안테나 이득과 지향성 (Antenna Gain and Directivity)
한 줄 정의: 지향성은 안테나가 특정 방향으로 전력을 얼마나 집중하는지, 이득은 여기에 방사 효율까지 반영한 성능 지표입니다.
쉽게 풀면
안테나는 전파를 모든 방향으로 똑같이 보내지 않고 어떤 방향에 더 많이 보냅니다. 가장 센 방향의 세기를 모든 방향 평균과 비교한 값이 지향성입니다. 실제 안테나는 손실이 있으므로 지향성에 효율을 곱한 값이 이득입니다.
왜 중요한가
통신 거리 계산, 위성·레이더 링크 예산, 안테나 비교에 반드시 쓰이는 숫자입니다. 이득이 높을수록 같은 송신 전력으로 더 멀리 보낼 수 있지만 빔이 좁아집니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"설계한 패치 안테나는 5.8 GHz에서 최대 이득 7.2 dBi, 방사 효율 86%를 나타냈다."
이득 단위와 효율을 함께 제시해 지향성과 손실을 구분한 문장입니다.
조금 더 깊게 보면
지향성 D는 최대 방사 세기를 등방성 방사원의 평균 방사 세기로 나눈 값이며, 이득 G는 방사 효율 η를 곱한 G = ηD로 나타냅니다. 등방성 안테나 기준이면 dBi, 반파장 다이폴 기준이면 dBd를 쓰며 둘은 약 2.15 dB 차이입니다. 개구면 안테나의 이득은 유효 개구면적 A_e와 G = 4πA_e/λ²의 관계를 가집니다. 이득이 높아질수록 반전력 빔폭은 좁아집니다.
주의할 점
방사 패턴은 방향별 세기 분포를 그린 그래프이고, 이득과 지향성은 그 패턴에서 뽑아낸 하나의 숫자 지표입니다. 안테나 이득은 증폭기처럼 전력을 늘리는 것이 아니라 방향을 모으는 것일 뿐입니다.