GPS 강좌 - 재방사 안테나제작

[김부열]

MyGPS GPS 강좌 - 간단하고 성능좋은 재방사 안테나를 제작해 봅시다.

1호기 혹한기에 산행을 하다보면 GPS 의 액정이 얼어 보이지 않게 되어 제 기능을 발휘하지 못하는 경우도 있고 배터리의 기능이 급격하게 나빠져서 중간에 궤적저장이 중단되는 불상사를 당할 수도 있습니다. 이런 문제를 해결하여 주는 방법중 하나가 재방사 안테나(Reradiation Antenna)가 있습니다. 이 재방사 안테나는 신호를 전달해 주는 기능뿐 아니라 약간의 증폭기능까지 있어 GPS에 내장된 안테나로 수신 할때 보다도 더 강력하게 신호를 방사해 주기 때문에 신호가 미약한 숲이나 계곡에서도 좋은 수신감도를 유지할 수 있는 장점까지 있습니다 시판용으로 제작된 재방사 안테나도 있으나 가격이 고가이고, 직접 제작해서 사용하는 재미도 있어 이에대해 설명을 하도록 하겠습니다 재방사 안테나 도면은 인터넷상에서 구할 수 있으며 3가지 정도의 도면이 있습니다. 그중 가장 부품이 적게 들어가면서도 성능에 문제가 없는 재방사 안테나를 제작해 보도록 하겠습니다
도면을 보시면 1.5V 전지 2개 그리고 코일 1개, 시중에서 구할 수 있는 외장형 Active Antenna(수신용)1개와 재방사용 안테나로 사용할 12Cm의 전선만 있으면 간단하게 제작이 가능합니다. 마침 전자상가에 나가보니 AA 전지 3개를 넣을 수 있는 전지 홀더가 있어 이 홀더를 이용하고 (전원 스위치 까지 달려 있습니다), 재방사용 안테나는 동축케이블을 이용해서 밖으로 빼지 않고 그냥 배터리 홀더에서 뽑아 구조를 단순화 했습니다. 안테나의 길이는 19/4 = 4.75 Cm 로 해도 가능합니다.
	1. 외장형 Active Antenna 선을 적당한 길이로 잘라냅니다. 2. 전지홀더의 + 단자중 가장 끝부분을 제거해내고 그자리에 구멍을 뚫어 잘라낸 외장안테나 선을 넣고 빠지지 않게 매듭을 집니다. 3. 선을 벗겨 휘일드부분 (그물망처럼 생긴 외피)에 전원의 - 선을 연결 합니다. 4. 액티브안테나의 +선 (중심선)에 자작한 코일의 한쪽과 방사용 안테나선을 접속하여 납땜을 합니다 ** 방사용 안테나 선은 전지홀더의 + 선을 그대로 이용했습니다 (12Cm 로 잘라 사용) 5. 코일의 다른 한쪽이 전지홀더의 +선에 연결합니다. 6. 이렇게 하면 모든 제작이 끝이 나며, 전지를 연결하여 수신이 잘 안되는 지역에 가서 전지홀더의 전원스위치를 ON/OFF 해 보면서 GPS 신호를 비교해 보시기 바랍니다 7. 모든 제작이 끝나면 핫멜트 같은것을 이용해서 움직이지 않도록 고정시키면 됩니다.
	코일의 제작방법은 그림처럼 에나멜선(0.2mm 정도)을 볼펜심에 8-10 회 감아 제작합니다 위 그림은 풀파장에 5/8 파장 안테나입니다.(약 11.9 Cm)
	좌측그림과 같이 안테나를 밖으로 빼지 않고 내부에 모두 두어 구조를 간단하게 할 수도 있습니다. - 선에 4.75Cm /그리고 안테나선에 4.75Cm 로 잘라 각각 연결하여 좌우로 - - 형태로 놓고 핫멜트로 고정하면 아주 간단하면서도 강력한 재방사 안테나를 제작할 수 있습니다 재방사용 안테나 연장선은 짧을수록 손실이 없으므로 이 방식이 가장 적당할 것 같습니다 이 안테나는 1/2 파장 Dipole 안테나의 형태입니다.(좌우 각 1/4파장씩)
	좌측 사진은 재방사 안테나를 주머니에 넣고 그 주머니속에 GPS를 넣고 사진을 찍은것 입니다.
	이렇게 제작한 재방사 안테나는 위 그림처럼 크기도 작고휴대가 간편하여 사용하기 편리 합니다. 전류를 측정해 본 결과 소모전류가 13mA 정도로 1600mA 짜리 NiMH 충전용 전지를 사용해도 120시간 정도 사용할 수 있으므로 전지걱정없이 오래 사용하실 수 있습니다. (LED 램프를 달았을 때는 5mA 정도 더 소모됩니다) 주의하실점은 수신안테나와 재방사 안테나는 가능하면 멀리 떨어뜨려 놓으셔야 합니다. 한 장소에 놓아서 수신된 신호가 다시 방사되고 그 신호가 수신안테나로 다시 들어가면 오히려 신호감쇄가 발생할 수도 있습니다. 수신 안테나(Active Antenna)는 베낭 뒷쪽 하늘이 잘보이는곳에 두시고, 배터리케이스 와 송신안테나는 GPS와 함께 같은 주머니 속에 넣어두시면 항상 깨끗한 신호를 수신하실 수 있습니다
2호기 위 사진의 1호기를 제작하여 신림동- 안양유원지 까지 야간산행을 하여 보았습니다. 외기온도가 영하 6도 이하로 떨어져서 GPS 화면이 얼거나 배터리 손실을 방지하기 위해 오리털 파카의 아랫 주머니에 GPS를 넣고 그 주머니 속에 재방사 안테나를 함께 넣어 둔채로 산행을 해 봤습니다. 효과는 기대 이상이었습니다.주머니를 살짝 열고 GPS 수신레벨 메타를 보니 풀(Full)로 신호가 수신되고 있었으며, 중간에 궤적이 끊기는 현상도 없었습니다. 한가지 아쉬운점은 배터리 까지 한 주머니에 넣다 보니 자꾸 GPS와 접촉이 되고 주머니가 불룩해져서 산행을 하는데 다소 불편한 점이 있었습니다. 그래서 좀더 간편하게 시판용 재방사 안테나 처럼 배터리 케이스가 중간에 있고 양쪽에 수신 안테나와 송신 안테나가 있는 구조로 제작하며 가능하면 최소의 부품으로 간단하게 만드는 방법을 생각해 보니 수신안테나에서 잘라낸 동축케이블을 이용해서 아마추어 햄들이 긴급할 때 사용하는 동축케이블을 이용한 안테나를 떠올려 다시 제작에 착수 하였습니다
	좌측사진은 AA 사이즈 전지홀더이며 원래 우측상단에 있던 + 단자를 좌측 중간으로 옮겨 3V 만 사용하도록 하였으며 양쪽에 구멍을 뚫어 쉬일드 선을 넣어 빠지지 않게 묶었습니다.
	안테나선의 쉬일드선 (그물망 형태) 끼리 묶고, 그 선에 전원의 -선을 함께 묶었습니다. 그리고 동축케이블의 내선은 내선끼리 접속하였습니다. 이제 동축케이블의 내선과 전원 + 선 사이에코일만 넣으면 모든 제작이 끝이 납니다. (아주 간단하죠..)
쇼트를 방지하기 위해 쉬일드선과 - 선이 묶인곳을 테이프로 감았습니다 그리고 배선을 정리하여 밖으로 튀어나오지 않게 조정했습니다
	모든 제작이 끝났습니다. 핫멜트나 실리콘 등으로 위 부붚과 선들이 움직이지 않게 고정을 시키면 모든 과정이 끝나며 안테나는 길이 12Cm 로 외피를 벗겨 밖에 있던 쉬일드선(그물망)을 제거하여 잘라내면 방사 안테나제작이 끝납니다.
이제 핫멜트로 고정하기 전에 시험을 해 보겠습니다. 좌측사진은 재방사 안테나의 전원을 끈 상태입니다. 우측 그림을 재방사 안테나의 전원을 켠 상태 입니다 신호가 많이 증폭되었음을 보여 주고 있습니다. 이제 GPS를 주머니에 넣고,GPS 의 안테나 부분에 재방사 안테나 손신부분을 고무줄같은것으로 묶어 놓고 산행을 하시면 아무리 추운 영하의 날씨에도 수신이 잘 되고,GPS 장착을 잘못해서 궤적이 끊기는 현상을 막을 수 있을것 입니다.
모든 제작이 끝난 사진을 아래와 같습니다 감사 합니다. 좋은 결과 얻으시기 바랍니다 MyGPS
	장착방법은 내장안테나가 원통형인 헤릭스 안테나를 사용하는 마젤란의 스포트랙,GPS-315,메르디안 등은 앞쪽이나 뒷쪽 어느쪽도 상관 없으나 Etrex 나 네비우스 GPS, JGK-2002 등 패티안테나를 사용하는 GPS의 경우는 재방사 안테나를 정면쪽에 놓는것이 좋습니다. 이렇게 사용하면 GPS를 손에 들거나, 주머니에 넣거나베낭에 넣어두거나 상관없이 항상 깨끝한 신호를 수신할 수 있습니다 . 수신용 안테나는 베낭 뒸쪽에 철판을 하나 고정시켜 그 철판에 붙여주면 수신이 잘 될것 입니다. 욕심을 부린다면 모자위에 부착을 하면 좋겠지만 아무래도 불편하실 것 입니다. 전원을 켰을 때 배터리가 남아있는지 여부를 파악할 수 없으므로 LED를 이용해서 전원표시를 하기 위해 LED를 전원에 접속하실 수 있습니다 전류를 최소화하기 위해 500 ohm 정도의 저항을 LED에 직렬로 부착해서 전원에 연결하시면 전원램프를 보시고 배터리가 남았는지를 알 수 있습니다
감사 합니다. 좋은 결과 얻으시기 바랍니다 MyGPS