케이블과 페라이트 발룬을 이용한 초광대역 모노폴 안테나

Abstract

지하 매질이나 산란체를 탐사하기 위해 사용되는 시추공내 다이폴안테나에서 복사패턴이 비대칭 왜곡현상을 보이는 문제점을 해소하기 위해서 페라이트와 케이블을 이용한 모노폴 안테나를 제안하였다. 시추공내에서 안테나에 급전을 위한 동축케이블은 안테나와 동일축선상에 존재하며 동축케이블의 외부도체는 안테나의 복사패턴을 왜곡하는 원인이 된다. 외부도체의 외곽에는 전선 피복과 지하수로부터 안테나의 절연을 위하여 절연케이스를 사용하며 유전율이 6~7인 화강암과 유전율이 81인 지하수로 차있는 시추공과 그 내부의 안테나는 하나의 전송선 역할을 하게 된다. 페라이트코어는 강자성체로서, 동축케이블의 외부도체에 페라이트를 추가함으로서 외부도체로 가이드되는 에너지에 손실을 주고 동축케이블의 상단부와 절연효과를 얻음으로서 안테나의 발룬을 형성하게 되고 따라서 이상적인 다이폴 안테나와 같은 대칭적 복사형태를 얻을 수 있다. 페라이트를 발룬으로 사용하여 외부도체에 감은 구조를 안테나의 또다른 폴에도 적용함으로서 다이폴 안테나의 구조와 동일하며 좁은 시추공 안에서 신축성있고 반경이 작은 장점이 있다. 급전케이블과 같은 형태의 안테나를 형성하기때문에 큰 구조적 변이를 격지 않음으로서 반사를 줄이는 효과를 얻는다. 시뮬레이션과 측정을 통해서 새로운 구조가 복사패턴의 대칭성을 이루고 안정된 위상과 함께 크기면에서도 10dB가량 향상된 복사를 이룰 수 있음을 확인하였다.