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초보자의 안테나 튜너 공부한 이야기...

6K2HJI|09.09.11|744

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안테나 튜너에 대해서...

무선통신에 대해서 아는 것이 미천한 초보입니다. 좀더 원활한 무선국 운영을 위해서 여기저기 자료를 찾고 여러 오엠님들의 말씀들을 참조하여 공부하며 얻은 내용을 참고로 저와 같은 초보자분들께 조금이나마 도움이 될까 하여 이글을 씁니다. 혹시라도 잘못된 내용이 있을 수 있으니 참고로 봐주시길 바라며 오류가 있다면 고쳐 주시기 바랍니다.

 

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안테나 튜너는 안테나의 성능을 높여 주는 장비는 아니랍니다. 안테나와 무전기 사이에 궁합이 틀어진 경우 이를 조절해 주는 장치라고 합니다. 안테나와 무전기 사이의 궁합이란 무전기에서 만들어진 고주파 전력이 안테나로 잘 전달될수 있는 조건이 되었는지 여부를 판가름 한다는 군요. 무전기에서 출력되는 전파가 공중으로 방출 되려면 두가지 조건이 맞아야 한다는 군요. 첫째는 안테나가 방출하려는 전파의 주파수에 공진되어야 하고, 둘째는 안테나와 무전기 사이의 임피던스가 맞아야 한답니다.

 

안테나가 공진 되려면 잘아시는 대로 송출 하려는 전파의 파장과 깊은 관련이 있습니다. 임피던스는 교류(파동) 신호의 저항 값이라고 보면 되겠지요? 우리가 보통 저항이라하면 고정된 전압치를 갖는 직류에 대한 것이고, 전압치가 변동하는 교류의 경우 저항을 임피던스라고 한다는 군요. 직류의 저항은 전자의 흐름을 방해하는 정도를 나타내는 것으로 비교적 간단하지만 교류의 흐름을 방해하는 요소는 코일과 컨덴서의 결합으로 다소 복잡합니다. 어찌됐건 둘다 저항이니 옴이라고 표현 합니다.

 

코일과 컨덴서로 구성된 공진 회로는 고유의 주파수 특성을 갖는데 송출 하려는 주파수와 공진회로의 주파수가 일치하면 동조되었다 라고 한답니다. 안테나도 일종의 동조 회로라고 합니다. 사실 이 자연계에는 동조회로 천지입니다. 길다랗게 전기줄과 지면 사이에 보이지 안는 컨덴서 성분이 존재 한다네요. 안테나를 설치 했을때 지면과의 높이나 건물 등과의 이격 거리등 여러 조건에 따라 코일 성분과 컨덴서 성분이 변화 하니 공진 점도 달라지고 안테나가 갖는 임피던스도 달라지겠죠. 안테나 튜너는 무전기와 안테나 사이의 임피던스를 조절해 주는 장치라 합니다.

 

안테나 튜너 회로를 참조해보면 이 장치는 기본적으로 코일과 가변 콘데서로 구성되어 있습니다. 설치한 안테나가 원하는 공진 회로를 형성하지 못했다면 별도의 코일과 컨덴서를 동원하여 강제로 맞춰 주는 것이겠죠. MFJ사의 안테나 튜너의 회로를 참조해 보시죠.

http://www.mfjenterprises.com/man/pdf/MFJ-945E.pdf

 

코일을 가운데 두고 양쪽에 가변 콘덴서가 있어서 안테나 쪽과 무전기 쪽의 임피던스를 조절하게 되어 있습니다. 일부 간단한 튜너의 경우 가변 콘덴서가 안테나쪽의 하나만 있는 것도 있습니다만 제가 써보니 별로 좋은 효과를 보지 못했습니다. 양쪽으로 가변 컨덴서가 달린 튜너는 안테나와 무전기 사이에 임피던스 차이가 많이 나더라도 정합을 시켜줄 수 있습니다. 조절 해야할 변수가 많을 수록 자동화 하기 어려우니 오토 튜너는 가변 범위가 조금 제한적입니다. 하지만 수동 튜너는 사람이 보면서 코일과 두개의 가변 콘덴서를 모두 조절 할 수 있으니 사용법이 까다롭긴 해도 조절 범위를 아주 넓게 할 수 있습니다.

 

제가 괜찮은 안테나 튜너를 구해다 달아서 써보니 안테나에 대한 자신감 같은것이 생기더군요. 안테나 설치공간 형편이 않되더라도 안테나 튜너가 있으니 일단 안테나로 방출되지 못하고 역전되는 전력을 최소화 할 자신이 생긴거지요. 물론 역전되지 않는다고 모두 안테나로 방출되는 것은 아니 겠지만 적어도 되돌아오는 전력이 작으니 나머지는 공중 어디로 방출될 가능성은 높은 것이고, 무전기로 타고들어오는 것만은 막을 수 있다는 것이죠.

 

안테나 아날라이져는 안테나의 동조 주파수와 임피던스를 측정하는 장치라고 합니다. 하지만 가격이 너무 높습니다. 안테나의 동조 주파수라도 측정해 보려고 딥-메터 라는 것을 만들어 볼까 합니다. 무전기와 일단 안테나 튜너를 잘 사용하면 큰 무리 없이 안테나와 무전기를 잘 조절할 수 있습니다.

제가 사용해보니 작동법이 조금 까다롭더라도 세밀하게 조절할 수 있는 수동 튜너가 좋더군요. 무전기와 안테나 사이에 수동 튜너를 설치한 경우 송신과 수신에 모두 영향을 줍니다. 간혹 수신시 손실이 있다고 합니다만 안테나와 무전기 사이에 정합이 잘 된 경우 안테나에서 끌어모은 전파를 무전기로 잘 전달 할 수 있으니 다소의 손실은 충분히 상쇄하고도 남음이 있을 거라고 생각합니다. 무전기에 내장되어 있는 자동 튜너는 송신시에만 작동하도록 되어 있다고 하는군요.

 

외장형 튜너의 종류도 많습니다만 제가 생각하는 튜너의 선택시 고려 사항은 다음과 같습니다.

1. 자동 보다는 튜닝 범위도 넓고 세밀한 조절이 가능한 수동 튜너가 좋습니다.

사용법이 다소 까다롭게 느껴지지만 몇번 써보면 어렵지 않습니다. 나중에 사용법에 대한 소감도 적어 보겠습니다.

 

2. 튜닝할수 있는 주파수 대역을 감안한다.

너무 넓은 범위의 튜너보다는 주로 사용할 주파수 대역을 고려하는 것이 좋겠습니다. HF대면 3.5~28Mhz면 충분하겠죠. 자고로 만능이라 해서 좋을 것은 없더라구요. 특히 무선을 취급하는 경우에는 더욱 그렇구요.

3. 튜닝이 가능한 임피던스 범위

무전기에 내장된 오토 튜너의 안테나 측 임피던스 범위는 대략 20~150옴 정도 입니다. 외장 수동 튜너는 10~300옴 정도가 보통입니다. 간혹 600옴까지 가능한 것도 있다 하는데 최대 300옴 정도면 충분할 것 같습니다. 안테나 튜너는 무전기의 출력은 50옴에 맞춰 있는데 안테나의 임피던스가 다르니 이를 맞춰 주는 것이죠.

 

4. T자형 매칭 회로를 사용한 튜너를 선택한다.

가운데 코일을 중심으로 무전기 측과 안테나 측에 바리콘이 달린 튜너가 좋습니다. 코일의 인덕턴스에 달린 로터리 스위치로 밴드를 선택하고 바리콘으로 미세조절을 하는 경우가 대부분 입니다. 간혹 코일의 인덕턴스도 미세조절하도록 롤러 코일이 달린 경우도 있습니다만 고가의 튜너입니다. 이런 튜너는 임피던스 범위가 600옴까지 되더군요. 굳이 고가의 튜너를 고를 필요는 없을 것 같습니다.

 

5. 허용 출력 량은 무전기 출력의 1.5배정도면 충분

무전기 출력은 100와트인데 튜너가 1키로와트 짜리를 쓸 이유는 없겠지요. 비싸기만 하구요. 튜너의 허용 출력은 대개 SSB의 경우와 CW로 표시되어 있는데 CW로 표시되 것이 실제라고 보시면 되겠습니다. SSB의 경우 반송파가 차단되는 것이므로 음성 신호가 있을때만 출력이 나가는 것이니 항상 고래고래 소리 지르진 않을테니 잠깐 잠깐씩 최대 출력에 도달하지만, CW는 키를 누르는 동안에는 지속적으로 최대 출력이 나갑니다. 그래서 CW교신이 DX에 유리한 이유 이기도 하겠죠.

6. 출력량과 반사량을 따로 2개 바늘로 표시하는 것이 좋습니다.

1개 바늘로 SWR과 출력, 반사량을 표시하는 게이지가 붙은 경우 SWR을 한눈에 보기 편하지만 튜닝 할때는 그리 좋진 않더군요. 사실 SWR 값이라는 것이 출력량과 반사량의 비율이라 두가지 측정값이 합쳐져 표시되는 것이죠. 결국 SWR 표시는 보기는 편하지만 두가지 측정값의 오차를 내포하고 있다고 봐도 되겠지요. 투닝 할때는 반사파량 게이지가 최소가 되도록 조절하는 것이니 반사파 게이지만 보고 있으면 됩니다

초보자가 바라본 안테나 튜너는 이정도 입니다. 다음에는 수동 안테나 튜너의 사용법을 올려 보지요.

이 글은 어디까지나 무선통신 초보자가 자습으로 익힌 내용이니 틀린 것이 있을 겁니다. 그냥 참조로 봐 주시고 저같은 초보자에게 조금이나마 도움이 되셨길 바랄 뿐입니다. 여러 오엠님들의 지도편달 부탁드립니다.

73!

De 6K2HJI

제가 가입한 곳이 세군데라 여기저기 변변치 않은 글을 똑같이 올리려니 좀 쑥스럽군요. 제가 사용하는 안테나와 튜너는 모두 HL2SAK 오엠님이 마련해 주신 거라서 이곳에도 사용후기를 올립니다. ^^

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HL2SAK|09.09.11

공부 많이 하셨네요. 역시 공학 박사라 다릅니다. 공부 많이하여 좋은글 많이 올려유.

6K2HJI|09.09.11

어익후~~~ 저는 디지털 쟁이라 잘몰라요. ^^