위성 안테나 직접 만들기: V-다이폴, QFH, 손에 드는 야기

안테나가 먼저인 이유

좋은 안테나를 단 5만 원짜리 수신기가, 기본 막대 안테나를 단 50만 원짜리 수신기보다 더 잘 듣습니다. 위성 신호는 수백 km 밖에서 몇 와트로 오는 약한 신호라서, 안테나가 모으거나 케이블에서 잃는 1 dB가 깨끗한 사진과 잡음을 가릅니다.

다행히 위성용으로 가장 좋은 안테나들은 싸게 만들 수 있습니다. 금속 막대나 전선, 플라스틱 파이프, 동축 케이블, 그리고 오후 반나절이면 됩니다. 가장 쉬운 것부터 가장 성능 좋은 것까지 세 가지를 소개합니다.

1. V-다이폴: 10분 만에 만드는 137 MHz 기상위성 안테나

길이 약 53 cm 막대 두 개를 가운데에서 120° 벌린 V자로 잇습니다. 동축 케이블의 심선을 한쪽 막대에, 실드(겉 그물)를 다른 쪽 막대에 연결합니다. V를 땅에서 1 m쯤 높이에 수평으로 눕히고, V가 벌어진 쪽이 북쪽이나 남쪽을 향하게 둡니다.

극궤도 기상위성은 북에서 남으로, 또는 남에서 북으로 지나가고, 수평으로 누운 V는 머리 위 하늘을 고르게 듣기 때문에 잘 맞습니다. 비용이 거의 들지 않고, 대부분의 사람이 첫 Meteor-M 사진을 이 안테나로 받습니다. 약점은 낮은 통과입니다. 고도 20° 아래에서는 신호가 약해집니다.

2. QFH: 기상위성용 최고의 전천 안테나

QFH(4선 나선 안테나)는 전선이나 구리관으로 만든 고리 두 개를 세로 파이프에 반 바퀴 비틀어 감은 모양입니다. 137 MHz용은 높이 약 70 cm, 폭 약 30 cm의 비틀린 새장처럼 생겼습니다. 위성이 보내는 원편파를 그대로 받고, 지평선부터 머리 위까지 세기가 거의 일정합니다.

치수는 짐작하지 마세요. QFH 계산기(KF8EEZ 또는 jcoppens 계산기로 검색)에 정확한 주파수, 도체 굵기, 폭 대 높이 비율 약 0.44를 넣어서 구합니다. 두 고리는 일부러 크기가 조금 다릅니다. 밀리미터 정확도보다 좌우 대칭과 튼튼한 연결이 더 중요합니다. 세로로 세우고, 최대한 높이, 집에서 멀리 설치하세요.

QFH는 주말 하루가 걸리지만, 그 대가로 V-다이폴보다 길고 깨끗한 통과를 얻습니다. 특히 위성이 지평선 가까이 낮게 있을 때 차이가 큽니다.

3. 손에 드는 야기: ISS와 아마추어 위성용

야기 안테나는 붐(막대) 위에 소자들을 줄지어 단 것입니다. 뒤에 반사기, 동축 케이블이 연결되는 급전 소자, 앞에 하나 이상의 도파기가 있습니다. 방향성이 있어서 겨눈 쪽은 강하게, 나머지는 약하게 듣습니다. 신호가 더 약한 145 MHz와 435 MHz 아마추어 대역에 딱 필요한 성질입니다.

2 m 대역용 대표적인 수제 안테나는 줄자 야기입니다. 강철 줄자를 잘라 만든 소자 세 개를 PVC 파이프 붐에 답니다. 소자 하나는 1 m 안팎입니다. 길이를 직접 계산하기보다 공개된 설계도(WB2HOL tape-measure beam으로 검색)를 쓰세요. 줄자 폭에 따라 알맞은 길이가 달라지기 때문입니다. 145와 435 MHz를 함께 받는 듀얼밴드 손 야기도 살 수 있고, FM 위성을 손으로 교신할 때의 표준 장비입니다.

손전등처럼 잡으세요. 위성이 떠오르는 곳을 겨누고 하늘을 가로질러 따라가면서 손목을 천천히 돌립니다. 통과 중에 바뀌는 편파가 맞춰져서, 약하던 신호가 또렷해지는 경우가 많습니다.

어떤 것을 만들까?

• 기상위성 사진만: 오늘 밤 V-다이폴로 시작하고, 더 좋은 사진을 원할 때 QFH를 만드세요.
• ISS 음성, SSTV, 아마추어 FM 위성: 손 야기. V-다이폴로도 높은 통과의 ISS는 잡히지만, 야기면 훨씬 쉽습니다.
• 자동 녹음(자는 동안 받는 수신국): QFH나 턴스타일. 아무도 겨눌 필요가 없으니까요.
• 로테이터로 추적: 로테이터에 단 야기가 가장 강한 신호를 줍니다(로테이터 가이드 참고).

신호를 가장 많이 잃는 실수

• 길고 가는 동축 케이블. 435 MHz에서 RG-58 10 m는 신호의 절반쯤을 버립니다. 케이블을 짧게 하거나, 수신기를 안테나 옆에 두고 USB나 네트워크로 컴퓨터까지 끌어오세요.
• 잡음 옆에 설치. 전선이 지나는 벽, LED 조명, 태양광 인버터, 컴퓨터. 집에서 몇 미터 떨어뜨리는 것이 더 좋은 설계보다 효과가 클 때가 많습니다.
• 방수 안 된 연결부. 물이 동축 케이블에 스며들면 천천히 망가집니다. 실외 연결부는 자기융착 테이프로 감싸세요.
• 확인 건너뛰기. 가능하면 NanoVNA 같은 저렴한 안테나 분석기로 SWR을 재세요. 없다면 무언가 바꾸기 전과 후에 통과 두 번을 비교하세요.