※ 자료 인용시 출처를 명시하기 바람.
글쓴이의 차량에는 로우 프로파일(Low Profile) VHF 자작 안테나가 장착되어 몇 년째 운용중이다.
종종 이게 안테나가 되냐고 묻는 경우도 있으므로 일반적으로 쉽게 보기는 어려운 안테나이다.
아래는 상업용 로우 프로파일 안테나의 사진이다.
이 안테나는 주로 견고함이 요구되는 곳에 사용된다. (열차, 험지 운용 차량 등)
방사 패턴은 무지향성이다.
높이가 매우 낮기 때문에(10cm 내외) 걸려서 파손되거나 할 일이 없고 단순한 구조이므로 튼튼하다는 장점이 있다.
이런 형식의 로우 프로파일 안테나는 Inverted F (역 F) 안테나의 구현이다.
구조나 급전 방식은 J 폴의 1/4 파 매칭 섹션을 생각하면 이해가 빠르다.(거의 같은 구조이다)
설명은 아래를 참고하고 IFA 또는 PIFA 등으로 검색하면 설계에 필요한 데이터(공식 등) 및 논문 등을 찾을 수 있다.
아래는 1/4 수직 안테나에서 IFA 로 변화 되는 과정.
https://en.wikipedia.org/wiki/Inverted-F_antenna
Inverted-F antenna - Wikipedia
From Wikipedia, the free encyclopedia Jump to navigation Jump to search Antenna used in wireless communication An inverted-F antenna is a type of antenna used in wireless communication, mainly at UHF and microwave frequencies. It consists of a monopole ant
en.wikipedia.org
PIFA 에 대한 기본 이론과 설계
https://www.antenna-theory.com/antennas/patches/pifa.php
PIFA - Planar Inverted-F Antennas
Antenna designers are always looking for creative ways to improve performance. One method used in patch antenna design is to introduce shorting pins (from the patch to the ground plane) at various locations. To illustrate how this may help, two instances w
www.antenna-theory.com
아래는 IFA 설계 방법에 대한 문서이다.
VHF 2M 버전의 실제 안테나 치수는 아래 자료를 참고한다.
VA2PHI 의 자료이며 마그네틱 테잎을 이용하여 차체에 자석으로 부착시키는 방법을 사용한다.
(개인적으로 자석 부착은 비추한다.)
원본 페이지가 사라졌으므로 링크는 없으며 사진만 보관 중이다. 이것 만으로도 제작에는 충분할 것이다.
(치명적인 부분은 급전선이 연결되는 부분으로 자작할 경우에는 약간의 위치 조정이 필요할 것이다.
1mm 이하의 움직임 조차도 SWR 을 크게 변경시킨다)
아래는 차량 중간에 부착된 모습과 냉장고 표면에서 SWR 을 실측하는 모습
어떻게 작동하는지 궁금할 수 있으므로 4NEC2 모델 시뮬레이션 결과와 코드를 첨부한다.
이 안테나는 무지향성이며 이득은 완전도체 평면에서 약 3.6 dBi 이다.
제대로 작동하려면 최소 반파장 이상의 양호한 접지 면적이 필요할 것이다.
아래는 NEC 코드이다.
CM Inverted F Antenna DS1ORJ
CE
SY FED=0.005
SY F=0.44
SY H=0.1
SY Wire=0.002/2
GW 1 5 0 0 0 0 H 0 Wire
GW 2 5 0 H 0 FED H 0 Wire
GW 3 51 FED H 0 F-FED H 0 Wire
GW 4 11 FED H 0 FED 0 0 Wire
GM 0 0 90 0 0 0 0 0
GE 1
GN 1
EK
EX 0 4 10 0 1 0
FR 0 1 0 0 145 0
EN
대부분 이득이 없거나 오히려 마이너스 이득으로 표기하고 판매하고 있는데 속 편하게 이득 없음(0 dBi) 으로 생각하는 것이 나을 것이다. (만능 안테나는 없다)
접지 저항이 높아지면 이득도 떨어지고(평균 지면에서 -3.2 dBi) 약간의 지향성이 발생한다.
상기 시뮬레이션은 2mm 와이어를 사용했으므로 아래와 같이 대역폭이 좁다.
이 안테나는 판재로 만들어야 손실이 적고 가용 대역폭을 늘릴 수 있다.
아래와 같이 대부분의 전류가 급전부 주변에 몰려 있으므로 이 부분의 전기적 저항(RF 기준)은 최소로 되어야 한다.
SWR 은 안테나 전체 길이(1/4파장) 와 급전점의 이동으로 맞출 수 있다.
급전 위치에 매우 민감하므로 1mm 만 움직여도 SWR 변화가 크게 발생한다.
상기 시뮬레이션 화면에서 보는 바와 같이 급전점과 안테나의 그라운드가 매우 근접하므로 약간의 간격변화에도 민감하게 반응한다.
차량 지붕에 장착할 경우 장착 지점에 따라 SWR 변화하므로 최적의 위치를 찾아야 한다.
(글쓴이의 경우 중앙이 아닌 차량 후미 근처 지붕에서 양호한 SWR 을 얻었다)
차량의 문을 개방하거나 하면 그라운드 역할을 하는 차체의 형상이 변동하므로 SWR 역시 변동한다.
차량 안에 탑승하고 문을 다 닫은 상태로 SWR 을 측정해야 한다.
아래와 같은 질문이 있을 수 있다.
- 작동 하는가 ? : 작동 한다.
- 이득은 ? : 0 이거나 마이너스 (차량용 고이득 안테나 sg7900 의 경우 +5dB 게인)
- 튜닝 용이성 : 맞추기 까다롭지만 위치를 잡고 조정한 후에는 쉽게 틀어지지 않는다.