안테나의 크기와 주파수 파장과의 관계

[통신대장]

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안테나의 크기와 주파수 파장과의 관계

안테나 크기를 정하는 데에는 두 가지 의미가 있다.    하나는 물리적 크기인데. 예를 들면, 위성방송 수신용 파라볼라 안테나의 직경이 50cm라는 것이다.

 또 하나는 파장으로 나타낸 크기이다. 위성 방송용 주파수는 12GHz[12(10⁹m/s)]이고, 1초간에 주파수가 몇 번 진동하는가는 빛의 속도를 주파수로 나누면 한 개의 진동 길이가 나온다.   이것을 파장으로 계산하면 2.5cm가 된다.

 50cm의 파라볼라에는 20파장의 전파가 들어가게 되는데, 안테나 안에 얼마만큼의 파장이 들어가느냐에 따라 강약이 달라진다.    따라서 자기 집의 파라볼라 안테나의 직경을 재보면 몇 개 분의 파장이 들어 있는가를 알 수 있다.

<그림 7> 안테나는 현과 같이 진동한다

 안테나는 현악기의 현과 같이 공진하는데, 현의 길이에 따라 소리가 다르다 <그림 7>.    즉 현의 양 끝은 고정되어 있어서 진동하지 않지만, 현의 중심부는 진동하므로 현의 길이는 파장의 반이 되는 것이다<그림 8>.    공진하는 파장은 정확히 현의 길이의 2배가 된다. 현이 길면 길수록 공진하는 파장도 길어진다.

<그림 8> 파장과 공진하는 현

 그래서 안테나 길이의 2배인 파장의 전파로 공진하게 된다. 안테나가 10cm라면 그 2배인 20cm의 파장의 전파를 공진하게 되며, 20cm인 전파는 1.5GHz를 송신할 수 있는데, 이 정도의 전파는 공간과 매칭이 좋은 상태가 된다.

 TV의 경우 여러 개의 금속 막대기가 배열되어 하나의 안테나를 구성하고 있는데, 이유는 지향성을 높여 전파를 보다 효과적으로 받기 위해서 이다.    배열된 안테나는 소리굽쇠를 나란히 하여 그 중 어느 한 개의 소리굽쇠를 두들이면 다른 것도 공진하여 소리를 내는 것과 마찬가지 원리이다.

<그림 9> 여러 개가 있는 TV 안테나