이상적인 전파를 동일한 전력 (P_a)으로 수신할 수 있는 개구 면적임.
o Parabola Antenna 안테나 효율 η= A_e / A = 0.5 ~ 0.7 정도
  * 전파 렌즈 η= 0.4 ~ 0.5 , Horn η= 0.55 정도
o 파라볼라 안테나의 최대 이득 G_max와 실효 개구 면적(A_e)과의 관계
  G_max = 4 πx A_e / λ² = 4 πx ηx A / λ² = η(πx D /λ)²
  여기에서, 지름 D 인 원형 개구일 때 안테나 실제 면적 A = πx D² / 4