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위성 수신 안테나 Satellite Receiving Antenna

 
안테나 지향 특성

    1. 개요
    o 안테나의 방사(Radiation) 특성을 공간 좌표의 형태로 나타낸 것을 안테나의 방사 패턴이라고 함.
    o 방사가 최대가 되는 방향의 빔을 주빔(Main Beam) 또는 주엽(Main Lobe)이라고 하며,  그 외의 작은 빔을 부엽(Side Lobe)이라고 함.
    o 일반적으로 주엽이 부엽에 비하여 매우 큰 방사 패턴을 갖는 안테나를 지향성 안테나라고 하며, 빈폭 (반치각), 전후방비 등으로 나타낸다.

    2. 지향 특성에 의한 안테나 분류
    o 전 방향성 (Omni-directional) 안테나
      - 대지와 수직면 또는 수평면 (2차원) 내에서 전계 분포가 모든 방향에서 동일한 안테나를 말함.
    o 등 방향성 (Isotropic) 안테나
      - 원 점을 중심으로 모든 방향 (3차원)으로 동일한 전계 패턴을 갖는 안테나
    o 단일 지향성 : 한 방향으로만 강한 전계 패턴을 갖는 안테나
    o 양 방향성 : 양 방향으로 강한 전계 패턴을 갖음.

    3. 안테나 지향성의 척도
    o 빔폭 (반치각, HPBW, Half Power Beam Width)
      - 주빔의 최대 방사 방향에서 -3 dB 되는 두 점 사이의 각도임.
      - 이 각도가 작을수록 안테나 지향 특성이 예민함.
      - 반 파장 다이폴 안테나 빔폭 : 78도
      - 미소 다이폴 안테나 빔폭 : 90도
    o 전후방비 (FBR, Front to Back Ratio)
      - 단일 지향 특성일 때 주엽 전계 강도의 최대치와 후방에 존재하는 부엽 전계 강도의 최대치와의 비
      - 지향성 안테나의 특성은 전후방비가 큰 것이 좋음.

    4. 안테나 지향 특성을 예민하게 하는 방법
    o 다수의 안테나 소자를 적당한 간격으로 결합하는 방법
    o 반사기(Reflector)와 도파기(Director)를 추가로 설치하는 방법
    o 전파의 편파면을 적절하게 선택하거나 제어하는 방법
    o 입체 안테나의 개구면 구조를 적절하게 설계하는 방법
    o 진행파 안테나로 운용

 

 

 
EIRP (Effective Isotropically Radiated Power) 

    1. 개요
    o 실효 등방향 방사전력 (Effective Isotropically Radiated Power)
    o 지구국 또는 위성의 송신 전력을 표현하는데 사용되고 링크 버짓(Link Budget)을 계산하는데 중요한 파라미터가 됨.
    o 등방성 안테나를 사용했을 때의 송신 전력임.

    2. EIRP 식
    o EIRP = P
    t x Gt = 송신 안테나 전력 * 이득
    o P
    t = Ea x Ia x η= TWT Anode 전압 * 전류 * 진공관 효율
    o G
    t = η(πD / λ)2 , 파라볼라 안테나의 등방 이득
      η: 개구 효율 (0.55), D : 반사기 직경 [m]

 

 

 
추천하는 위성안테나 크기

    EIRP

    LNB Noise in dB

    EIRP

    LNB Noise in dB

    0.6 - 0.7

    0.8 - 1.0

    1.1 - 1.3

    0.6 - 0.7

    0.8 - 1.0

    1.1 - 1.3

    35 dBW
    36 dBW
    37 dBW
    38 dBW
    39 dBW
    40 dBW
    41 dBW
    42 dBW
    43 dBW
    44 dBW
    45 dBW
    46 dBW
    47 dBW
    48 dBW
    49 dBW

    300 cm
    240 cm
    180 cm
    150 cm
    135 cm
    120 cm
    120 cm
    110 cm
    99 cm
    90 cm
    90 cm
    80 cm
    75 cm
    60 cm
    60 cm

    360 cm
    300 cm
    240 cm
    180 cm
    150 cm
    135 cm
    120 cm
    120 cm
    110 cm
    99 cm
    99 cm
    90 cm
    90 cm
    75 cm
    60 cm

    480 cm
    360 cm
    300 cm
    240 cm
    180 cm
    150 cm
    150 cm
    135 cm
    120 cm
    120 cm
    99 cm
    99 cm
    90 cm
    75 cm
    65 cm

    50 dBW
    51 dBW
    52 dBW
    53 dBW
    54 dBW
    55 dBW
    56 dBW
    57 dBW
    58 dBW
    59 dBW
    60 dBW
    61 dBW
    62 dBW
    63 dBW
    64 dBW

    60 cm
    55 cm
    50 cm
    50 cm
    45 cm
    40 cm
    38 cm
    36 cm
    34 cm
    32 cm
    30 cm
    28 cm
    26 cm
    24 cm
    22 cm

    60 cm
    60 cm
    55 cm
    50 cm
    50 cm
    45 cm
    40 cm
    38 cm
    36 cm
    34 cm
    32 cm
    30 cm
    28 cm
    26 cm
    23 cm

    65 cm
    60 cm
    55 cm
    55 cm
    55 cm
    50 cm
    44 cm
    41 cm
    38 cm
    36 cm
    34 cm
    32 cm
    30 cm
    28 cm
    25 cm

 

 

 
전자파의 성질

    1. 전자파는 횡파(橫派)이다
    o Transverse Wave
    o 전계와 자계가 직각 방향으로 진행하는 파

    2. 전자파의 속도
    o v = C / sqrt (ε
    r μr) = C / n
    o 투자율이나 유전율이 클수록 속도는 늦어짐.

    3. 위상 속도와 군속도의 곱은 광속의 제곱과 같다.

    4. 빛은 파장이 극히 짧은 전자파의 일종이므로, 전자파도 빛과 같은 직진, 반사, 굴절, 회절, 간섭, 감쇠 등의 성질을 갖는다.
    o 직진 : 균일한 매질을 전파하는 경우에 발생함. 주파수가 높을수록 직진성이 강함.
    o 반사, 굴절 : 서로 다른 물질로 구성된 매질을 전파하는 경우, 물질의 경계면에서 일부는 반사하고, 나머지는 굴절하는 성질임. 광학에서 스넬의 법칙(Snell's Law)이 똑 같이 적용됨.
    o 회절 : 전자파의 전파 경로상에 장애물이 있는 경우, 장애물 뒤쪽까지 전자파가 굽어져서 도달되는 현상임.  주파수가 낮을수록 회절현상이 심하게 나타남.
    o 간섭 : 동일 주파수를 갖는 2개 이상의 전자파가 존재할 때, 동위상의 경우는 합성되고, 역위상의 경우에는 상쇄되는 현상임.
    o 감쇠 : 전도성이 있는 매질 내에서 파장이 짧을수록 영향이 크다.

    5. 편파성
    o 선형 편파
      수평 편파 : 전계가 지면에 수평인 편파
      수직 편파 : 전계가 지면에 수직인 편파
    o 원형 편파 : x 축과 y 축 방향으로 전계의 크기가 같은 편파
    o 타원 편파 : x 축과 y 축 방향으로 전계의 크기가 다른 편파

 

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