목손 안테나 21Mhz 15m MOXON ANTENNA

지향성 안테나 중에 목손 안테나가 있다. 

 

2소자 야기의 끝부분을 90도 접은 형태로써 전체 크기는 70% 정도로 단축된다.

특징으로는 매우 우수한 F/B 비율(전후방 비율).

 

대부분 목손을 선호하는 이유는 좁은 부지에서의 HF 밴드 사용 이므로(대체로 부지가 좁으면 지상고도 높게 확보하기 어렵다)  이 글에서는 21MHz 용 목손 안테나와 다이폴을 지상고를 변경해가며 시뮬레이션 한다.

 

https://en.wikipedia.org/wiki/Moxon_antenna

Moxon antenna - Wikipedia

 

시뮬레이션에는 존경하는 W4RNL(L.B. Cebik,  ~2008) 오엠의 4NEC2 코드를 사용한다. 

이 코드는 주파수(Fr)와 와이어직경(WD), 지상고(hgh) 를 입력하면 나머지는 다 자동으로 계산된다. 

http://www.antentop.org/w4rnl.001/moxpage.html

Moxon Rectangles

http://www.arrl.org/news/antenna-expert-l-b-cebik-w4rnl-sk

Antenna Expert L. B. Cebik, W4RNL (SK)

 

CM Moxon rectangle by equation as descibed by
CM L.B. Cebik in www.cebik.com/moxon/moxgen.html
CM Comparison with model created using MoxGen
CM (www.qsl.net/ac6la/) yields equal results.
CE
SY Fr=21.1			' Specify frequency
SY WD=1			' Specify wire diameter in mm/inch/WL
SY hgh=8			' Specify height above ground in meters (feet)

SY Inp=mm			' Enable this line for diameter in mm
'SY Inp=in			' Enable this line for diameter in inch
'SY Inp=299.7925/Fr	' Enable this line for diameter in wavelengths

SY DW=(WD*Inp*FR)/299.7925	' Get wire diameter in wavelengths
SY D1=.4342945*LOG(DW)

SY AA=-.0008571428571, AB=-.009571428571, AC=.3398571429
SY A=(AA*(D1^2))+(AB*D1)+AC
SY BA=-.002142857143, BB=-.02035714286, BC=.008285714286
SY B=(BA*(D1^2))+(BB*D1)+BC
SY CA=.001809523381, CB=.01780952381, CC=.05164285714
SY C=(CA*(D1^2))+(CB*D1)+CC
SY DA=.001, DB=.07178571429
SY D=(DA*D1)+DB

SY Scal=1				' Use this line if output dimensions in meters.
'SY Scal=ft				' Use this line if output dimensions in feet.
SY WL=299.7925/(Scal*Fr) 	' Wavelength in Meters/Feet

SY A=A*WL, B=B*WL, C=C*WL, D=D*WL	' Output: Dimensions in  meters/feet
SY rad=DW*WL/2				' Output: Wire radius in mtr/ft

GW 1 35 C/2+B  -A/2 hgh C/2+B  A/2  hgh rad
GW 2 5  C/2    -A/2 hgh C/2+B  -A/2 hgh rad	
GW 3 5  C/2+B  A/2  hgh C/2    A/2  hgh rad	
GW 4 35 -C/2-D -A/2 hgh -C/2-D A/2  hgh rad
GW 5 7  -C/2   -A/2 hgh -C/2-D -A/2 hgh rad	
GW 6 7  -C/2-D A/2  hgh -C/2   A/2  hgh rad	
GE

FR 0 1 0 0 Fr 0
GN 2 0 0 0 13 .005	' Average ground
EX 0 1 18 1 0
EN

 

 

아래부터는 시뮬레이션 결과이다.

 

※ 21 메가로 국내 교신을 하는 경우는 없다고 봐도 무방하므로 DX 용으로 얼마나 낮게 나가고 이득이 얼마나 되는지가 관심 포인트이다.  비교 대상은 일반적으로 사용하는 21 메가 다이폴이다.

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지상고 3 미터로 시작한다. 

 

목손 지상고 3 미터

40 도 8.02 dBi  사용할 수는 있다.

다이폴 지상고 3 미터

0 도 5.86 dBi  전부 하늘로 쏜다. DX 에 쓸모 없음.

 

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목손 지상고 4 미터

 

50 도에서 8.86 dBi,   DX 에 썩 좋지는 않지만 다이폴과 비교하면 훨씬 좋다.

 

다이폴 지상고 4 미터

35 도에서 5.71 dBi ,  대부분 하늘로 쓴다. DX 에는 그다지 좋아 보이지 않는다.

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목손 지상고 5 미터 

55 도에서 9.47 dBi  서서히 쓸만한 수준으로 간다.

 

다이폴 지상고 5 미터

50 도에서 5.93 dBi,  게인은 둘째 치고 목손보다 5 도 높게 나간다.  하늘로 덜 쏘고 지향성이 발생하는 시점.

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목손 지상고 6미터, 

60도 10 dBi  쓸만하다.

다이폴 지상고 6미터,

55도 6.47 dBi  여전히 목손보다 5 도 높게 나간다. 

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목손 지상고 8 미터

65 도 11 dBi  약 반파장 높이, 충분해 보인다.

 

다이폴 지상고 8 미터 

65 도에서 7.71 dBi, 목손과 거의 같은 방사각.

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혹시나 수직으로 세운다면 ? 

 

중심부 지상고 5 미터 방사효율 27 %.. 방사각은 꽤 낮지만 손실이 매우 크다. 

중심부를 지상고 10 미터까지 올렸는데도 방사효율이 47% 정도 밖에 안나오고(수평일 때는 75% 부근) 이득도 떨어진다. 

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여기 까지 정리 

 

- 목손 측이 전체적으로 3dB 정도 더 이득이 있다.(출력을 두배로 올린 효과, 물론 수신도 +3dB 올라간다.)

- 지상고가 매우 낮아서 (3-4미터) 다이폴이 쓸모가 없어지더라도 목손은 지향성이 있고 어느정도 운용 가능하다.

- 반파장 이하에서는 다이폴보다 목손 쪽이 더 방사각이 낮으므로(5도 가량) DX 에 유리하다..

- 반파장 지상고 이상 올라가면 목손이나 다이폴의 방사각은 거의 같아지고 지향성만 차이가 난다.

 

※ 3-4 미터의 낮은 지상고에서도 이득 및 방사각에 충분한 효과를 볼 것으로 예상된다.(다이폴 대비)

※ 6 미터 이상 올릴 수 있으면 본격적인 운용에 큰 문제는 없어 보인다.

※ 목손이 전방으로만 방사하므로 로테이터가 있어야겠지만, 자주 운용하는 방향(예컨데 유럽) 으로 고정시키고 사용하면 충분히 실용적일 것으로 생각된다.

 

마지막으로 목손 안테나 계산기를 첨부한다.

아래는 목손 계산기로 VHF 목손을 설계하는 예. 

 

아래 링크에서 다운로드 할 수 있다.

https://www.ac6la.com/moxgen1.html

AC6LA MoxGen