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CB 안테나의 접지 평면 설계가 신호 전송 효율에 영향을 미치는 이유는 무엇입니까?

Citizens Band (CB) 무선 통신에서 안테나의 접지 평면 설계는 종종 신호 전송 효율에 영향을 미치는 핵심 요소 중 하나로 간주됩니다. 차량 장착 안테나이든 고정 기지국이든, 접지 평면과 안테나 사이의 상호 작용은 방사선 방향, 임피던스 매칭 및 에너지 손실을 직접 결정합니다. 그 뒤에있는 전자기 원칙을 이해하면 통신 품질을 최적화 할뿐만 아니라 설계 오류로 인한 성능 병목 현상을 피할 수 있습니다.
접지 평면의 기본 역할 : 이미지 이론 및 전류 루프
안테나 이론에 따르면, 접지 평면은 이미지 원리를 통해 수직 모노폴 안테나 (공통 ¼ 파장 CB 안테나와 같은) 아래에 "가상 미러"를 형성하여 원래 비대칭 안테나 구조를 대칭 쌍극자 안테나와 동등하게 만듭니다. 이 등가는 안테나의 유효 전기 길이를 확장하고 방사선 저항에 크게 영향을 미칩니다. 예를 들어, 이상적인 전도성 접지 평면은 ¼ 파장 안테나의 방사선 저항을 약 36Ω에서 50Ω으로 증가시켜 동축 케이블과 일치하는 임피던스를 달성하고 정재파 비율 (VSWR)으로 인한 에너지 반사를 감소시킬 수 있습니다.
그러나 접지 평면이 충분히 전도성이 없거나 영역이 너무 작 으면 미러 효과가 약화됩니다. 실험에 따르면 차량 안테나의 금속 지붕 면적이 1/4 파장 (CB 대역에서 약 2.7 미터) 미만일 때 안테나의 방사선 저항은 20Ω 미만으로 떨어질 것이며, 이는 열 손실 형태로 피더에서 전송 전력의 최대 30%가 낭비됩니다.
지면 모양과 방사선 패턴 사이의 상관 관계
접지 평면의 기하 구조는 방사 패턴에 결정적인 영향을 미칩니다. 이상적인 원형 또는 정사각형 전도성 평면은 안테나가 전 방향 수평 방사선을 형성 할 수있는 반면, 크기가 충분하지 않거나 불규칙한 모양 (예 : 비히클 후드의 곡선 표면)을 가진 평면은 전류 분포를 왜곡하고 방사선이 분할됩니다. 예를 들어, 차량 안테나가 트럭 후면에 설치되면 차량 본체 후면에 금속 영역이 불충분하여 신호가 15-20도 전진하여 후면 통신 거리가 줄어 듭니다.
또한 접지 평면의 가장자리 효과는 무시할 수 없습니다. 평면 가장자리와 안테나의 가장자리 사이의 수평 거리가 ¼ 파장 미만인 경우, 가장자리 전류는 2 차 방사선을 생성하여 위상의 주 방사파를 방해합니다. 이 현상은 특히 28MHz 주파수 대역에서 분명하므로 특정 고도 각도에서 신호 감쇠가 6dB를 초과 할 수 있습니다.
재료 선택 및 손실 제어
접지 평면의 전도성 재료는 고주파 전류의 피부 깊이에 직접 영향을 미칩니다. CB 밴드를 예를 들어, 구리의 피부 깊이는 약 12μm이며, 아연 도금 강철의 피부 깊이는 높은 저항으로 인해 35μm입니다. 0.5mm 두께의 알루미늄 합금 플레이트를 사용하면 강판에 비해 도체 손실이 약 18% 감소 할 수 있습니다. 모바일 애플리케이션 시나리오의 경우, 탄소 섬유 복합 재료는 가볍지 만 표면 전도성 코팅의 저항이 0.1Ω/□를 초과하면 안테나 효율이 40%이상 떨어집니다.
최적화 제안에는 다음이 포함됩니다. 고정 된 기지 스테이션에 2 × 2 미터 알루미늄 그리드 접지 그리드 사용, 자기 접지 플레이트가있는 차량 장착 안테나의 현재 분포를 확장하거나 방사형 도체를 로딩하여 제한된 평면 영역을 보상합니다. VNA (Vector Network Analyzer)의 실제 측정은 4/4 ¼ 파장 방사형 도체를 추가하면 차량 장착 안테나의 정상파 비율을 2.5 : 1에서 1.5 : 1까지 최적화하고 3dB만큼 등가 방사 전력을 증가시킬 수 있음을 보여줍니다.
CB 안테나의 접지 평면 설계는 본질적으로 전자기 환경과 물리적 구조 사이의 결합 문제입니다. 전도성 영역, 모양 대칭, 재료 매개 변수 및 설치 위치를 고려하여 단일 안테나 요소의 성능 제한을 극복 할 수 있습니다. 전자기 시뮬레이션 소프트웨어의 대중화로 엔지니어는 3 차원 필드 분포 시뮬레이션을 통해 프로토 타이핑 전에 접지 평면의 영향을 예측하여 저렴한 비용으로 통신 효율을 극대화 할 수 있습니다 ..

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