1. PCB 안테나 개요
PCB 안테나 설계는 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB) 위에 구리 도선으로 형성된 안테나를 만드는 과정입니다.
PCB 안테나는 와이어 안테나나 칩 안테나에 비해 제조가 간단하고 비용이 낮아 다양한 무선 통신 장비에서 널리 사용되고 있습니다.
특히, 블루투스, Wi-Fi, Zigbee와 같은 2.4GHz 대역의 무선 통신 시스템에서 주로 사용되며, 소형화와 낮은 비용이 중요한 설계 요소가 됩니다.
PCB 안테나 설계는 안테나의 길이, 패턴 형태, 기판 두께, 접지면(Ground Plane) 배치와 같은 물리적 요소뿐만 아니라, 안테나 급전 방식과 임피던스 매칭 같은 전기적 특성도 중요하게 고려해야 합니다.
예를 들어, MIFA (Meandered Inverted-F Antenna)와 IFA (Inverted-F Antenna)는 제한된 PCB 면적에서 높은 효율을 제공하는 대표적인 형태입니다
PCB 안테나 설계의 핵심은 전기 신호를 전자기파로 변환하여 공중으로 방사하거나, 공중의 전자기파를 다시 전기 신호로 변환하는 안테나의 기본 원리를 이해하는 데 있습니다.
안테나는 전자기파의 전기적 성질을 활용하여 신호를 주고받는데, 특히 안테나의 길이가 전자기파의 파장과 밀접한 관계가 있습니다.
안테나는 특정 주파수에서 가장 효율적으로 동작하는데, 이는 공진 (Resonance)이라고 불리는 현상입니다.
예를 들어, 2.4GHz 대역의 신호는 약 12.5cm의 파장을 가지며, 이를 1/4로 나눈 약 31mm의 길이를 가진 PCB 안테나 설계는 2.4GHz에서 최적의 성능을 발휘할 수 있습니다.
이러한 1/4 파장 안테나는 모노폴(Monopole) 구조로, 기판의 접지면이 이미지 전류를 형성하여 실제로는 1/2 파장 구조와 유사한 동작을 합니다
안테나 피드는 특정 임피던스를 가지며(예: 50Ω), 신호가 전파되는 자유 공간은 377Ω의 임피던스를 갖습니다.
따라서 안테나 설계에서는 이러한 임피던스 차이를 고려해야 합니다.
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2. 안테나 유형
PCB 안테나 설계에서 선택할 수 있는 안테나 유형은 여러 가지가 있으며, 각 유형은 기판의 크기, 가격, 성능 요구 사항에 따라 선택됩니다.
일반적으로 PCB 안테나, 칩 안테나, 와이어 안테나, Inverted-F 안테나 (IFA), Meandered Inverted-F 안테나 (MIFA) 등이 있습니다.
각 안테나 유형은 고유한 특성과 장점을 가지며, 설계 시 애플리케이션의 요구 사항에 맞는 최적의 안테나를 선택하는 것이 중요합니다.
2-1) PCB 안테나 (PCB Antenna)
PCB 안테나는 회로 기판(Printed Circuit Board) 위에 구리 도선으로 직접 형성된 안테나입니다.
즉, 기판 자체가 안테나의 역할을 하는 구조로, 별도의 안테나 부품 없이도 무선 통신이 가능하게 합니다.
일반적으로 2.4GHz 대역에서 많이 사용되며, Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee 같은 무선 통신 장비에서 자주 사용됩니다.
이러한 PCB 안테나는 기판 위에 구리 패턴을 형성하기만 하면 되기 때문에 추가 부품이 필요 없고, 제조 공정이 단순하여 비용이 저렴하다는 장점이 있습니다.
하지만, 안테나의 크기와 패턴, 기판의 두께와 같은 물리적 특성이 전파 성능에 큰 영향을 미치기 때문에 초기 설계가 매우 중요합니다.
예를 들어, 2.4GHz 대역에서 PCB 안테나의 길이는 일반적으로 약 31mm로, 이는 전자기파의 1/4 파장에 해당합니다.
또한, PCB 안테나는 기판의 접지면(Ground Plane)이 중요한 역할을 합니다.
접지면이 충분히 넓어야 전파를 효과적으로 방사할 수 있기 때문에, 공간이 제한된 소형 기기에서는 이러한 접지 설계가 특히 중요합니다.
2-2) 칩 안테나 (Chip Antenna)
칩 안테나는 PCB 안테나와는 달리, 소형화된 부품 형태로 제공되는 안테나입니다.
칩 안테나는 내부에 작은 도체가 여러 번 감긴 형태로, 크기는 작지만 상대적으로 낮은 효율을 보이는 경우가 많습니다.
그럼에도 불구하고 공간이 매우 제한된 기기에서는 유용하게 사용됩니다.
예를 들어, Bluetooth 동글이나 스마트 웨어러블 디바이스 같은 초소형 기기에는 칩 안테나가 필수적입니다.
칩 안테나는 제조사에서 이미 성능이 최적화된 상태로 제공되기 때문에 설계가 비교적 간단하지만, 기판 배치와 접지 패턴이 성능에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
특히, 칩 안테나는 주변의 금속 물체나 다른 회로와의 거리에 민감하기 때문에, 설계 시 이러한 요소를 반드시 고려해야 합니다
2-3) 와이어 안테나 (Wire Antenna)
와이어 안테나는 PCB 위에 패턴을 형성하는 대신, 별도의 금속 와이어를 사용하여 공중으로 돌출된 형태의 안테나입니다.
이 안테나는 공간에 자유롭게 배치할 수 있어, PCB 안테나나 칩 안테나에 비해 상대적으로 높은 방사 효율을 제공합니다.
예를 들어, 드론의 무선 송수신 모듈이나 실외용 무선 제어 시스템에서는 신호 감쇄를 줄이고 방사 특성을 최적화하기 위해 와이어 안테나가 자주 사용됩니다.
하지만, 와이어 안테나는 공간을 많이 차지하고 물리적으로 불안정할 수 있기 때문에 소형 기기에는 적합하지 않습니다.
와이어 안테나의 길이는 일반적으로 동작 주파수의 1/4 파장으로 설정됩니다.
예를 들어, 2.4GHz 대역에서는 약 31mm로 설계하는 것이 일반적입니다.
또한, 와이어 안테나는 주변의 금속 물체나 다른 전자 부품으로부터 충분히 이격되어야 신호 간섭을 줄일 수 있습니다
2-4) Inverted-F 안테나 (IFA)
IFA는 PCB 안테나의 일종으로, “F”자 형태로 구부린 안테나입니다.
이 구조는 수직으로 돌출되지 않고 PCB 표면에 평평하게 배치할 수 있어 소형 기기에 매우 유용합니다.
IFA는 방사 효율이 비교적 높은 편이며, 특히 근거리 무선 통신이나 웨어러블 디바이스에 적합합니다.
안테나의 길이와 접지 패턴을 조절하여 공진 주파수를 정밀하게 맞출 수 있으며, 급전 위치를 쉽게 조절할 수 있어 설계의 자유도가 높습니다.
예를 들어, 스마트 워치나 피트니스 트래커 같은 소형 전자 기기에서는 IFA가 자주 사용됩니다.
그러나, IFA는 구조적으로 복잡할 수 있으며, 접지면의 설계가 성능에 큰 영향을 미치기 때문에 초기 설계가 매우 중요합니다
2-5) Meandered Inverted-F 안테나 (MIFA)
MIFA는 IFA의 변형된 형태로, 안테나의 선로를 구불구불하게 설계하여 더 짧은 길이로 공진을 유도하는 구조입니다.
즉, 제한된 공간에서도 1/4 파장의 공진 효과를 낼 수 있도록 설계된 안테나입니다.
MIFA는 특히 무선 마우스, 키보드, 스마트 리모컨과 같은 소형 전자기기에 널리 사용됩니다.
기본적으로 IFA의 모든 특성을 가지고 있지만, 패턴이 구불구불한 만큼 신호 손실이 발생할 가능성이 있어 정밀한 설계가 필요합니다.
예를 들어, MIFA는 PCB 두께나 기판 재질에 따라 길이를 미세하게 조정해야 최적의 성능을 발휘할 수 있습니다.
일반적으로 FR4 기판에서는 약 7mm에서 12mm 정도의 길이로 설계됩니다
PCB 안테나 설계 시 다양한 안테나 유형을 이해하는 것은 매우 중요합니다. 각 안테나의 구조와 특성을 명확히 파악하고, 설계 시 요구되는 성능과 공간 제약을 충분히 고려하여 최적의 안테나를 선택하는 것이 좋은 PCB 안테나 설계의 핵심입니다
3. PCB 안테나 설계 기본 원칙
PCB 안테나 설계는 단순히 기판 위에 구리 패턴을 배치하는 것만으로 끝나지 않습니다.
신호를 안정적으로 전송하고 수신하기 위해서는 안테나의 길이, 급전 방식, 임피던스 매칭, 접지면 설계, 그리고 밀폐 구조물의 영향을 종합적으로 고려해야 합니다.
이 모든 요소가 맞물려 안테나의 성능을 결정하기 때문에, 설계 초기 단계부터 꼼꼼한 계획이 필요합니다.
3-1) 안테나 길이와 주파수 관계
PCB 안테나 설계에서 안테나의 길이는 전파의 파장과 밀접한 관계가 있습니다. 전파가 이동하는 거리는 주파수에 따라 달라지는데, 이를 파장(λ)이라고 합니다.
파장은 주파수(f)와 전파 속도(c)로 계산할 수 있으며, 그 관계는 다음과 같습니다.
λ= c / f
여기서 c는 약 300,000,000 m/s (진공 중 빛의 속도)이며, f는 신호의 주파수입니다.
예를 들어, 2.4GHz 신호의 파장은 다음과 같이 계산됩니다.
λ = 300,000,000 m/s / 2,400,000,000 Hz = 0.125 m = 12.5 cm
하지만, PCB 안테나 설계에서는 보통 1/4 파장 길이의 안테나를 많이 사용합니다.
이는 접지면과 결합하여 반사된 신호가 마치 1/2 파장 안테나처럼 동작하게 하기 때문입니다.
2.4GHz 대역의 1/4 파장은 약 31mm로, 일반적인 블루투스와 Wi-Fi 장비에 자주 사용됩니다.
또한, 기판의 유전율(예: FR4는 약 4.3)과 두께에 따라 전파의 속도가 줄어들기 때문에, 실제 안테나의 길이는 이론적인 1/4 파장보다 짧아야 합니다.
이를 고려하여 설계해야 최적의 성능을 얻을 수 있습니다.
3-2) 급전 방식 및 임피던스 매칭
PCB 안테나 설계에서 안테나가 효율적으로 신호를 방사하거나 수신하기 위해서는 전력 손실이 최소화되어야 합니다.
이를 위해 50Ω 특성 임피던스로 급전하는 것이 일반적입니다.
대부분의 RF 회로, 트랜스미터, 리시버가 50Ω 임피던스를 기본으로 설계되기 때문입니다.
① 급전 방식 (Feed Method)
- 직접 급전 (Direct Feed): 안테나 패턴과 RF 회로가 직접 연결되는 방식입니다.
구조가 간단하고 손실이 적지만, 기판의 두께와 패턴에 따른 임피던스 변화에 민감합니다. - 전송선 급전 (Transmission Line Feed): 기판 위에 마이크로스트립이나 코플래너 웨이브가이드(CPW)로 설계된 50Ω 전송선을 통해 급전하는 방식입니다.
전송선의 폭과 기판 두께가 정확히 계산되어야 신호 손실을 줄일 수 있습니다.
② 임피던스 매칭 (Impedance Matching)
- 안테나와 RF 회로의 임피던스가 일치하지 않으면 신호가 반사되어 전송 효율이 떨어지게 됩니다.
이를 방지하기 위해 PI 네트워크, L 네트워크, T 네트워크와 같은 매칭 회로를 사용하여 안테나의 임피던스를 조정합니다. - 스미스 차트를 활용하여 필요한 인덕턴스와 커패시턴스를 계산하여 매칭 네트워크를 설계할 수 있습니다.
3-3) 접지면(Ground Plane) 설계 고려사항
PCB 안테나 설계에서 접지면(Ground Plane)은 단순한 회로 기판의 일부분이 아니라, 안테나의 성능에 큰 영향을 미치는 중요한 요소입니다.
① 접지면 크기
- 접지면이 넓을수록 안테나의 효율이 높아지지만, 너무 넓으면 전파의 패턴이 왜곡될 수 있습니다.
- 일반적으로 1/4 파장 안테나는 접지면의 크기에 민감하므로, 설계 초기 단계에서 최적의 접지 크기를 설정하는 것이 중요합니다.
- 예를 들어, MIFA는 일반적으로 약 11mm × 7mm의 크기를 권장합니다.
② 접지면 패턴
- 접지면은 단순히 넓기만 하면 되는 것이 아니라, 안테나의 전자기파가 반사될 수 있는 구조여야 합니다.
- 접지면에 구멍(Via)이나 슬롯이 있으면 신호가 누설되거나 반사파가 왜곡될 수 있습니다.
- 접지면 가장자리를 따라 커패시터를 배치하면 고주파 노이즈를 효과적으로 억제할 수 있습니다.
3-4) 밀폐 구조물의 영향
PCB 안테나 설계에서 안테나가 플라스틱, 금속 케이스 또는 기타 전자 부품에 의해 둘러싸여 있으면 성능이 크게 저하될 수 있습니다.
이러한 구조물은 전파의 전개를 방해하거나 반사하여 공진 주파수를 변경시킬 수 있습니다.
① 플라스틱 케이스
- 플라스틱은 전파의 유전율을 변화시켜 안테나의 길이를 조정해야 할 수 있습니다.
- 일반적으로 플라스틱 케이스는 안테나의 공진 주파수를 약 100~200MHz 낮출 수 있습니다.
② 금속 구조물
- 금속은 전자기파를 반사하거나 흡수하여 안테나의 성능을 크게 저하시킬 수 있습니다.
- 금속 케이스 내부에 안테나를 배치해야 하는 경우, 안테나와 금속 간의 거리를 충분히 확보하거나, 안테나 주위에 노이즈 차단 소재를 사용하여 전자기 간섭(EMI)을 줄일 수 있습니다.
PCB 안테나 설계는 단순한 패턴 설계에서 끝나는 것이 아니라, 안테나의 길이, 급전 방식, 접지면, 그리고 밀폐 구조물의 영향을 종합적으로 고려해야 합니다.
이러한 요소들을 잘 이해하고 최적화하는 것이 PCB 안테나 설계의 핵심입니다.
4. 안테나 성능 지표 5개
PCB 안테나 설계를 할 때는 단순히 모양만 신경 쓰는 것이 아니라, 신호를 얼마나 효율적으로 방사하고 수신할 수 있는지, 즉 성능을 나타내는 여러 가지 지표를 함께 고려해야 합니다.
대표적인 안테나 성능 지표로는 반사 손실 (Return Loss), 대역폭 (Bandwidth), 방사 패턴 (Radiation Pattern), 이득 (Gain), 그리고 복사 효율 (Radiation Efficiency)이 있습니다.
이 지표들은 안테나의 전파 특성과 통신 품질을 직접적으로 결정하므로, 설계 초기부터 꼼꼼하게 계산하고 테스트해야 합니다.
4-1) 반사 손실(Return Loss)
PCB 안테나 설계에서 반사 손실은 안테나로 공급된 전력이 얼마나 효율적으로 방사되는지를 나타내는 지표입니다.
신호가 안테나로 들어왔을 때, 안테나가 이 신호를 전파로 얼마나 잘 변환하여 방사하는지를 나타내며, 단위는 dB(데시벨)로 표현됩니다.
① 정의: 반사 손실(𝑅𝐿)은 안테나로 전달된 신호 중 반사되지 않고 실제로 방사된 비율을 나타냅니다.
② 계산식과 안테나에서 반사된 반송 손실 및 전력 표
만약 안테나가 완벽하게 50Ω으로 매칭되어 있으면 반사파가 거의 발생하지 않아 반사 손실이 매우 큽니다.
보통 10dB 이상의 반사 손실이 좋은 안테나의 기준으로 여겨지며, 이는 입력 신호의 약 90%가 실제로 방사된다는 의미입니다.
반면, 반사 손실이 낮다는 것은 대부분의 신호가 안테나로부터 반사되어 다시 회로로 되돌아갔다는 뜻입니다.
안테나의 반사 손실(S11)은 데시벨(dB) 단위로 표현되며, 일반적으로 음수 값으로 표시됩니다.
이는 안테나가 전송 라인과 얼마나 잘 매칭되어 있는지를 나타냅니다.
일반적으로 반사 손실이 10dB 이상(S11 ≤ -10dB)이면 충분히 적절한 성능을 보이는 것으로 평가됩니다.
반사 손실 값과 안테나에서 반사되는 전력 비율 간의 관계를 확인할 수 있습니다.
예를 들어 반사 손실이 10dB일 경우, 입사된 신호의 90%가 안테나로 전달되어 방사되고, 반사되는 신호는 10%에 불과합니다.
4-2) 대역폭(Bandwidth)
PCB 안테나 설계에서 안테나의 대역폭은 안테나가 안정적으로 신호를 주고받을 수 있는 주파수 범위를 의미합니다.
쉽게 말해, 안테나가 얼마나 넓은 주파수 범위에서 효율적으로 동작할 수 있는지를 나타내는 지표입니다.
대역폭은 일반적으로 안테나의 반사 손실 (Return Loss)이 특정 임계값(보통 -10dB) 이하인 범위로 정의됩니다.
이는 안테나가 입력된 신호의 최소 90%를 외부로 방사할 수 있는 주파수 범위를 의미합니다.
2.4GHz 대역의 PCB 안테나는 보통 약 80MHz의 대역폭을 가지며, 이는 2.400GHz에서 2.4835GHz 사이의 주파수를 포함합니다.
예를 들어, 마우스에 사용되는 2.4GHz 안테나를 생각해 보겠습니다.
마우스는 다양한 환경에서 사용됩니다.
나무 책상, 금속 책상, 플라스틱 테이블, 심지어 손이 가까이 있는 경우에도 통신이 안정적이어야 합니다.
이런 경우, 안테나가 처리할 수 있는 대역폭이 넓을수록 이러한 환경 변화로 인한 튜닝 변화(Detuning)에도 더 잘 견딜 수 있습니다.
실제로, 위의 그래프에서 2.33GHz에서 2.55GHz 사이의 주파수에서 반사 손실이 -10dB보다 낮기 때문에, 이 안테나의 유효 대역폭은 약 200MHz가 됩니다.
이는 일반적인 2.4GHz 대역(약 80MHz)보다 훨씬 넓은 범위입니다.
넓은 대역폭은 환경 변화에도 신호 손실을 줄이는 데 큰 도움이 됩니다
4-3) 방사 패턴 (Radiation Pattern)
PCB 안테나 설계에서 안테나의 방사 패턴은 안테나가 전파를 어떤 방향으로 얼마나 강하게 방사하는지를 나타낸 것입니다.
쉽게 말해, 안테나가 신호를 내보낼 때 전파가 특정 방향으로 집중되는지 아니면 모든 방향으로 고르게 퍼지는지를 보여주는 일종의 지도로 생각할 수 있습니다.
안테나가 모든 방향으로 동일하게 전파를 방사하지 않는 이유는 물리적인 구조, 설치 환경, 급전 방식에 따라 전자기파가 특정 방향으로 더 강하게 방사되거나 약해질 수 있기 때문입니다.
안테나의 방사 패턴은 단순히 신호의 세기뿐만 아니라, 통신 범위와 연결 안정성에도 큰 영향을 미칩니다.
등방성 다이폴 안테나는 안테나 축에 대해 수직인 평면에서 균일하게 신호를 내보내지만, 실제 안테나는 그렇지 않습니다.
PCB 안테나의 경우, 신호가 고르게 퍼지지 않고 특정 방향으로 더 강하거나 약하게 방사됩니다.
위의 그림에서 보듯이 안테나가 보내는 신호의 세기를 측정한 결과가 나오는데, 완벽한 원형이 아니라 울퉁불퉁한 형태입니다.
이것은 안테나가 모든 방향으로 균일하게 신호를 보내지 않기 때문입니다.
따라서 안테나를 제대로 배치하려면 이런 방사 패턴을 고려하는 것이 중요합니다!
방사 패턴은 안테나의 성능을 결정짓는 핵심 요소 중 하나입니다.
단순히 강한 신호를 내보내는 것뿐만 아니라, 그 신호가 어떤 방향으로 어떻게 퍼지는지를 이해하는 것이 중요한 이유입니다.
이는 최종 제품의 통신 범위와 안정성에 직접적인 영향을 미치기 때문에, PCB 안테나 설계 시 반드시 고려해야 하는 중요한 요소입니다
4-4) 이득 (Gain)
PCB 안테나 설계에서 안테나의 이득(Gain)은 안테나가 특정 방향으로 얼마나 강한 신호를 내보낼 수 있는지를 나타내는 중요한 성능 지표입니다.
쉽게 말해, 같은 입력 신호가 주어졌을 때, 안테나가 전파를 얼마나 효율적으로 방사하는지를 나타내는 값입니다.
안테나의 이득은 통신 거리와 신호 품질에 직접적인 영향을 미칩니다.
이득이 높은 안테나는 같은 전력으로 더 멀리 신호를 보낼 수 있으며, 더 먼 거리에서 약한 신호를 수신할 수도 있습니다.
이는 특히 와이파이 공유기, 드론 컨트롤러, 장거리 무선 통신 장비에서 매우 중요한 요소입니다.
예를 들어, 집 안에서 와이파이 신호가 멀리까지 닿도록 하려면 이득이 높은 안테나가 필요합니다.
반면, 블루투스 이어폰처럼 짧은 거리에서 안정적인 통신이 필요한 경우에는 상대적으로 이득이 낮은 안테나가 더 적합할 수 있습니다.
안테나의 이득은 단순히 신호의 세기를 나타내는 것이 아니라, 신호를 얼마나 집중적으로 특정 방향으로 내보낼 수 있는지를 보여줍니다.
모든 방향으로 고르게 신호를 방사하는 대신, 특정 방향으로 신호를 모아 더 멀리 전송할 수 있다면 그만큼 이득이 높은 안테나입니다.
① 무지향성 (Omnidirectional)
- 모든 방향으로 고르게 신호를 방사합니다.
- 일반적으로 이득이 낮고, 근거리 통신에 적합합니다.
- 예시: 와이파이 공유기, 블루투스 이어폰
② 지향성 (Directional)
- 특정 방향으로 집중적인 신호를 방사합니다.
- 이득이 높고, 장거리 통신에 적합합니다.
- 예시: Yagi-Uda 안테나, 파라볼라 안테나
예를 들어, 일반적인 PCB 안테나 설계에서는 약 2dBi의 이득을 가지는 경우가 많습니다.
이는 등방성 안테나보다 약 1.6배 더 강한 신호를 방사할 수 있다는 의미입니다.
반면, Wi-Fi 공유기에 사용되는 다이폴 안테나는 약 2.15dBi에서 5dBi의 이득을 가지며, 지향성 안테나는 경우에 따라 10dBi 이상의 높은 이득을 가질 수도 있습니다.
안테나의 이득은 단순한 숫자가 아니라, 실제로 통신 품질과 범위를 결정하는 중요한 요소입니다.
같은 전력으로 더 먼 거리까지 신호를 보내거나 더 약한 신호를 수신할 수 있기 때문에, 안테나 설계 시 반드시 고려해야 할 핵심 성능 지표입니다.
4-5) 복사 효율 (Radiation Efficiency)
안테나로 전달된 신호가 모두 전파로 방사되는 것은 아닙니다.
신호가 안테나로 들어온 후 전자기파로 변환되는 과정에서 일부는 열로 소모되거나 기판의 손실로 사라질 수 있습니다.
복사 효율이 높다는 것은 이러한 손실이 적고, 대부분의 전력이 실제로 전파로 변환되었다는 뜻입니다.
예를 들어, 복사 효율이 100%인 안테나는 입력된 모든 전력이 손실 없이 전파로 방사되는 이상적인 상태를 의미합니다.
반면, 복사 효율이 50%라면 입력된 전력의 절반만 전파로 방사되고 나머지 절반은 기판이나 도체에서 손실된다는 뜻입니다.
① 복사 효율에 영향을 주는 요소
- 기판의 유전 손실
안테나가 형성된 PCB 기판의 재질에 따라 전파 손실이 달라집니다.
예를 들어, FR4와 같은 일반적인 PCB 재질은 약 4.3의 유전율을 가지며, 이로 인해 전자기파가 기판을 통과할 때 유전 손실이 발생합니다.
고주파에서 유전 손실이 더 커지므로, 고주파 안테나는 일반적으로 저손실 (Low Loss) 기판을 사용하는 경우가 많습니다. - 도체 손실
안테나를 형성하는 구리 패턴에서도 신호가 일부 열로 변환되어 손실됩니다.
패턴이 얇거나 좁으면 전류 밀도가 높아져 더 많은 손실이 발생할 수 있습니다.
특히, PCB 기판의 표면이 거칠면 도체 손실이 더 커질 수 있습니다. - 근처의 금속 구조물
안테나 주변에 배터리, 메탈 케이스, 또는 다른 전자 부품이 있으면 전자기파가 반사되거나 흡수되어 효율이 떨어질 수 있습니다.
예를 들어, 금속 케이스 안에 안테나가 있는 경우 복사 효율이 크게 저하될 수 있습니다. - 접지면의 크기
접지면이 너무 작거나 불규칙한 형태이면 안테나의 복사 효율이 떨어질 수 있습니다.
일반적으로 접지면이 클수록 복사 효율이 높아집니다.
PCB 안테나 설계에서 복사 효율은 단순히 신호의 세기를 나타내는 것이 아니라, 안테나의 전력 손실을 직접적으로 반영하는 중요한 지표입니다.
안테나 설계 시 초기부터 복사 효율을 고려해야 최적의 성능을 얻을 수 있습니다.
이 다섯 가지 안테나 성능 지표는 단순히 신호를 잘 방사하는지 여부뿐만 아니라, 실제 기기에서의 통신 품질과 배터리 수명에도 직접적인 영향을 미칩니다.
따라서 PCB 안테나 설계 시에는 단순히 물리적인 형태만 고려할 것이 아니라, 이들 성능 지표를 종합적으로 고려하여 최적의 안테나를 설계하는 것이 중요합니다.