무선 모듈용 안테나 선정

안테나는 사실상 공간에 노출된 도체입니다. 안테나에 입력된 전기 에너지는 해당 주파수의 전자기파 형태로 자유 공간에 방사되며, 이를 통해 무선 기기와 원격의 상대 기기가 연결됩니다. 안테나는 RF 송신기 및 수신기 모듈에서 가장 중요한 부품 중 하나입니다. 성능이 우수한 안테나는 무선 모듈의 전송 거리와 신호 강도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 따라서 무선 모듈에 적합한 안테나를 선택하는 것이 매우 중요합니다.

개발하려는 무선 애플리케이션에 최적의 안테나를 선택할 때 고려해야 할 몇 가지 핵심 요소가 있습니다.

모든 무선 모듈에는 433MHz, 700MHz, 868MHz, 1900MHz, 2100MHz, 3500MHz, 5200MHz 등과 같은 고유의 동작 주파수가 있으며, 안테나에도 동작 대역이 있습니다. 안테나의 주파수 대역은 무선 모듈의 대역과 호환되어야 합니다. 그렇지 않으면 무선 모듈의 전체 송신 및/또는 수신 효율이 크게 떨어집니다. 주파수 대역이 다르면 안테나의 방사 범위가 줄어들고, 그 결과 전송 거리가 짧아집니다. Santa Fe는 Sierra Wireless, Mediatek, Telit, Huawei, Gemalto, uBlox, ZTE의 모듈에 맞는 5G, LTE, ISM, Wi-Fi 대역용 안테나 전 제품군을 제공합니다.

방사 효율은 안테나가 RF 신호를 얼마나 효율적으로 송수신하는지를 나타내는 중요한 파라미터로, 안테나가 방사하는 총 전력과 신호원으로부터 공급받은 총 입력 전력의 비로 정의됩니다. 방사 효율이 높은 안테나는 입력 전력을 자유 공간으로 효율적으로 방사합니다. 방사 효율이 낮은 경우에는 안테나 내부의 금속 도체 손실, 유전체 손실, 자성 손실과 같은 내부 손실로 인해 입력 전력의 대부분이 소모됩니다. 방사 효율 100퍼센트는 반사되지 않은 모든 전력이 자유 공간으로 방사됨을 의미합니다.

방사 패턴은 방사의 방향 특성, 즉 어느 방향으로 더 많이 방사되고 어느 방향으로 덜 방사되는지를 나타냅니다. 이 정보는 현장 적용 시 안테나의 방향을 올바르게 설정하는 데 도움이 됩니다. 와이어 안테나는 RF 성능이 가장 우수하며, 일반적으로 다른 안테나에 비해 안테나 효율이 좋고 지향 특성이 우수합니다. 지향성 안테나는 대부분의 통신사 셀룰러 기지국이나 로컬 네트워크 신호 증폭기에 널리 적용됩니다.

이득 값은 안테나의 매우 중요한 파라미터입니다. 단위는 dBi이며 이득 값은 양수입니다. 이득 값이 높을수록 이득 효과도 커집니다.

VSWR은 정재파의 최대 진폭 전압과 최소점(골) 전압의 비로, 정재파 계수 또는 정재파비라고도 합니다. 주로 안테나의 정합 상태를 설명하는 데 사용됩니다. VSWR이 1이면 급전선과 안테나의 임피던스가 완전히 정합되었음을 의미하며, 이는 가장 이상적인 경우입니다. VSWR이 1보다 크면 일부 전파가 반사되어 열로 바뀌고, 그 결과 급전선이 가열됩니다. 오늘날에는 전파 무반사실에서 안테나 효율을 측정하는 것이 더 편리하고 비용도 적게 듭니다. 안테나 효율은 단순한 VSWR 비교보다 더 중요한 지표가 되고 있습니다.

각 애플리케이션에는 고유한 사용 환경이나 설치상의 제약이 있으므로 사용되는 안테나도 그에 따라 달라집니다. 환경이 열악하고 간섭원이 많으면 무선 기기의 성능이 저하됩니다. 이러한 환경에는 로드 안테나, 흡착식 안테나, 야기 안테나와 같은 고이득 외장 안테나를 권장합니다. 고이득 안테나는 간섭 내성을 높일 수 있습니다. 외장 안테나를 사용할 수 없는 경우에는 PCB(FR4) 또는 연성 PCB(FPC) 내장 안테나가 적합한 선택이 될 수 있습니다. 안테나 위치가 “트여” 있을수록 신호 전송이 좋아지고 전송 거리도 길어질 것으로 기대할 수 있습니다. 안테나는 개방된 곳에 두고 금속, 건물 및 기타 간섭원으로부터 멀리 떨어뜨려(“keep out”) 설치해야 합니다.