다이폴 안테나 측정 방법

이 글에서는 다이폴 안테나의 측정 방법과 문제점에 대해 기술한다.

 

 

도구를 가진 바보는 여전히 바보이다!

(쓸모없는, 잘못된 데이터를 측정한다는 의미) 

 

아래 사이트의 문구 이다.

https://www.nonstopsystems.com/radio/frank_radio_coax-sw.htm

miniVNA measurements

 

※ 올바른 방법으로 측정을 하지 않으면 의미없는 데이터를 측정하게 될 수 있으며 우리는(글쓴이를 포함하여) 누구나 도구를 가진 바보가 될 수 있다.  

 

 

가장 완벽한 측정방법은 아래와 같다.

 

 

급전선의 영향이 없으므로 CMC 의 영향도 받지 않으며, 급전선 길이에 따른 임피던스 변환 효과도 없다. 

이것이 불가능하다고 생각할지 모르겠지만, 가능하며 해외 오엠들이 이 기술을 종종 사용하는 것을 볼 수 있다.

아래는 지상고 15미터 지점에 매달린 블루투스 모듈이 추가된 miniVNA PRO 의 작동 모습

(CL OCFD 를 만든 ON4AA 오엠의 사진)  

 

 

상기 측정 방식은 아래 사이트에서 볼 수 있다.

https://hamwaves.com/cl-ocfd/en/

Multiband HF Center‑Loaded Off‑Center‑Fed Dipoles

 

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아래서부터는 문제가 있는 예시이다. (바룬 없음, 또는 CMC 를 제대로 억압하지 못하는 바룬의 사용)

 

발룬이 없고 직접 연결하여 케이블 끝에서 측정하므로 많은 변수가 작용한다. 

 

1. 급전선의 길이에 의해 CMC 의 양이 변동한다. 

2. 급전선의 접지(리그측 또는 인입부) 여부에 의해 CMC 가 변동한다.

3. 급전선의 주변 환경(금속체, 지면 접근, 측정자의 신체 접촉 등)에 의해 CMC 가 변동한다.

4. 안테나의 작동 주파수(멀티밴드의 경우)에 의해 CMC 가 변동한다.

5. 마지막으로 급전선의 길이에 의해 임피던스가 변환된다.(안테나가 50옴이 아닐 경우)

 

CMC 가 발생하면 급전선 길이에 의한 임피던스의 변화, RFI  등의 현상이 발생한다. (CMC 정도에 따라 심하거나 심하지 않을 수 있다.)  따라서, 상기 방법으로 SWR 을 1.0 으로 맞춰 놓는다고 하더라도 실제 안테나의 임피던스는 50옴이 아닐 수 있다.  잘못된 측정을 하면 잘못된 가설들이 생겨난다.  (급전선 길이를 조정해야 한다. 접지를 해야 한다. 등등. )

 

아래 글들을 참고한다. 

 

https://ds1orj.tistory.com/142

CMC 의 이해(2)

 

https://ds1orj.tistory.com/168

CMC 와 급전선 길이 (4NEC2 시뮬레이션)

 

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상기에 설명한 문제들을 원천적으로 차단하기 위해 바룬을 사용하게 되는데, 아래 예시를 든다. 

(다이폴 바룬의 역할은 안테나 엘레먼트와 급전선을 효과적으로 분리하는 것이다.)

 

※ 글쓴이는 제대로 만들어진 전류바룬(또는 초크바룬)을 추천한다. 

 

바룬을 사용해도 50 옴 이외의 값은 급전선 길이에 따른 전송선로 임피던스 변환 특성에 의해  부정확하게 되는데 정확한 임피던스를 측정해야 한다면 1/2 파장 길이(단축률 적용)의 급전선을 사용하면 된다.

임피던스와 상관없이 이론상 임피던스가 불일치된 급전선 내의 SWR 은 항상 일정하므로 SWR 만 측정하는 경우라면 문제가 되지 않는다. (실제로는 SWR 측정 방식의 한계로 인해 변동하는 것처럼 보인다.)

 

결론은, 양호한 바룬을 사용하여 CMC 를 차단하였고 안테나 조정 후 SWR 1.0,  50 옴에 도달 했다면 안테나 조정은 여기서 끝난 것이다. (올바른 상태라면 이후 급전선 길이 변경 등의 영향을 받지 않는다.)

   

더 정확한 측정을 원한다면 아래 제시하는 VNA 사용을 고려한다.

 

https://ds1orj.tistory.com/134

전송선로의 이해(임피던스 변환)

https://ds1orj.tistory.com/173

1:1 전류 바룬의 작동 이해

https://ds1orj.tistory.com/174

1:1 전압 바룬의 작동 이해

 

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아래와 같이 VNA 를 사용하는 경우.

 

 VNA 는 측정시 급전선 길이에 따른 임피던스 변환 영향을 배제하기 위해 급전선 끝단에서 칼리브레이션을 할 수 있도록 되어 있다. 이렇게 하면 비교적 정확한 임피던스 값을 얻을 수 있다.(또는 케이블 특성을 이미 알고 있다면  Port Extension 을 지정하여 보정 할 수도 있다)

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마지막으로 CMC(공통모드전류)의 측정은 일종의 RF 클램프 미터(아래 사진 MFJ-854 RF 전류계) 를 사용하여 측정 할 수 있다.   

 

 

그러나 CMC 는 측정 위치(또는 환경)에 따라 달라지므로 해당 측정점에서 잡히지 않는다고 CMC 가 없다고 단정 할 수는 없다.

 

이 측정에 대해 좀 더 관심이 있는 사람이라면 DJ0IP 오엠의 사이트를 방문한다. 

https://www.dj0ip.de/cmc-test/

Ham Radio Site - [ CMC TEST ]

 

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지금 무엇을 측정하고 있는지 모르는 상황에서 측정을 진행하면 잘못된 측정치와 잘못된 가설을 얻는다.