홍라이프 계산기안테나 길이 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
주파수에 대한 자유 공간 파장과, 반파장 다이폴과 1/4파장 소자(수직 접지형, 그라운드 플레인, 휩)의 실제 재단 길이를 구하는 계산기입니다. 아마추어 무선, FM 방송, 항공 무선, ISM 대역 등에서 선이나 막대 안테나를 만들 때 출발점으로 씁니다.
계산 방법
- 파장: λ(m) = c / f = 299.792458 / f(MHz)이며 빛의 속도 c = 299,792,458 m/s를 씁니다.
- 반파장 다이폴: L = (λ / 2) × VF로, 양 끝 사이 전체 길이를 cm로 나타냅니다.
- 1/4파장: L = (λ / 4) × VF이며 역시 cm입니다.
VF는 단축 계수입니다. 공기 중의 가는 전선은 흔히 약 0.95를 쓰고, 소자가 굵거나 피복·플라스틱 안에 있으면 더 짧아집니다.
원리
안테나는 양 끝에서 전류가 0이 되도록 정재파가 딱 맞게 들어설 때 공진합니다. 다이폴은 약 반파장에서 공진하고, 그라운드 면 위의 모노폴은 접지가 거울처럼 나머지 절반을 만들어 주므로 1/4파장에서 공진합니다. 실제 소자는 끝부분의 정전 용량(끝 효과)과 도체 굵기 때문에 이상적인 길이보다 조금 짧을 때 공진합니다. 공진점의 임피던스는 대부분 저항 성분이며, 가는 다이폴은 자유 공간에서 약 73 Ω, 이상적인 1/4파장 모노폴은 그 절반인 약 36 Ω입니다.
예제 풀이
- λ = 299.792458 / 146 ≈ 2.0534 m입니다.
- 이상적인 반파장: 2.0534 / 2 = 102.67 cm입니다.
- 다이폴: 102.67 × 0.95 ≈ 97.54 cm이며 한쪽 소자는 약 48.8 cm입니다.
- 1/4파장: 2.0534 / 4 × 0.95 × 100 ≈ 48.77 cm입니다.
| 주파수 (MHz) | 반파장 다이폴 (cm) |
|---|---|
| 36.5 | 390.14087 |
| 73 | 195.070435 |
| 110 | 130.0469567 |
| 146 | 97.5352175 |
| 182 | 78.028174 |
| 219 | 65.02347833 |
| 292 | 48.76760875 |
결과 해석
결과는 최종 길이가 아니라 재단 기준으로 보십시오. 조금 길게 자른 뒤 대역 전체의 SWR을 측정하고 다듬습니다. SWR이 가장 낮은 주파수가 목표보다 낮으면 소자가 긴 것입니다. 전선 다이폴에 흔히 쓰는 '468 / f(MHz) 피트' 공식도 단축 계수 약 0.95를 적용한 같은 원리입니다. 다이폴 길이는 안테나 전체 길이이며 급전점은 가운데에 있습니다.
흔한 실수
- 다이폴의 한쪽 소자를 반파장 전체 길이로 자르는 경우
- 동축 케이블의 속도 계수(예: 0.66)를 안테나 소자에 적용하는 경우
- 주변 금속, 설치 높이, 피복이 공진을 바꾼다는 점을 잊는 경우
- 급전선이나 그라운드 면 문제를 소자 길이로만 해결하려는 경우
자주 묻는 질문
실제 안테나는 왜 반파장보다 짧나요?
끝부분 정전 용량과 도체 굵기가 공진 주파수를 낮추므로 몇 퍼센트 짧게 다듬어야 합니다.
1/4파장 안테나를 그라운드 면 없이 써도 되나요?
래디얼, 차량 지붕 같은 카운터포이즈가 필요합니다. 없으면 급전 케이블이 안테나 역할을 하게 됩니다.
2 m 대역 다이폴은 길이가 얼마인가요?
146 MHz 부근이면 위 예제처럼 전체 약 97~98 cm입니다.
출처: Balanis, Antenna Theory: Analysis and Design, Wiley · The ARRL Antenna Book, ARRL