Brain💡 핵심 인사이트
전파의 용도와 주파수에 따라 안테나의 생김새는 완전히 달라집니다.
지붕 위 뼈대 모양의 야기우다 안테나는 TV 수신에, 오목한 접시 모양의 파라볼라 안테나는 마이크로파와 위성 통신에, 납작한 네모판 모양의 패치 안테나는 스마트폰과 5G 기지국에 주로 사용됩니다.
Ⅰ. 야기-우다 안테나 (Yagi-Uda Antenna)
1920년대 일본의 야기 히데쓰구와 우다 신타로가 발명한 안테나로, 1990년대까지 전 세계 모든 집 지붕 위를 장식했던 아날로그 TV 수신용 '생선 뼈다귀' 모양 안테나입니다.
- 구조: 가운데 긴 뼈대(Boom)를 가로질러, 뒤쪽에 반사기(Reflector), 중간에 투사기(Radiator), 앞쪽에 여러 개의 도파기(Director) 막대들이 꽂혀 있는 구조입니다.
- 원리: 뒤의 반사기가 전파를 튕겨내고, 앞의 도파기들이 전파를 한 방향으로 예쁘게 모아주는 역할을 합니다.
- 특징: 이득(Gain)이 꽤 높은 지향성 안테나입니다. TV 방송국 송신탑이 있는 남산 타워 쪽으로 안테나 뼈대의 앞부분을 정확히 돌려놔야만 TV가 깨끗하게 나왔습니다.
Ⅱ. 파라볼라 안테나 (Parabolic Antenna)
일명 '위성 안테나', '접시 안테나'로 불리며, 극초고주파(마이크로파) 대역에서 가장 널리 쓰이는 극단적인 지향성 안테나입니다.
- 구조: 금속으로 된 오목한 접시(반사경)와, 접시의 초점 위치에 매달려 있는 작은 수신기(피드 혼, Feed Horn)로 구성됩니다.
- 원리: 우주에서 수직으로 쏟아져 내리는 미약한 위성 전파들이 거대한 오목 거울(접시)에 부딪힙니다. 오목 거울의 기하학적 특성에 따라, 부딪힌 모든 전파는 100% 한 점(초점)으로 모이게 됩니다.
- 특징: 안테나 이득(Gain)이 수십 dBi에 달할 정도로 현존하는 가장 강력한 이득을 자랑합니다. 따라서 3만 6천 km 밖의 위성이나, 50km 밖의 산봉우리 간 백본 통신에 절대적으로 쓰입니다. 단, 방향이 1도만 틀어져도 전파가 초점에 맺히지 않아 완전히 먹통이 됩니다.
Ⅲ. 패치 안테나 (Patch Antenna / Microstrip)
거대한 쇳덩어리가 아니라, 초록색 회로 기판(PCB) 위에 네모난 구리 테이프 조각을 붙여놓은 것 같은 작고 납작한 안테나입니다.
- 원리: 기판 위에 붙은 얇은 금속판(패치) 자체가 공진을 일으켜 전파를 뿜어냅니다. 두께가 종잇장처럼 얇습니다.
- 장점: 작고, 싸고, 대량 생산이 쉽습니다. 기기 표면에 딱 붙일 수 있어 튀어나오지 않습니다.
- 주요 용도:
- 두께가 얇아야 하는 스마트폰 내부의 GPS, Wi-Fi 안테나.
- 5G 기지국과 전투기 레이더 (수십 개의 작은 패치 안테나를 바둑판처럼 배열하여 '위상 배열 안테나'를 만듭니다.)
📢 섹션 요약 비유: 야기우다는 빗물(전파)을 한쪽으로 흐르게 만드는 **'미끄럼틀'**이고, 파라볼라는 쏟아지는 빗물을 가운데 한 구멍으로 싹 모아주는 거대한 **'깔때기'**이며, 패치는 빗물을 흡수하는 벽에 딱 붙은 네모난 **'스펀지 패드'**입니다. 각자의 환경에 맞게 진화한 형태입니다.