▲ 즈쥔 쟝 교수

중국 칭화대 연구진이 무인비행시스템(UAVs·unmanned aerial vehicles)과 위성간에 효율적인 통신이 가능한 소형 안테나를 개발했다.

‘IEEE 스펙트럼‘에 따르면 칭화대 '즈쥔 쟝(Zhijun Zhang)' 연구팀은 안테나의 방사 패턴 모드를 변경하는 방식으로, 위성 통신과 지상 통신을 효율적으로 할 수 있는 '군도(sabre)' 형태의 안테나 기술을 개발했다. 연구팀은 연구 성과를 전문 저널인 ’IEEE Transactions on Antennas and Propagation‘에 발표했다.

일반적으로 무인비행 시스템 또는 드론은 고속 비행을 위해 항공역학적으로 저항이 적으면서도 전파 커버리지가 넓은 소형의 안테나를 탑재하기를 원한다.

하지만 전통적으로 군도 형태의 안테나는 가운데가 뻥뚫린 '도넛' 형태의 방사 패턴을 만들어낸다. 도넛 형태의 방사 패턴은 지상과 공중간 커뮤니케이션에는 유리하지만 가운데 부분에는 전파가 도달하지 않는 '맹점(blind spot)'이 생기기때문에 UAV와 위성간 통신이 힘들다.

이 문제를 해결하기 위해 칭화대 연구팀은 지상과의 통신 뿐 아니라 위성 통신에도 적합한 안테나 개발에 나섰다. 안테나 바로 윗부분에 맹점이 생기지 않도록 군도 형태의 신종 안테나를 새롭게 설계해 위성 통신도 원활하게 할 수 있도록 했다.

새로 개발한 안테나 기술은 2개의 금속 방사체(radiator)를 통합했다. 첫 번째 방사체는 지상과 직각을 유지하면서 전방향 전파 패턴이 가능한 모노폴(monopole)이고, 두번째 방사체는 지상과 수평을 유지하면서 측면 전파 패턴이 가능한 다이폴(dipole)이다. 다이폴은 안테나의 맹점을 보완한다. 2개의 방사체 가운데 통신 환경에 따라 통신 모드를 변경할 수 있기 때문에 지상 통신과 위성 통신이 모두 가능하다는 것. 연구팀은 ‘캐패시터 부하효과(capacitor loading effect)’ 덕분에 안테나의 사이즈도 줄일 수 있다고 설명했다.