총 게시물 953건, 최근 0 건
   
7MHz(40m BAND) 반파장 다이폴 안테나에 대해서 Part 1
글쓴이 : HL1IWW 날짜 : 2007-02-13 (화) 17:42 조회 : 7727
안테나 따라 IWW따라

7MHz(40m BAND) 반파장 다이폴 안테나에 대해서 Part 1

HL1IWW 유만길
2006년 3월 14일


안테나를 자작으로 만들어 설치하거나 상품으로 제작 판매된 물건을 구입해서 설치하거나 둘 다 전문지식이 필요한것이 안테나 공사이다.  왜? 전문지식이 필요한가?  안테나는 어느 위치에 설치가 되던지 모양만 보는것이 아니고 안테나로서의 목적에 맞는 동작을 해야만 하기 때문이다.  안테나는 자작으로 만들던 상품을 구입하던 똑같은 안테나인데도 설치되는 주변 환경에 따라서 동작되는 성능은 전부 다르게 나타난다. 

즉 안테나는 설치되는 주변 환경에 따라서 동작형태가 변하는 아주 민감한 물건이라는 것을 머리속에 기억해 두고 안테나 공사에 착수해야 실패하지 않는다.  필자가 1995년도쯤 정크시장에서 미국에서 수입 판매되는 7MHZ(40m BAND) 반파장 다이폴 안테나를 구입해서 15층 아파트 옥상에 설치하면서 안테나 KIT 속에 함께 들어있는 설치 설명서를 읽어보고 어설픈 번역으로 KARL지에 한 번 기고했던 기억이 난다.  이제 그 설명서를 쉽게 쉽게 다시한번 자작동호인들을 위해 글로 옮겨 본다.  많은 참고가 된다면 감사하지요.

< 제목 >
D-40형 (7MHZ 40m BAND) 다이폴 안테나의 구조. 동작. 설치. 조정. 운용에 관한 설명서
 

< 머리말 >

D-40형 다이폴 안테나는 넓은 주파수 대역에서 낮은 정재파비(VOLTAGE STANDING WAVE RATIO:VSWR)를 갖는 안테나 입니다.  이 안테나는 40~45m BAND의 주파수 대역에서 공진하도록 설계되었습니다.  안테나 SET에는 아래와 같은 물건이 있습니다.


< 부품 LIST >

HI-Q 밸룬(Balun) 1개
25m 1.6 동선(동 안테나선)
35m 나이롱 로프
세라믹 절연체  2개
지침서 1부


< 안테나의 동작 >
이 안테나는 반파장 다이폴(쌍극)안테나입니다.  안테나의 규격은 40m BAND(7MHZ)에서 잘 공진되도록 주파수의 반파장에 근거해서 설계되었습니다.  안테나를 설치해서 최종적으로 안테나의 엘레먼트가 20m 정도인것은 40m BAND의 1/2(반파장)에 근거한 설계이기 때문입니다.  주파수가 달라지면 당연히 안테나 엘레먼트의 길이도 달라져야만 합니다. 

원하는 주파수에서 안테나가 동작(공진)합니다.  이 안테나를 주변환경에 잘 맞게 설치하면 원하는 주파수 범위내에서 V.S.W.R은 1.1:1 이내의 낮은 정재파비로 동작할 것입니다.  40m BAND의 안테나는 다른 주파수에서도 공진되는데 이때는 홀수 다중파장 안테나로 동작하게되고 VSWR은 조금 올라가지만 주파수 15m BAND인 21.0MHZ에서 21.40MHZ 범위라면 1.3:1 정도의 정재파비로 동작될 것입니다.  안테나는 안테나의 길이를 정확하게 측정해서 설치하더라도 안테나가 설치된 주변 환경에 따라서 동작되는 성능은 크게 달라집니다.  안테나를 옥외에 설치할때는 성능과 안전을 위해서 가능한 한 높이 설치해야만 하고 건물이나 나무 전선과 같은 구조물과는 간격을 떨어뜨려서 설치해야 합니다. 

안테나를 높이 올려서 설치하기가 곤란한 경우에는 안테나의 양쪽 끝을 높이 올리는 것 보다는 동축케이블이 연결된 가운데를 높이 올리는것이 안테나의 동작에 더 좋아집니다.  또한 동축케이블은 가능한 한 안테나의 엘레먼트선과는 멀리 위치시켜야 하는데 이것은 안테나 엘레먼트와 동축 케이블은 직각인 상태가 가장 성능이 좋은 것을 의미합니다.  다시말하면 안테나 엘레먼트는 수평으로 동축 케이블은 수직으로 안정된 T자 모양이 가장 좋습니다.  이렇게 하기 위해서 안테나의 중심 부분 HI-Q 발운의 고리를 지지대로 하여 지상에서부터 받침대를 이용해 중심부분을 들어올리거나 안테나 보다 더 높은 곳에 줄을 매어서 HI-Q 바룬의 고리를 묶어 위로 잡아당기면 동축케이블 무게로 늘어진 안테나의 중심부를 높게 조정할 수 있습니다.  단독주택이나 전원주택 또는 펜션같은 숲속에서 아마추어 무선을 즐기는 경우라면 주변에 있는 높은 나무를 이용하여 다이폴 안테나를 설치하는데 이용할 수 있습니다. 

이런 경우 안테나선은 팽팽하게 잡아당겨서 설치하는 것 보다는 조금 느슨하게 설치하는 것이 보다 안전하고 좋습니다.  안테나선을 조금 느슨하게 설치하더라도 안테나의 성능에는 전연 문제가 없습니다.  바람이 심하게 불면 나무는 좌우로 흔들리고 나무가 흔들릴때 안테나 선이 팽팽하면 안테나선이 늘어나서 공진점이 낮아지거나 끊어지는 경우가 생기기 때문입니다.

안테나를 여러번 설치 해 본 선배님들은 안테나 고정용 나이롱 로프의 한쪽에 도르래를 달아서 조정할 때 편하게 이용할 수 있고 고정시에도 도르래를 통해서 앝은 곳에 붙잡아 매는 대신 무거운 물건을 달아매면 바람에 흔들려도 자동적으로 장력조정이 되므로 편하고 안전하게 됩니다.
아마추어 무선을 즐기기 위해서 개인용 옥외 안테나를 설치해서 운용하게 되면 항상 안전사고에 관심을 가져야 합니다.  여름철 천둥번개가 치는 날엔 벼락이라는 천재를 당할 수도 있고, 눈이 많이 오거나 기온이 낮아져서 안테나선에 얼음이 두껍게 얼게되면 그 무게를 이기지 못하고 안테나가 끊어질 수도 있습니다. 

안테나는 송신시 높은 전압이 걸릴 수 있고 때에 따라서는 수천볼트의 전압이 걸리기도 합니다.  이런 높은 전압은 쇼트를 일으키거나 가연성 물질과 가까이에서 스파크를 일으켜 화재가 발생하기도 합니다.  이런 점을 고려하여 안테나선은 구조물과 최소 60cm 이상의 간격을 유지하는 장소에 설치되어야 합니다.

< 안테나의 조립 >
1. 1.6 동선 25m 를 두가락으로 자른다.  실제로 안테나가 조립되었을 때 각 주파수 별로 필요한 길이는 아래와 같습니다.
 7MHZ-20.40m,  7.1MHZ-20.09m,  7.1MHZ-19.81m,  7.3MHZ-19.53m  에서 공진합니다.

2. 두 줄로 자른 12.5m의 안테나선을 HI-Q바룬에 연결합니다.  안테나 선이 피복이 되어 있다면 20cm 정도의 피복을 벗기고 나동선 상태로 HI-Q바룬의 수평고리에 넣어 4-5회 단단히 감은 뒤에 남은 길이를 5cm 정도의 원형으로 감아서 수평고리 안쪽에 있는 전선연결용 단자에 납땜으로 고정시킨다.

3. 두 가닥의 엘레먼트선 끝부분은 두개의 세라믹 절연체를 끼우고 임시로 그림처럼 동선을 감아서 고정시킨다.  이곳도 역시 엘레먼트가 피복된 전선이라면 피복은 벗겨야 한다.  이 부분은 안테나선 길이조정을 위해서 최종적으로 2-3cm의 길이를 늘렸다 줄였다 해야하므로 임시로 고정할 것.

4. 지상에서 조립된 안테나를 직선으로 전개시켜 놓고 동조점에 맞는 주파수와 길이를 대략 확인한다.

5. 안테나에 도르래를 달아서 장력을 자동적으로 흡수하는 구조가 아닌 경우에는 안전장치로 큰 힘이 안테나 엘레먼트에 가해졌을 때 안테나가 늘어나거나 끊어지지 않게 하는 안전장치를 설치해야 한다.  이것은 국내에서는 관심 갖는 사람이 없으므로 번역에서 제외하였음.

 6. 동축케이블과 동축 콘넥타의 연결
이 연결은 처음 시도하는 초보자의 경우에는 납땜이 불안정하거나 동축케이블을 콘넥터에 맞게 가공하는 것이 쉽지 않을 것입니다.  반드시 경험있는 선배의 도움을 받거나 동축케이블 콘넥터 연결에 관한 자료를 참고해야 합니다.

 7. 동축케이블의 납땜에는 용량이 60W 이상의 전기인두가 필요하게 됩니다.  동축콘넥터가 금속이고 동축케이블이 열전도가 좋은 구리로 되어있어서 전기인두가 용량이 적으면 납땜이 안되거나 시간이 많이 걸리게 됩니다.  경험없는 초보들이 프로판 토치를 이용하기도 하는데 잘못해서 동축케이블의 내부절연체가 녹으면 임피던스가 변해 VSWR이 낮아지지 않는 경우도 생길수 있습니다.

 8. HI-Q 발룬의 아래쪽에 조립된 동축케이블을 끼웁니다.  손으로 꽉 조여주는 정도로도 가능하지만 안전과 확실한 동작을 위해서 프라이어로 너무 강하지 않게 조여줍니다.  끝으로 HI-Q 바룬과 동축케이블을 양손으로 잡고 움직여 보아서 한 덩어리처럼 움직이지 않으면 좋습니다.

9. 비닐테이프를 감거나 고무테이프를 먼저 감고 그 위에 비닐 테이프를 감아도 좋습니다.  테이프는 본래의 길이보다 늘여서 감는데 반 정도씩 겹치게 2-3회 두껍게 감아야 하고 마지막 감은 부분이 외부에 노출되면 오랜 시간 지나서 접착면이 떨어지게 되므로 사무용 스카치 테이프를 끝부분에 2-3회 감아놓으면 시간이 지나도 풀어지지 않습니다.

< 안테나의 설치 >
다이폴 안테나는 수평으로 설치할 수도 있고 역V형으로도 설치할 수 있습니다.  안테나 설치공간이 20m이상 간격이 확보되면 수평 다이폴이 작업이 편하고 성능도 좋습니다만 협소한 지역에서 안테나를 설치한다면 역V형으로 설치할 수 밖에 없습니다.  지형이나 위치에 따라서 수평이 아니고 한쪽은 높고 한쪽은 낮은 비스듬히 경사진 모양으로도 안테나는 동작합니다.  어느경우엔 수평으로 안테나 엘레먼트의 일부를 직선으로 설치하고 일부는 각도를 주어 꺾어서 설치하기도 합니다.  어느 경우에도 건물이나 나무 구조물과는 최소 60cm이상 간격을 유지 해야만 목적하는 대로 안테나가 공진합니다.

1. 절연 애자의 양쪽에 나이롱 로프를 묶어서 단단히 고정합니다.  나이롱 로프는 절단한 뒤 라이타불로 절단된 끝부분을 녹여서 장갑 낀 손으로 문지르면 풀어지지 않고 구멍에 끼우기도 쉬워집니다.

2. 나이롱 로프의 한쪽은 높은 곳에 단단히 감아 매고 고정시킵니다.  이때 안테나 엘레먼트가 목적하는 위치에 고정되도록 나이롱 로프의 길이를 잘 결정해야 하고 남은 길이는 자르지 말고 잘 뭉처서 묶어 놓으십시오.

3. 반대편엔 소형 도르래를 달아서 도르래를 통해서 나이롱 로프를 연결시키면 안전한 장소에서 안테나를 올리거나 내릴 수 있습니다.  도르래쪽 나이롱 로프를 잡아당기면 안테나가 높이 올라가고 HI-Q바룬에 동축 케이블이 달려있으니까 가운데 부분이 아래쪽으로 조금 처지게 됩니다.  동축케이블은 지상이나 옥상 바닥에 닿은 상태로 두어도 됩니다.

4. 목적하는데로 안테나가 올라가면 도르래쪽은 임시로 고정시키고 나중에 무거운 물건을 매달아서 바람이 심하게 불때 안테나선이 늘어나거나 끊어지는 사고에 대비한 완충장치 역활을 하도록 합니다.

5. 어느 오래된 경험의 동호인은 고무줄을 여러가락 뭉쳐서 무거운 물건 대신으로 사용하였고 고무줄이 끊어지더라도 나이롱 줄이 잡을 수 있게끔 고무줄보다 조금 길게 나이롱줄을 2중으로 잡아 맨 걸 보았는데 좋은 생각입니다.

6. 동축케이블을 무전실로 연결해야 하는데 실외에서 실내로 동축케이블이 들어올때는 실내로 들어오는 구멍보다 동축케이블은 30-50cm정도 낮게 내려갔다가 구멍으로 들어오도록 여유를 주어야 합니다.  왜 그래야하는가 하면 비가 오면 동축케이블을 타고 빗물이 흘러 구멍을 타고 무전기 쪽으로 들어오지 못하게 해야하니까요.

7. 무전기 가까운 곳에 동축 케이블의 콘넥타를 연결하게 되는데 길이가 좀 길더라도 꼭 맞게 자르지 말고 긴 상태로 연결해 봅니다.

< 안테나의 조정 >
1. 안테나와 무전기를 연결하고 전원을 연결한 뒤 무전기의 주파수를 7MHZ의 중간쯤인 50MHZ근방에 맞춥니다.

2. 출력조정을 최소화 하여 일단 수신 먼저 해봅시다.

3. 교신하는 여러국의 음성이 들리면 안테나는 제대로 조립되었다고 가정합니다.

4. 무전기에 간이형이지만 VSWR 메타가 있으면 무전기의 메타를 보고 PTT SW를 눌러 송신해 봅니다.  얼마인지는 모르지만 VSWR이 표시될 것입니다.

5. 주파수를 낮은 쪽 중간 높은 쪽으로 옮기면서 가장 낮은 VSWR점이 동조점이 됩니다.  안테나 길이 조정이 안되었기 때문에 엉뚱한 주파수에서 동조점이 맞을 수도 있지만 도표의 주파수와 길이 가 정확하다면 목적하는 주파수에서 동조점을 찾을 수 있습니다.

6. 너무 높거나 낮으면 안테나를 내리고 절연애자 양쪽의 길이를 조정합니다.  주파수가 너무 낮으면 길이를 조금 줄이고 주파수가 높으면 길이를 조금 늘입니다.  조금이라는 말은 3-5cm입니다.

7. 목적하는 동조점이 찾아지면 VSWR이 가장 낮은점을 찾는데 이게 중요합니다.  안테나 길이조정은 앞에서 끝났습니다.  VSWR을 낮게 조정하는 것은 안테나의 높이조절뿐입니다.  도르래쪽 나이롱 줄을 풀어서 안테나를 높이거나 낮추면 VSWR이 변합니다.

8. 팽팽하게 잡아당겨도 VSWR이 높으면 더 높게 안테나를 올려서 설치하던지 위치를 바꾸어야 합니다. 최소 높이는 대략 지면에서(옥상 바닥에서) 6m정도 입니다.

9. 위치를 바꾸기전에 HI-Q바룬이 있는 동축 케이블 연결지점을 양쪽 끝보다 높여 봅니다.  이렇게 되면 역 V형에 가깝게 되고 동조점이 정확하다면 반드시 VSWR은 내려갑니다.  이것이 조정의 KEY포인트입니다.

10. 무전기에 달린 VSWR메타가 없을 경우에는 무전기에 30cm정도의 동축케이블을 연결하고 VSWR을 연결 한 뒤 안테나선을 VSWR의  출력에 연결하여 앞의 순서에 맞게 조정합니다.

11. 다시한번 환기시킵니다만 VSWR을 조정한다고 애써서 측정해서 조립하고 동조점을 찾아놓은 안테나를 늘이거나 줄이지 말것. VSWR은 안테나가 설치된 주변환경과 높이의 높고 낮음에 따라 달라지므로 이점은 반드시 명심할 것입니다.

- 다음편에서는 실전으로 들어가겠습니다.

HL2COH 2013-01-19 (토) 10:11
공부
댓글주소
   

총 게시물 953건, 최근 0 건
번호 제목 글쓴이 날짜 조회
848  7MHz(40m BAND) 반파장 다이폴 안테나에 대해서 Part 1 +1 HL1IWW 02-13 7728
847  icom 756pro3매매가 조정판매 6K2COU 11-20 7695
846  튜너 구함니다 HL1WSA 11-30 7685
845  단파대 안테나 전선과 백열전구와의 효율비교[더미로드] HL2SCJ 08-17 7665
844  TS-850S 리그 인터페이스 보다 간단한 방 법 HL0HQ 12-05 7615
843  진공관 테스터기 TV-7, TV-10 사용법, 교정 및 수리-2012년 8월… +1 HL1FB 08-26 7610
842  구합니다. DS5XQJ 05-16 7606
841  I-COM IC-910D 한글 설명서 구함 +1 HL5TIE 03-06 7594
840  고주파출력석 HL3ACM 10-31 7562
839  승용전자 SY-502 수신률 테스트("승용전자 휴대용 SY-502를 소개… +5 6K2EKR 11-16 7553
838  허가 유효기간 경과한 무선국 재허가문의 +3 DS5ZQR 10-23 7550
837  에코링크 사용시 공유기 및 안드로이드앱 설정방법 HL5KY 07-27 7530
836  Mosley ANT pro-67-C-2 manual +1 HL3EFA 01-02 7530
835  TH-K7 한글 사용설명서 있으신 OM님 DS2WTG 11-15 7507
834  메이크별 마이크핀 배열도 +1 HL5BNW 02-24 7506
처음  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  다음  맨끝