End-fed 안테나 할렐루야

[HL2IR]

우리가 개국할 때 에는 End-fed 안테나는 보기 힘든 안테나였습니다.

주로 다이폴 안테나와 야기안테나를 사용했습니다.

1974년에 구입한 미국 ARRL 안테나 핸드북에 보면 End-fed 안테나가 멀티밴드 안테나의 일종으로 조그맣게 소개되어 있습니다.

아파트에 살게 되면서 안테나 설치가 어려워지니 대안으로 찿은 것이 End-fed가 되었습니다.

옥상에 다이폴 설치가 불가하여 베란다에 단축 다이폴과 롱 와이어를 설치해 보았으나 교신이 잘 않 되었으므로 9:1 UInun

바룬으로 End-fed 안테나를 설치했더니 국내교신도 되고 해외 DX교신도 되어 잘 사용하고 있습니다.

더욱이 22m 와이어 한 가닥으로 8 밴드를 모두 사용하고 성능도 좋아서 큰 복을 받은 느낌입니다.

그런데 가끔 연속 송신시 SWL이 치솟아서 사용 불능 상태가 되나 하루 지나면 원 상태로 회복되어 조심스럽습니다.

그러므로 이 안테나를 잘 사용하는 방법을 찿기 위해서 먼저 소개해드린 인공지능 검색프로그램 Perplexity에 질문해서

해답을 구했습니다.

아래 질문과 답변을 읽어 보시면 아시겠지만 그중 중요한 것을 나열하면:

1. 접지가 중요함. 접지 불량시 70% 이상 효율 감소. 접지가 어려울 경우 충분한 길이의 라디얼(radial)을 설치해야함

    .(최소 1/4 파장 이상)

2. 고출력 사용시 페라이트 코어의 포화 현상 발생 하고 영구 자력 특성 저하로 임피던스 변환 효율이 연간 5~8% 감소하므로

     조심해야함. SWR이 높을 경우와 연속 송신시 정 격 출력의 50% 사용

3. 공통모드 전류를 차단하기 위해 RF쵸크를 사용할 것

4. 유지 보수 절차를 따라서 부품을 교환하여야 함

5. 실제 적용 사례에서 다이폴은 7MHz 대역에서 1.5dBi 이득을 보이는 반면, 엔드-페드는 동일 조건에서 0.5dBi 이득 차이를

    보인다(효율 차이가 많지 않다.)

End-fed 안테나는 효율이 다이폴만 못하지만 잘 설치하면 적은 손실로 안테나 한 개로 멀티밴드를 운용할 수 있는 장점이

있습니다.  경험상 수신에는 전혀 문제없고 송신시에 생기는 손실은 리니어 앰프를 사용하여 보상하면 다이폴과 같은 성능으로

사용할 수 있습니다.(라디알을 반듯이 설치해야 됩니다.  제거하면 수신 성능이 크게 떨어집니다.  또한 바룬 손실을 최소화하기

위하여 고품질  Ni/ZN코어를 사용하고 코일은 테프론 튜브를 사용하여 절연해야 합니다.)

다이폴 안테나는 길이를 반파장으로 하고 중앙에 급전하면 급전 임피던스가 50옴-75옴이 되어 1:1 발룬으로 급전 하여 손실이

없으나 End-fed는 급전을 안테나의 끝으로 옮겨 급전하여 급전 임피던스가 3000옴 정도로 올라가므로 50옴에 맞출려면 59:1

바룬을 사용하게 되어 변환 손실이 발생하게 되는 것입니다.

안테나의 길이를 반파장으로 하지 않고 급전 임피던스를 450옴 정도로 낮아지도록 길이를 조정한 End-fed는 9:1 발룬을

사용합니다.  전자를 동조형 후자를 비동조형이라고 합니다.

동조형은 SWR이 낮은 상태를 만들기 쉬우나 비 동조형은 멀티밴드에서 SWR이 2:1이하로 만들기 위해 밴드별 절충한 안테나

길이를 선택해 사용합니다.

49:1 바룬은 낮은 SWR에 유리하나 변환비율이 높으면 고출력시  열이 많이 나므로 포화현상이 생겨 주의 해야합니다.

아래에 9:1 바룬을 사용했을 경우 설정하는 여러 경우의 안테나 길이를 정하는 표를 보여 드립니다.

HL2IR은 아래표에 나오는 22m 길이의 안테나를 선택하여 표와 같은 밴드별 SWR값을 나타냅니다. 라디알 길이는 20m입니다.

다음은 인공지능 검색 프로그램 Perplexity에 질문하여 얻은 답변입니다.

질문 : Dipole 안테나와 Multi-band end-fed의 장단점과 성능 비교와 효용을 계산 해주세요

답변 : 다이폴 안테나와 멀티밴드 엔드-페드 안테나는 각기 다른 특성으로 무선 통신 환경에서 차별화된 효용성을 제공합니다.

두 안테나의 주요 특징을 구조적 특성, 성능, 활용 측면에서 비교 분석합니다.

장단점 비교

다이폴 안테나

장점:

* 간결한 설계: 반파장 구조로 제작 간편하며 공명 주파수에서 높은 효율 달성

* 균형 신호 수신: 양측 요소의 대칭적 구조로 전자기 간섭 최소화

* 전방위 방사 패턴: 도넛형 방사 패턴으로 360° 신호 커버리지

* 주파수 조정 용이: 길이 조절을 통해 다양한 주파수 대역 적용 가능

단점:

* 낮은 주파수 대역 크기 문제: 27MHz 미만에서 파장 길이 증가로 설치 공간 요구

* 효율 저하: 인버티드-V 형태 설치 시 최대 30% 효율 감소

* 야외 설치 복잡성: 대형 HF 안테나의 경우 마스트 지원 구조 필요

멀티밴드 엔드-페드

장점:

* 경량화 설계: 단일 와이어 구성으로 무게 300g 미만(일반적)

* 다중 대역 운영: 기본 주파수의 고조파에서 추가 공명(예: 7MHz 설정시 14/21/28MHz 동시 사용)

* 설치 유연성: 수직/수평/경사 배치 가능, 필드 작업 최적화

단점:

* 공통 모드 전류 문제: 접지 불량시 70% 이상 효율 감소

* 전자기 간섭 민감도: 도시 환경에서 QRN(잡음) 1S 포인트 증가

* 대역별 성능 편차: 40m 대역에서 다이폴 대비 -3dB 이득 손실

성능 지표 분석

효율성 평가

다이폴 우세 영역:

* TV/라디오 방송: 100MHz 대역에서 1.5m 길이로 고품질 신호 전송

* 광역 통신망: 50km 이상 광역 커버리지 요구시

* 고정식 기지국: 전력 처리 용량 1kW 이상 지원

엔드-페드 우세 영역:

* 야외 이동 통신: 5분 내 설치/철거 가능 구조

* 다중 밴드 운영: 40m-10m 밴드 동시 활용 HF 통신

* 공간 제약 환경: 20m 와이어로 40m 대역 운영 가능

실제 적용 사례에서 다이폴은 7MHz 대역에서 1.5dBi 이득을 보이는 반면, 엔드-페드는 동일 조건에서 0.5dBi 이득 차이를 보이지만 3개 이상 밴드에서 동작 가능성이 장점으로 작용합니다. 간섭 환경에서는 다이폴이 평균 2S 포인트 낮은 잡음 수준을 기록하지만, 설치 용이성 측면에서 엔드-페드가 80% 이상 사용자 선호도를 보입니다.

Multi-band end-fed 안테나의 간섭 문제를 해결하는 방법은 무엇인가요?

1. 접지 개선

엔드-페드 안테나는 말단 급전 방식으로 인해 공통 모드 전류가 발생하기 쉽습니다. 이를 방지하려면 효율적인 접지 시스템을 구축해야 합니다.

*접지봉을 추가하거나, 충분한 길이의 라디얼(radial)을 설치하여 전류 경로를 안정화합 니다.

* 접지 저항을 최소화하여 간섭 신호를 효과적으로 흡수합니다.

2. RF 초크 사용

안테나 피더 라인에 RF 초크(페라이트 비드 또는 코일)를 설치하여 공통 모드 전류를 차단합니다.

* 초크는 급전선에서 불필요한 RF 신호를 제거하고 간섭을 줄이는 데 효과적입니다.

3. 안테나 설치 위치 조정

간섭을 줄이기 위해 안테나를 주변 금속 구조물이나 전자기 간섭원(예: 전력선, 가전제 품)으로부터 멀리 배치합니다.

* 최소 10m 이상의 거리 확보가 권장됩니다.

* 수직 또는 경사 배치를 통해 방사 패턴을 최적화하고 간섭 영향을 줄입니다.

4. 밴드 필터 사용

특정 대역에서 발생하는 간섭 문제는 밴드패스 필터 또는 밴드스톱 필터를 사용하여 해 결할 수 있습니다.

* 원하는 주파수만 통과시키고 나머지 신호를 차단하여 간섭을 완화합니다.

5. 안테나 매칭 네트워크 최적화

엔드-페드 안테나는 높은 임피던스를 가지므로, 매칭 네트워크(T형 매칭 또는 L형 매 칭)를 최적화하여 SWR(Standing Wave Ratio)을 낮춥니다.

* 이는 반사파를 줄이고 신호 효율을 높이는 동시에 간섭 문제를 줄이는 데 기여합니다.

6. 전자기 차폐 및 노이즈 억제

주변 장비에서 나오는 전자기적 간섭(EMI)을 줄이기 위해 차폐 케이블이나 노이즈 억제 장치를 사용합니다.

* 특히 도시 환경에서 QRN(잡음)이 심한 경우 효과적입니다.

7. 빔 형성 기술 적용

다중 안테나 시스템에서 사용하는 빔 형성 기술을 엔드-페드 환경에 맞게 적용할 수 있 습니다.

* 특정 방향으로 신호를 집중시키고, 간섭원 방향의 신호를 억제하는 방식입니다.

위 방법들을 조합하여 적용하면 멀티밴드 엔드-페드 안테나의 간섭 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다.

질문 : Multi-band end-fed 안테나의 장기적인 성능 변동은 어떤가요?

답변 : 멀티밴드 엔드-페드 안테나의 장기적 성능 변동은 주변 환경과 구성 요소의 내구성에 크게 영향을 받습니다. 주요 변동 요인과 대응 방안을 다음과 같이 분석합니다.

장기 성능 변동 요인

1. 부품 열화 현상

BALUN 코어 열화: 고출력 사용시 Ni/Zn 페라이트 코어의 포화 현상 발생 가능. 영구 자력 특성 저하로 49:1 임피던스 변환 효율이 연간 5~8% 감소

* 급전선 산화: 테프론 코팅 전선 사용시에도 습기 침투로 도체 저항 15% 증가(3년 기 준)

*접지 시스템 약화: 라디얼의 구리선 부식으로 접지 임피던스 30Ω 이상 상승 가능

2. 환경적 요인

3. 설정 변동 영향

* 라디얼 조정 필요성: 계절별 습도 변화로 인해 라디얼 최적 길이 ±10% 변동

* 안테나 긴장도 변화: 풍하중으로 인한 와이어 신장으로 20m 대역 이득 0.8dBi 감소(5 년 사용시)

성능 유지 전략

주기적 점검 주기표:

유지 보수 절차

1. 계절별 라디얼 길이 재조정(예: 겨울철 -5% 단축)

2. 페라이트 코어 교체: 10,000 송신시간 또는 5년 주기

3. 방수 처리 강화: 실리콘 그리스 도포로 접점 부식 방지

장기 사용 사례 분석 결과, 품질 관리된 엔드-페드 안테나는 7년간 주파수 특성 92% 유지가 가능하지만, 라디얼 시스템을 생략할 경우 3년 이내 성능 60% 급감이 발생합니다. 영국제 Ni/Zn 코어 사용시 49:1 BALUN의 평균 수명은 5~7년으로 보고되며, 주기적 SWR 모니터링이 성능 안정화의 핵심 요소입니다.

https://www.youtube.com/watch?v=je8GTH3frHs

[HL1FY]

Multi- band End-Fed Antenna에 대한 이론과 실제를 겸한 긴~~ 논문 형식의 중요 자료를 관심을 갖고 잘 보았습니다. 저 FY가 2018년도에 재개국을 앞두고 고민하였던 문제가 바로 안테나였고, eBAY를 통해서 접한 것이 바로 End_Fed 안테나였으며 Multi bander라서 큰 매력을 느꼈었고 곧바로 9:1 Matching trans(Un-Un balun)을 구입하여 신호를 내었었지요. 지금은 1.0kW급의 9:1 Matching Trans- , 급전부 높이 18.0m, 소자 길이 50.0m의 Long-Wire 안테나 (HF Wac band를 포함한 80m ~ 6m All band)로 DXCC 150 (FT8)을 앞두고 있지만 도심지 전세 살이 남의 집에 이만한 안테나를 갖출 수 있는 것도 큰 행운이라 생각합니다. 위 자료를 참고로 좀 더 보완하고 다듬어 보겠습니다. 좋은 자료를 올려 주신 HL2IR님께 깊은 감사를 드립니다.

[HL2IR]

제가 처음 베란다 안테나를 설치한것은 일제 다이아몬드 단축형 7Mhz, 21Mz Two Band 였는데 21 Mhz는 교신이 좀 되었는데 7Mhz는 교신이 어려워 아이콤 AH-4 안테나 튜너를 사다가 Longwire를 설치했더니 7Mhz가 겨우 교신은 되는데 신호가 약하여 대안을 찿아서 End-fed를 하게 되었습니다.
처음에 미국에서 9:1 바룬을 사다가 설치했더니 Longwire 보다는 좋았는데 역시 신호가 약했습니다.
다음에 영국에서 사다가 설치한것이 지금 사용하는 바룬입니다.
영국햄이 안테나 회사를 차려 주로 영국 군대에 납품을 하기 때문에 가겨은 비싸도 고품질로 만든것 같습니다.
이 사람이 꼭 라디알을 설치하라 했습니다.
베란다 안테나 한줄로 하이밴드까지 모두 운용하니 얼마나 좋은지 모르겠습니다.

[HL1FY]

좋은 자료와 말씀 고마웠습니다. 동병상련의 아픔을 겪는 분이라서 공감합니다. 감사합니다.

[HL1YM]

저도 설치상 문제로 41M ENDFED 를 사용 합니다. 3.5메가 반파장 40M 를 고려하여 선정 했는데,
상기 SWR 표를 보니 16.2M 경우가 제가 사용하는 주파수 대에서는 가장 적절한 것으로 보입니다.

글쎄요 그렇다면 22M, 41.5M 등을 왜 만들었을까요? 그저 연구 실험 용이 아니라 상품화 경우엔 SWR 외에 무엇을 장점으로 내세울까요?

[HL2IR]

길이가 짧은 안테나는 설치환경 때문에 선택하는 것이고 3.5Mhz 나 7Mhz 같이 Low band는 길이가 길수록
좋은거 같습니다.
사용 주라수의 반파장을 기준으로 맞추고 9:1 바룬의 경우 반파장에서 조금 어긋나게 해야 합니다. 동조형과 반대로 비동조형은 동조되면 최악입니다. 어떤 경우던 멀티밴드는 절충형이므로 길이를 조정하며 상대방 리포트를 받아 최적점을 찿아내는 수고를 할 수 밖에 없습니다. 저의 경우 3.5 Mhz는 SWR이 1.5 이하, 7Mhz는 SWR이 3:1인데 교신을 해보면 SWR이 높은 7Mhz 리포트가 훨씬 좋습니다.
이유는 안테나 길이가 22m 로 3.5Mhz로는 길이가 짧아서 그런거 같습니다.
상품화의 경우 End-fed는 설치환경이 Full Size 안테나를 설치할 수 없는 사람들이 주로 선택하므로 짧은 길이도 SWR이 허락하는 한도에서 제시하는 것입니다. 다이폴은 길이가 정해져 있으므로 SWR이 성능 차이를
보이지만 End-fed는 길이를 조정하여 선택할 수 있으므로 안테나 길이와 SWR 두가지 변수로 성능 최적화를 해야 합니다. 상품화된 안테나는 바룬이 핵심 부품으로 재료와 제작 완성도에 따라 성능차이가 많습니다.

[HL5IL]

저도 지난해 End-Ped ANT를 준비해 왔지만 설치 위치상 거리가 애매해서 아직 올리진 못하고 있는데
위 조견표에 나온 길이를 참고해서 이번엔 기어코 설치해 볼까 하는데 그런데 Counterpoise를 설치해야
제 성능이 나온다고 해서 결코 간단히 올릴 수 있는 안테나가 아니란 생각이 듭니다.

[HL2IR]

안테나는 무슨지랄을 하던 큰 신호를 만들어 내는 사람이 왕!
라디알 보다 바룬이 중요합니다. 자작품이 결과가 좋지 않다고 실망하지 말고 유명 메이커제로 해보는것도
필요합니다.
미국에 있는 HL1SUL이 잘 압니다. MAKER 물어보십시오.
라디알은 땅에 동판을 묻는 어스가 아닙니다. 바룬의 어스단자에 낮은 사용 밴드의 1/4파장이상 길이를
땅바닥이나 베란다 바닥으로 내려 둘둘 말아 놓으면 됩니다.
테스트는 수신기로 합니다. 수신 감도향상이 없으면 라디얼이 없어도 됩니다.
실제로 Endfed 사용자들이 라디얼없이 운용하는 사람들이 더 많습니다.
이럴 경우 동축케이불이 라디얼 역할. 케이불 길이 조정 필요.
라디얼이던 동축케이불이던 길이와 배치 모양을 이렇게 저렇게 해보아 최적점을 골라야 합니다.
몸을 많이 움직이는 것은 노인에게 보약이니 천천히 쉬면서 해보십시오.
시차적응 되셨습니까? 저는 장거리 다녀오면 이거 오래갑니다. 노인이니 할 수 없지요.
유투브에 보니 76세 넘으면 장거리 해외 여행은 하지 말라고 합니다.