1. 소개
안테나는 무인 항공기(UAV) 시스템의 성능에서 중요한 역할을 하며, 특히 영상 전송 및 원격 제어 기능에 있어 매우 중요합니다. 안테나는 신호를 효율적으로 송수신하는 역할을 하며, 그 특성은 전송 거리, 품질 및 신뢰성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
2. 안테나의 종류
A. 전방향 안테나
- 특성: 전방향 안테나는 수평면에서 모든 방향으로 신호를 송수신합니다. 도넛 모양의 방사 패턴을 가지며, 안테나는 도넛의 중심에 위치합니다. 이는 UAV 또는 지상국 수신기 주변에서 360도 수평 범위 내에서 일관된 커버리지를 제공함을 의미합니다.
- 적용 분야: 이들은 일반적으로 단거리 응용 분야와 UAV의 방향이 수신기에 대해 지속적으로 변하는 상황에서 사용됩니다. 예를 들어, 드론이 여러 방향으로 비행하고 수신기가 고정된 작은 지역 항공 촬영 세션에서는 수신기에 전방향 안테나를 사용하여 지속적인 연결을 보장할 수 있습니다. 원격 제어 시스템에서는 조종사 주변의 드론 위치에 관계없이 신뢰할 수 있는 신호 수신을 제공합니다.
B. 지향성 안테나
- 특성: 지향성 안테나는 방사 패턴을 특정 방향으로 집중시킵니다. 빔폭이 더 좁아 특정 방향으로 더 먼 거리까지 신호를 송수신할 수 있습니다. 지향성 안테나의 이득은 전방향성 안테나에 비해 높아 원하는 방향으로 신호를 더 효과적으로 증폭할 수 있습니다.
- 적용 분야: 장거리 이미지 전송이나 원격 제어가 필요한 응용 분야, 예를 들어 장거리 감시나 지도 작성에서 방향성 안테나가 자주 사용됩니다. 예를 들어, 지상국 운영자는 신호 강도와 범위를 극대화하기 위해 드론을 향해 방향성 안테나를 조준할 수 있습니다. 방향성 안테나는 다른 방향에 알려진 간섭원이 있는 경우에도 유용하며, 간섭원 반대 방향으로 안테나를 조준할 수 있습니다.
3. 안테나 이득
- 정의: 안테나 이득은 안테나가 신호의 에너지를 얼마나 잘 집중하거나 방향을 조절할 수 있는지를 나타내는 척도입니다. 일반적으로 데시벨(dB) 단위로 측정됩니다. 이득이 높은 안테나는 특정 방향으로 신호를 더 효율적으로 송수신할 수 있지만, 커버리지 영역이 더 좁을 수 있습니다. 이득은 안테나의 물리적 크기와 형태와 관련이 있습니다. 일반적으로 크기가 큰 안테나가 더 높은 이득을 가지지만, 무게와 크기 제한으로 인해 일부 UAV(무인항공기) 응용 분야에는 더 무겁고 부적합할 수 있습니다.
- 전송에 미치는 영향: 드론의 이미지 전송 및 원격 제어와 관련하여, 이득이 높은 안테나는 전송 범위를 늘릴 수 있습니다. 예를 들어, 5dB 이득 안테나는 1킬로미터의 범위를 제공할 수 있지만, 동일한 유형의 10dB 이득 안테나는 이상적인 조건에서 범위를 2킬로미터로 두 배로 늘릴 수 있습니다. 그러나 이득을 높이는 경우, 안테나를 신호 방향에 정확히 맞추어야 그 이점을 최대한 활용할 수 있다는 점을 유의해야 합니다.
4. 빈도 고려사항
- 안테나 - 주파수 관계: 안테나는 특정 주파수에서 작동하도록 설계됩니다. 안테나의 길이와 형태는 송수신하려는 신호의 파장에 맞게 최적화되어 있습니다. 드론 전송에 일반적으로 사용되는 2.4GHz 및 5.8GHz와 같은 주파수의 경우, 안테나 크기가 다릅니다. 2.4GHz 안테나는 5.8GHz 안테나보다 일반적으로 더 긴데, 이는 2.4GHz의 파장이 더 길기 때문입니다.
- 주파수별 안테나: 전송 주파수에 적절히 조정되지 않은 안테나를 사용하면 성능 저하가 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 5.8GHz 영상 전송 시스템에 2.4GHz 안테나를 연결하면 신호가 감쇠되어 범위와 영상 품질이 저하될 수 있습니다. 따라서 드론의 원격 제어 및 영상 전송 시스템에 맞는 주파수용 안테나를 사용하는 것이 필수적입니다.
5. 안테나 배치 및 방향
- 드론에서: 드론에 안테나를 배치하는 것은 매우 중요합니다. 안테나는 모터나 배터리와 같은 다른 부품으로부터의 간섭을 최소화할 수 있는 위치에 있어야 합니다. 멀티로터 드론의 경우, 안테나는 팔 부분이나 프로펠러에 의해 신호가 차단되지 않고 송수신될 수 있는 위치에 배치되는 경우가 많습니다. 드론에서 안테나의 방향도 신호 강도에 영향을 미칩니다. 경우에 따라 비행 방향과 수신기 위치에 따라 신호를 최적화할 수 있도록 안테나가 조절 가능할 수도 있습니다.
- 지상국 - 스테이션: 지상국 안테나의 경우, 지면에서의 높이와 드론에 대한 방향이 신호 수신에 영향을 미칠 수 있습니다. 일반적으로 더 높은 위치에 설치된 안테나는 드론과의 가시선이 더 좋으며, 지상 수준의 간섭 및 장애물의 영향을 줄일 수 있습니다. 지상국 안테나의 방향은 신호 강도를 최대화하기 위해 드론의 일반 비행 경로를 향하도록 조정해야 합니다.
