무선 통신에서의 안테나

무선 통신에서의 안테나

미국 영어: Antenna (pl. antennae(곤충의 더듬이), antennas(본 항목의 안테나)) 

영국 영어: Aerial (방송 송출용의 커다란 안테나는 mast라고도 함)

각종 무선 기기 및 무선 장비에서 나오는 무선 신호를 전자기파로 송수신하는 기구이며, 

진공상태나 공기를 매질로 이용한다. 

흔히 볼 수 있는 라디오, TV, 무선 공유기, 휴대폰 등이 

모두 안테나를 사용하여 신호를 받는다. 

막대기처럼 생긴 안테나는 주로 전자장을, 고리처럼 생긴 안테나는 

자기장을 타겟으로 한다고 여기면 된다. 

공중파 디지털 방송용으로 많이 만드는 옷걸이 안테나 같은 

고리형의 루프 안테나는 중고등학교에서 배웠던 발전기의 원리를 생각해 보면 된다.

현대에 이르러서는 아무런 생각 없이 자연스레 쓰는 분위기이지만 

이러한 시스템이 구축되기까지는 100여년의 세월이 걸렸다.

덧붙여 지금 이 글을 보고 있는 개개인이 흔히 소유하고 있는 핸드폰(UE)은 

안테나를 통해 기지국(RRU)에 접속되어 

이후 유선망(S-GW, P-GW, NAT) 을 통과하여 

해당 서버에 접속하는 경우가 99.9% 이다. 

무선 통신으로는 광케이블이 전송할 수 있는 데이터의 용량을 따라잡을 수가 없다. 

2014년부터 구축하는 동아시아 해저 광케이블의 경우

전송 속도가 328GB/s 이고 2012년 NTT에서 발표된 광 장비의 전송 속도는 125TB/s 인 장비이지만 

대개 네트워크에서 사용하는 지빅(광케이블에 광 신호를 주고 받는 장치)은 

송 수신에 단일 파장을 사용하여 초당 40기가비트와 100기가비트를 주고 받는 성능을 가진게 대부분이며 

그 이상의 용량은 대개 WDM을 사용해서 그런거라 보면 된다.

WDM

→[Wavelength-division multiplexing의 약자로 한 광케이블에 

각각 다른 파장으로 주고 받아서 대역폭을 늘리거나

한 케이블이 마치 여러케이블인것처럼 만드는 기술이다.]

재료로는 알루미늄이 가장 많이 사용된다. 

전도도가 높을수록 저항으로 손실되는 전력이 줄고, 

녹이 덜 슬수록 더 안정적으로 신호를 받을 수 있겠지만, 

금과 은은 옥상에 안테나 걸어 놓는 날 도난 당하며, 

구리는 너무 무겁고 연해서 여름만 되면 휘어버린다. 

그런고로 전기가 잘 통하면서 잘 녹슬지도 않으면서 

값싸고 튼튼하며 가벼운 알루미늄이 최적의 재료인 것. 

다만 가정 기기용 소형 안테나를 알루미늄으로 만들었다가는 구부러져 손상되기 쉽기 때문에 

휴대용/간이 탁상용 라디오(FM) 안테나와 

V자형으로 갈라진 구형 TV 안테나는 철 또는 크롬 도금 된 구리로 만들어져 있다.

파동의 공진은 파장의 절반에 연관 있으므로, 

파장이 긴 신호일수록 안테나도 따라 커진다.

따라서 고주파(=파장이 짧은) 신호를 사용하는 기기일수록 안테나를 작게 만든다. 

그래서 TV 안테나는 길고 무선랜용 안테나는 한 뼘도 안 될 정도로 짧다. 

1/2파장에서 1/4파장 사이의 길이가 대다수의 안테나에서 정석이다.

요즘 집에서 많이 만드는 옷걸이 안테나는 1/4파장 루프 안테나이다.

안테나는 어떻게 설계하냐에 따라 

실질적인 전파송수신효율(이를 ERP, Effective radiated power라고 한다)이 크게 달라지는데, 

이 때문에 안테나 공학이라는 세부 전공까지 있다.

나방의 더듬이를 보고 안테나의 모양을 설계했다는 이야기가 있지만, 

이런 형태의 안테나는 나중에 나온 것. 초기의 안테나는 그냥 적당한 금속 막대기 형태였고, 

여기서 발전된 형태인 야기-우다 안테나나 로그-주기 안테나가 곤충의 더듬이 비슷하게 생겼다.