Half-wave Dipole Antenna   반파장 다이폴 안테나

1. 반 파장 다이폴 안테나

  ㅇ 전체 길이가 약 λ/2 인 가장 기본적이고 대표적인 선형 안테나
     - 두 개의 λ/4 도선으로 구성되며, 중앙에서 급전
     - 대칭형 (Balanced) 안테나


2. 반 파장 다이폴 안테나의 구조적 특징

  ㅇ 안테나 길이  :  λ/2

  ㅇ 중앙 급전 (Center-fed) 방식
     - 직선 도선 형태
     - 비 접지 안테나 (독립형 안테나)

  ㅇ 공진 시 입력 리액턴스가 0
     - 실제 제작 시 약 0.48λ ~ 0.49λ로 단축하여 공진 조정
        . (도선의 굵기, 재질에 따른 단축률(Shortening Factor) 적용)


3. 반 파장 다이폴 안테나의 방사 특성

    

  ㅇ 방사 패턴
     - 도선 축 방향으로는 방사가 거의 없음
     - 도선에 수직한 방향으로 최대 방사

  ㅇ 지향 특성
     - 3차원적으로 도넛 형태의 방사 패턴
     - 완전 무지향성은 아니나, 특정 평면에서는 무지향성(Omnidirectional) 특성을 가짐

  ㅇ 편파(Polarization)
     - 안테나 설치 방향에 따라 결정됨
        . 수평 설치 → 수평 편파
        . 수직 설치 → 수직 편파

  ㅇ 이득
     - 등방성 안테나(이상적 점 복사원) 대비 약 2.15 dBi
     - 반 파장 다이폴 대비 0 dBd (기준 안테나로도 사용)


4. 반 파장 다이폴 안테나의 전류분포    ☞ 안테나 전류분포

   

  ㅇ 전류 분포  :  안테나 전류 진폭이 안테나 중앙에서 최대값
     - 정현파 반 파장(λ/2)의 선 전류 분포를 갖음 
        . 전류는 양쪽 끝에서 0 이 되며, 전압은 양쪽 끝에서 최대가 됨
       
[# I(z) = I_0 \sin \left( \frac{2\pi}{\lambda} - \beta |z| \right)
               = I_0 \cos(\beta z) \qquad -\frac{\lambda}{4} \le z \le \frac{\lambda}{4}​ #]

  ㅇ 급전  :  도선의 중앙에서 급전하는 형식


5. 반파장 다이폴 안테나의 안테나 임피던스

  ㅇ 중심 급전 반파장 다이폴의 입력 임피던스
      
[# Z_{ant} = R_{ant} + jX_{ant} \approx 73 + j42.5 \quad [\Omega] #]

  ㅇ 공진 시  :  (길이가 정확히 λ/2 부근일 때)
      
[# X_{ant} = 0 #]
     - 입력 임피던스 ≒ 73 Ω 의 순저항 성분만 남음
     - 75 Ω 동축 케이블과 정합이 비교적 용이함

  ㅇ 복사 저항 (Radiation Resistance)
      
[# R_{rad} = \frac{2P_{rad}}{I_0^2} \approx 73 \quad [\Omega] #]
     - 안테나가 전파를 방사하면서 나타나는 등가 저항 성분


6. 반파장 다이폴 안테나의 종류

  ㅇ 수평 반파장 다이폴 안테나 
     - 지면과 평행한 안테나, 보통 HF에서의 교신과 VHF, UHF의 TV 방송에 많이 사용
        . 수평 편파 다이폴 안테나

  ㅇ 수직 반파장 다이폴 안테나
     - 지면과 수직한 안테나, 보통 VHF, UHF에서의 교신에 많이 사용. 수평면에서 무지향성임 
        . 수직 편파 다이폴 안테나

  ㅇ V형 반파장 다이폴 안테나
     - V형을 이루고 있는 안테나
     - 각도 조정에 따라 50 Ω 정합 가능하므로, 특별한 용도에 많이 이용됨

  ㅇ 접은 다이폴 안테나 (Folded Dipole)
     - 도선을 접어서 병렬 구조로 만든 형태
     - 입력 임피던스가 증가 (약 300 Ω)
     - TV 수신 안테나 등에 많이 사용됨

  ㅇ 단축/연장 다이폴 (Shortened/Loaded Dipole)
     - 물리적 길이를 줄이고 코일(인덕터)로 전기적 길이를 보상
     - 이동통신 소형 안테나 등에 활용