실내 다이폴 안테나 설치

The Antenna Book에는 실내 안테나에 대한 챕터가 있습니다

미국도 한국과 같이 점점 집합건물에서 생활하는 사람들이 늘어나다 보니, 안테나를 설치하는 것에 대한 부담이 늘어나고 있다고 합니다. 특히 대도시에 사는 사람들이나 주택에 살지만 주위 사람들이 안테나에 민감하게 반응하는 경우에는 많은 어려움을 겪게 되고요. 

실내 천장 모서리를 따라 다이폴 안테나를 설치한 예시

그래서 안테나 북에서는 요런 식으로 안테나를 천장의 모서리를 따라 설치하는 방법에 대한 설명이 있습니다. 특히 HF 대역의 경우에는 건물 정도는 가볍게 투과를 하기 때문에 더욱 유리하다고 하고요. 그래서 혹시나 하는 마음에 저도 테스트를 해보기로 했습니다. 

테스트 시작

어떤 주파수를 사용하는 것이 가장 유리할까 고민하다가, 다음 두 가지를 고려해서 결정하기로 했습니다.

• 안테나 선을 설치하기에 합리적인 주파수여야 한다. (짧아야 한다)
• 가능한한 VHF보다는 HF 대역에 가까워야 한다. (VHF는 건물 투과능력이 떨어진다)

결국 실내에 설치하기 때문에 안테나 선의 길이는 가능한한 짧게 나오면서도 VHF 대역에서 멀리 떨어진 주파수를 골라야 했습니다. 그래서 선택한 것이 24㎒ 였고요. 

밸런에서 나온 전선을 요런 식으로 천장의 모서리를 따라 고정했습니다. 한쪽 길이가 3미터 정도 되어야 하는데 막상 공진 길이를 확인하니 더 짧게 나오더군요. 

SWR도 그럭저럭 나오고, 임피던스도 이상하게 나오진 않아서 만족하고 테스트를 진행했습니다. 

네, 노이즈도 별로 없습니다. 의외로 깔끔하게 나오는데... 문제는 아무도 사용하지 않는지 밴드가 하루종일 죽은 듯이 조용했습니다. ㅠㅠ 

그러면 사람들이 많이 사용하는 주파수로!

7㎒를 테스트해 보기로 했습니다. 신호를 받고 보내고 하는 것이 무전기이니 사람이 있어야 테스트가 가능하니까요. 
각각 10미터에 달하는 전선을 집 천장의 모서리를 따라 요리조리 꺾어 고정한 후 테스트를 진행했습니다. 

24㎒ 보다는 다소... 좋지 않다고 해야 할까요? SWR이 뭔가 완만하지만 간신히 3 아래로 떨어지는 느낌이었습니다. 
그리고 실제로 확인을 시도해 보니... 

두 가지 문제

다음은 10W 출력에서 테스트한 결과입니다. 

잡음의 문제

상당히 심한 잡음이 발생했습니다. 신호대 잡음비(SNR)이 거의 1.05정도라고 해야 할까요? 잡음과 교신음이 거의 차이가 없이 들렸습니다. 이 정도 잡음이 발생하니 스퀄치를 사용해도 교신음만 분리하는 것이 거의 불가능했습니다. 

RFI의 문제

PTT를 누르면 안테나에서 발생한 전자기장이 다시 무전기에 영향을 끼쳐 스피커에 "끼이이이익!!!"하는 소리가 들렸습니다. 이 문제를 해결하기 위해서 RF 쵸크박스도 사용해 보았지만 완전히 줄이는 것이 너무나 어렵더군요. 해결책으로는 더 강력한 RF choke를 사용하고 무전기에 연결된 모든 케이블에 페라이트 쵸크를 설치하는 것이라고 하는데, 일이 점점 커짐을 느꼈습니다. 

결국, 그냥 포기하기로 했습니다. 

교훈

저는 그... 차량용 HF 안테나가 있습니다. 다이아몬드에서 나온 것이요.
몇 달 전에 이 안테나를 이용해서 베란다 교신을 하려고 했기 때문에 이 안테나가 일종의 레퍼런스가 될 수 있습니다. 다이아몬드 차량용 HF 안테나와 비교해서 천장 다이폴 안테나는 효용이 떨어진다는 결론을 내렸습니다. 위에서 말씀드린대로 신호대잡음비가 나쁘고, RFI가 심하게 발생했으니까요. 반드시 실내에서 사용해야 한다면 소형 루프 안테나가 유일한 선택이라는 것이 사실인 듯 합니다. 

결국 안테나는 충분한 공간이 필요한 것 같습니다. 흔히 말하는 근거리장이 제대로 형성될 수 있을 만큼의 공간이 필요하고, 쵸크 등을 이용해서 공통 모드 전류의 완전한 차단도 필요하고요. 그리고 이런 것을 모두 고려하면 결국 안테나는 실외에 설치하는 것이 가장 나은 선택인 것 같습니다. 

개인적으로는 주말 동안 혼자 재미있는 프로젝트를 완수한 느낌입니다. 실패도 노하우가 되기 때문이지요. 직접 해보지 않았다면 안테나 북에 나오는 모든 것이 진리이고 100% 작동한다고 생각했을지 모릅니다. 하지만 확실한 것은, 안테나 북에서 말하는 실내 안테나는, 한국과 같은 철근 콘크리트 구조가 아니라 미국식 목조 건물을 기준으로 한 것이 아닌가 하는 생각이 들었습니다. 목재는 전자기파를 일부 흡수하는 효과가 있기는 하지만 그래도 철근 콘크리트 구조에 비해서는 전자기 간섭 자체는 덜 할 것이니까요. 

그리고, 이번 테스트를 생각해 보면, 20㎒에서 50㎒ 사이 주파수의 경우에는 실내 다이폴 안테나로 어느정도 커버가 가능하지 않을까 하는 생각이 들었습니다. 이 대역에서는 상대적으로 잡음이 매우 적었거든요. 다만 제가 테스트로 선택했던 24㎒ 대역은 태양의 활동이 활발할 때만 제대로 열리는 주파수라서 실험을 위한 주파수 대역을 잘못 선택한 감이 없지 않습니다. 
그러면 다시 시도해 볼 계획이 있냐고요? 아니요 없습니다. 언제나 그렇듯이 사람들이 많이 있는 주파수를 실험해야 실험 성공여부도 확인할 수 있으니까요. 결국 한국에서 실내 안테나는 다소 어렵지 않을까 하는 생각으로 결론을 내리려고 합니다. 

향후 일정

이번에 인터넷을 검색하다 이 제품을 발견했습니다. 

다이아몬드(다이이치 전파공업)의 TMB

바닥에 놓고 자동차 바퀴로 꾸욱 밟아주면 단단하게 고정이 되는 마스크 베이스 입니다. 가격이 너무 비싸서 살까 고민을 하고 있는데, 이 제품이 있다면 제대로 안테나를 전개할 수 있지 않을까 하는 생각이 들었습니다. 사실 최근에 6m 마스트를 주문해 놓은 것이 있는데, 이것과 6m 마스트가 하나 더 있다면 40m 다이폴 안테나를 수평으로 전개하는 것도 꿈이 아니니까요. 

날씨가 따뜻해지면 실외 교신에 주력하며, 다이아몬드의 차량용 HF 안테나를 베란다에서 사용할 방법을 고민해 볼 생각입니다. 지난번 까지는 안테나를 대지에서 80도 정도로 설치 했는데, 다음에는 아예 대지에 평행이 되도록 설치해 볼 생각입니다. 그리고 케이블의 길이도 최적화 시키고 공통 모드 전류도 완전히 차단하는 방법을 고안할 생각입니다. 그리고 나서 어떻게 작동하는지 보고 싶네요. 
현재도 수신은 가능하지만 가능하면 CW 송/수신이라도 가능한 수준으로 만들고 싶습니다.