1. 안테나 측정
ㅇ 안테나 성능 파라미터들의 시험 및 평가
2. 안테나 시험장 구조
ㅇ 실내 시험장 : 무반향실 (Anechoic Chamber)
- 기본 구조 : 내부 벽면이 전파 흡수체(RF absorber)로 덮여 있어 반사파를 최소화
- 직사각형 (Rectangular) 챔버
. 주로 1 GHz 이상의 고주파 대역 측정에 적합
. 평행한 벽면이지만 고주파 특성상 흡수체 성능이 충분해 반사 억제가 용이
- 테이퍼형 (Tapered) 챔버
. 1 GHz 이하 저주파 대역에 적합
. 테이퍼 형태로써 반사 조건을 줄여 standing wave(정재파) 감소
. 저주파는 흡수체 성능이 떨어지므로 구조적 설계가 특히 중요
- 구성 요소
. 송신 안테나 (기준 안테나, standard antenna)
. 수신 안테나 (시험 대상 DUT)
. 회전 테이블 (turntable) : DUT의 방사 패턴 측정용 회전식 받침판
. 포지셔닝 시스템, 케이블, RF 계측기(주로,벡터회로망분석기) 등
ㅇ 실외 시험장 : 야외 전파 시험장 (Open Area Test Site, OATS)
- 기본 구조 : 평탄한 지면에 안테나 지지구조와 반사면(ground plane)이 규정된 형태로 구성
. 전파 반사가 최소가 되도록 넓고 개방된 공간 필요
. 배경 전파 잡음(ambient noise)이 문제될 수 있어 주파수 관리 필요
- 특징
. 1 GHz 이하 측정에 많이 사용
. 지면 반사 포함한 두 경로(two-path) 모델 환경이 기본
. 국제 표준(예: CISPR 16)에 따라 구조 규정
3. 안테나 측정 방식
ㅇ Far-field (원거리장) 측정 방식
- 측정 거리가 안테나의 Far-field 조건을 만족해야 함
. 일반 기준 : R ≥ 2D2/λ (D : 안테나 최대 치수)
- 특징
. 전형적 방사 패턴, 이득(Gain), 빔폭, 지향성 등의 기본 측정
. 장점 : 물리적으로 가장 단순하고 측정값 해석이 직관적
. 단점 : 거리 요건이 길어 대형 안테나는 매우 긴 시험 공간이 필요
- 활용 : 야외 시험장(OATS) 또는 큰 무반향실
ㅇ Near-field (근거리장) 측정 방식
- 안테나로부터 Far-field 조건을 만족하지 않는 거리(근거리)에서 전계(E/H)를 스캔해 측정
. 스캔 데이터를 수학적 변환(FFT 기반 혹은 Spherical/Planar/Cylindrical 변환)을 통해,
. Far-field 패턴을 재구성
- 종류
. Planar Near-field (평면) : DUT 앞에서 평면 스캔
.. 위성 안테나, 통신 안테나 등에 널리 사용
. Cylindrical Near-field (원통형)
. Spherical Near-field (구면) : 가장 정밀, 다만 장비 및 기구 비용이 큼
- 특징
. 장점 : 고 정밀 패턴 분석 가능, 실내에서 모든 대역 측정 가능
.. Far-field 거리 확보가 어렵거나 대형 안테나 측정에 유리
. 단점 : 장비 복잡, 측정 시간 길 수 있음, 데이터 처리 필요(수학적 변환)
ㅇ Compact Antenna Test Range (CATR) : 컴팩트 안테나 측정장 측정 방식
- 대형 반사경(reflector)을 이용해, 평면파(plane wave)를 생성하는 시험 방식
. 넓은 Far-field 공간을 작은 챔버 안에 인공적으로 구현
- 구조 : 일반적으로 패러볼릭(reflector) 형태
. RF 소스(피드 안테나) → 반사경 → DUT
. 챔버는 보통 직사각형 형태 + 흡수체로 마감
- 특징
. 장점 : 대형/고이득 안테나 측정에 최적
.. 실제 Far-field 조건을 확보하지 않고도 Far-field와 동일한 조건에서 측정
.. 위성 안테나, 레이더 안테나 등에서 표준 방법
. 단점 : 반사경 제작 비용이 높음, 반사경 정렬 및 설치가 까다로움
ㅇ OTA (Over The Air) 측정 방식
- 안테나 단자에 직접 연결하지 않고 (케이블 연결 없이), 전파를 공기 중으로 송수신하여,
. 무선 기기 전체의 RF 성능을 평가하는 측정 방식
.. 즉, "기기 전체 RF 성능 + 안테나 성능을 통합적으로 평가"하는 방법
- 미국 셀룰러 통신사업자 협회(CTIA)에서 정의한 시험 방식
- OTA 측정 시험환경
. 무반향실 (Anechoic Chamber) 기반 OTA
. 잔향실 (Reverberation Chamber) 기반 OTA