1. 개요
- 한자어: 공중선(空中線)
- 미국 영어: Antenna (pl. antennae(곤충의 더듬이), antennas(본 항목의 안테나))[1]
- 영국 영어: Aerial (방송 송출용의 커다란 안테나는 mast라고도 함)
각종 무선 기기 및 무선 장비에서 나오는 무선 신호를 전자기파로 송수신하는 기구이다. 흔히 볼 수 있는 라디오, TV, 무선 인터넷 공유기, 휴대폰 등이 모두 안테나를 사용하여 신호를 받는다.
2. 구조와 원리
진공상태나 공기를 매질로 이용한다. 막대기처럼 생긴 안테나는 주로 전자장을, 고리처럼 생긴 안테나는 자기장을 타겟으로 한다고 여기면 된다.지상파 디지털 방송용으로 많이 만드는 옷걸이 안테나 같은 고리형의 루프 안테나는 중고등학교에서 배웠던 발전기의 원리를 생각해 보면 된다.
현대에 이르러서는 아무런 생각 없이 자연스레 쓰는 분위기이지만 이러한 시스템이 구축되기까지는 100여년의 세월이 걸렸다. 야기-우다 안테나는 아직도 현역.
재료로는 알루미늄이 가장 많이 사용된다. 전도도가 높을수록 저항으로 손실되는 전력이 줄고, 녹이 덜 슬수록 더 안정적으로 신호를 받을 수 있겠지만, 그렇다고 금이나 은을 옥상에다가 걸어놀 순 없고(...), 구리는 너무 무겁고 연해서 여름만 되면 휘어버린다. 그러므로 전기가 잘 통하면서 잘 녹슬지도 않으면서 값싸고 튼튼하며 가벼운 알루미늄이 최적의 재료인 것. 다만 가정 기기용 소형 안테나를 알루미늄으로 만들었다가는 구부러져 손상되기 쉽기 때문에 휴대용/간이 탁상용 라디오(FM) 안테나와 V자형으로 갈라진 구형 TV 안테나는 철 또는 크롬 도금 된 구리로 만들어져 있다.
파동의 공진은 파장의 길이에 연관 있으므로, 파장이 긴 신호일수록 안테나도 따라 커진다. 따라서 고주파(=파장이 짧은) 신호를 사용하는 기기일수록 안테나를 작게 만든다. 그래서 TV 안테나는 길고 무선랜용 안테나는 한 뼘도 안 될 정도로 짧다. 1/2파장에서 1/4파장 사이의 길이가 대다수의 안테나에서 정석이다. 요즘 집에서 많이 만드는 옷걸이 안테나는 1/4파장 루프 안테나이다. 외장형 안테나 폰의 판매가 활발했던 2005년까지는 전화를 안정적이게 하기 위해서 안테나를 밖으로 길게 빼냈어야만 했는데, 이것이 그 이유라고 할 수 있다. 지금은 그 당시보다 고주파의 신호를 사용하므로 안테나의 크기가 작아지고, 동시에 휴대폰의 크기가 눈에 띄게 커져서 기기 안에 안테나를 충분히 넣을 수 있는 수준이 되었다.
안테나는 어떻게 설계하냐에 따라 실질적인 전파송수신효율(이를 ERP, Effective radiated power라고 한다)이 크게 달라지는데, 이 때문에 안테나 공학이라는 세부 전공까지 있다. 나방의 더듬이를 보고 안테나의 모양을 설계했다는 이야기가 있지만, 이런 형태의 안테나는 나중에 나온 것. 초기의 안테나는 그냥 적당한 금속 막대기 형태였고, 여기서 발전된 형태인 야기-우다 안테나나 로그-주기 안테나가 곤충의 더듬이 비슷하게 생겼다.
유럽의 일부 방송국은 안테나가 전파를 송수신한다는 점에서 착안해 안테나를 사명이나 브랜드명으로 정하기도 한다.
3. 방사 패턴
3.1. 무지향성(Omni-directional) 안테나
실내용 및 휴대용 TV 방송 송수신, FM 송수신, 중파(AM) 송신, 단파(SW) 라디오 수신용(일부 근거리향 단파송출은 송신용도 무지향이 쓰임) 안테나(rod/telescopic) 등에 사용한다. 수직으로 선 안테나를 위에서 봤을 때, 기점을 중심, 원형으로 퍼져 나가도록 보낸다. 그러나 안테나와 같은 방향의 직선으로는 전파가 퍼져나가지 않으므로, 무지향성이 아니다. 원형으로 전파가 퍼져 나간다고 해도 엄청 멀리 떨어진 데에서 수신하면 그냥 면처럼 날아온다. 멀리 떨어져 있는 건물을 게걸음으로 몇 발자국 옆으로 더 가봤자 똑같은 각도에 놓여진 것처럼 느껴지는 것과 같다.보통 하늘을 향해 높이 솟아 있는 형태를 이루고 있으며 구형 차량의 경우 라디오를 켤 때 쭉쭉 솟아 오르는 안테나가 여기에 해당한다. 차량에 설치되어있는 샤크 안테나는 수신된 전파를 전력의 힘으로 뻥튀기해서 인식하는 역할이다. 괜히 비싼 게 아니다. 안테나에서 받은 신호를 거르고 증폭하는 회로를 구동하기 위한 추가 전력도 들어간다. 대규모 송신용 안테나는 외딴 고지대에 설치하므로 별 영향이 없지만 휴대전화를 오래 사용하면 뇌에 많은 전자파가 쏘이게 된다. 머리가 안테나의 한 면을 통째로 가렸으니까 송신된 양의 절반을 얼굴에 쏘이게 된다. 하지만 애초부터 전자파는 인체에 무해하다.
타이타닉과 같은 모스부호 전신기 시절 배나 전신소(모스부호를 쓰는 시외 도시간 통신시설)에 장착된 안테나는 조금 다른 형태를 하는데, 앞뒤 마스트 사이에 연결된 와이어의 전신기 통신실 바로 위쪽 지점에 통신실로부터 나오는 전선을 연결해 만드는 형태인 T-안테나라는 물건이 쓰였다. 모스부호 통신시 필수시설중 하나였다는듯.
대표적인 형태로는 GP안테나가 있다. 보통 하얀색이며 우뚝 서있다. 간혹가다 길게 뻗은놈은 래디얼이라는 접지 부분이 있다.
3.1.1. 다이폴 안테나
지면에 의한 전도체 효과를 사용하지 않는 안테나3.1.2. 모노폴 안테나
지면을 전도체로 이용하여 다이폴과 같은 효과를 내는 안테나3.2. 지향성 안테나
전파를 한 방향으로 집중시킨 안테나. 위의 Omni-directional 안테나와 달리, 공급한 에너지를 원하는 방향에 집중시킬 수 있으므로 효율이 더 높다. 위성방송용으로 많이 쓰는 카세그레인 안테나, 파라볼라 안테나, 군용 시스템(VHF, UHF등) 안테나, 실외용 지상파 TV 안테나 등 특정 장소를 중심으로 전파해 나가거나 특정 방향의 전파를 집중적으로 송수신하게끔 설계된 안테나를 뜻한다. 중파(AM) 라디오에 내장된 루프 안테나(이른바 ferrite bar)도 지향성 안테나다. 단파 방송 송출용 안테나는 무지향성인 경우도 있지만, 지향성인 경우도 많다. 지향성 안테나로 전파를 보내는 경우 보통 빔으로 쏜다.무지향성 안테나와 달리 전파를 무작위로 퍼트리는 게 아니다. 접시 안테나처럼 금속 반사판이 있거나 주변에 촘촘한 금속제 그물이 펼쳐져 있는 안테나는 99% 지향성 안테나이다. 한 쪽 방향으로 금속 소자가 여럿이 나란히 있어도 99% 지향성 안테나이다. 도중에 차단막이 있을 경우 송수신률이 바닥에 근접한 경우를 느낄 수 있다. 대표적인 형태가 야기-우다 안테나.
4. 대중매체에서의 안테나
- 건담 타입 MS들 대다수는 이마에 V자형 구조물이 붙어있는데 이 물건이 설정상 안테나다. 단순히 장식으로 달아놓은게 아니라고는 해도 전투병기 로서는 뭔가 비효율적인 구조인건 사실. 실제로 대다수의 시리즈에서 치열한 1:1 전투라도 발생하면 높은 확률로 부숴먹는 구조물이다. 물론 건담 Ez-8같은 실용성이 많이 가미된 안테나를 장착한 건담도 있긴 하다. 자세한건 블레이드형 안테나 문서 참조.
- 파이브 스타 스토리에 등장하는 K.A.N의 선행 양산형인 칸 얼리에는 데이터 수집용 안테나가 두부에 2개 붙어있다.
- 열혈최강 고자우라의 적 몬스터 기계화수 중 하나인 라디오 체인저는 달려있는 안테나로 전파공격을 발산한다.
5. 기타
- 집단 규모로 이뤄지는 소매치기에서, 주위의 경찰이나 CCTV, 위험인물 등을 실시간으로 파악하여 공범에게 알리는 인물, 즉 망을 보는 이들을 안테나라고 한다. 보통 2인 1조의 소매치기에서는 제외되지만 3인 이상의 규모에서는 상황을 멀리서 혹은 내려다 볼 수 있는 위치에 안테나를 배치한다. 망을 보는 역할인 만큼 눈이 좋고 머리가 어느 정도 돌아가야 하지만, 대개 노하우가 부족한 신입이나 집단 내에서 어린 축에 속하는 이들이 이 역할을 맡는다. 단, 범행 지휘를 겸하는 경우에는 어느 정도 경험이 있는 사람을 세운다.
이런짓 하느니 그냥 정당하게 일해서 벌자.