실습-07b 수직모드 헬리컬 안테나(Normal-mode Helical Antenna)

도체 나선 1회전 길이와 나선 간격(pitch)이 파장보다 훨씬 작을 경우(0.1배 이하) 모노폴 모드로 동작하여 나선 중심축과 수직인 방향으로 최대 방사가 발생한다. 이를 normal mode helix (수직모드 나선) 안테나라 한다. 나선 1회전 길이가 1파장 부근일 경우 나선 중심축 방향(접지면과 반대방향)으로 최대 방사가 발생한다. 이를 axial mode helix(축모드 나선) 안테나라 한다.

수직모드 나선은 전기장이 나선 중심축과 평행하며 축을 중심으로 회전대칭적으로 방사한다. 축방향으로 방사가 일어나지 않는다(null, 영점). 축모드 나선의 경우 전기장이 나선의 회전방향과 동일하게 회전하는 원편파 전파를 방사한다. 축모드 나선의 방사패턴은 나선 중심축을 기준으로 회전대칭형이며 접지판 앞 쪽으로 이득이 크며 접지판 뒷쪽으로는 이득이 작다.

수직모드 나선은 모노폴의 길이를 축소하기 위해 사용되며 VHF/UHF 근거리 통신장치, 휴대형 무전기, 휴대 전화기 등에 사용된다.

수직모드 나선

총길이 5/8파장

나선간 커패시턴스에 의해 3/4파장에서 공진, 공진저항 50Ω 부근

수직모드 나선의 입력 임피던스는 접지판의 크기와 모양에 민감

이중도선(bifilar) 수직모드 나선

나선 모노폴

나선 다이폴

(c)

그림: 수직모드 나선 안테나 급전방법. (a) 병렬(shunt) 급전, (b) 직렬(series) 급전 [ARRL], (c) T형 급전 or tap feeding [US Pat]

(a) (b)

그림: 수직모드 헬리컬 안테나. (a) UHF TV 방송용 수직모드 헬리컬 안테나, (b) 휴대전화용 안테나 [Wikipedia]