자유공간

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1. 개요

자유 공간은 전파 전파와 관련된 개념으로, 절대 이득 및 상대 이득 안테나의 전계 강도를 나타내는 수식을 통해 설명된다. 절대 이득 안테나의 전계 강도 E는 $E = {\sqrt{30G_\mathrm{s}P_\mathrm{s}}\over d}$ 로 표현되며, 여기서 G_s는 절대 이득, P_s는 방사 전력, d는 거리를 의미한다. 상대 이득 안테나의 전계 강도 E는 $E = 7{\sqrt{G_\mathrm{r}P_\mathrm{s}}\over d}$ 로 나타내며, G_r은 상대 이득을 나타낸다. 상대 이득은 주로 다이폴 안테나를 기준으로 사용된다.

자유공간

전자기학적 자유 공간

정의	전자기학에서 이상적인 기준 매질
다른 이름	자유 공간 완벽한 진공 진공 고전적 진공
관련 분야	안테나 이론 전자기 간섭 (EMI) 전자기 호환성 (EMC)

물리적 특성

전기장 상수 (ε₀)	8.8541878128(13)×10⁻¹² F⋅m⁻¹ (Farad/m)
투자율 (μ₀)	4π×10⁻⁷ H⋅m⁻¹ (Henry/m) ≈ 1.25663706212(19)×10⁻⁶ H⋅m⁻¹
임피던스 (Z₀)	376.730313668(57) Ω
광속 (c)	299,792,458 m/s (정확히 정의됨)

설명

구성	전하가 없음 전류가 없음
전자기파	선형적, 균일적, 등방성 매질에서 전자기파 전파
유전율 및 투자율	ε₀ (유전율) μ₀ (투자율)
전기 변위장	D = ε₀ E + P (P = 0)
자기장	H = B/μ₀ - M (M = 0)

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1. 개요
2. 전파 전파
- 2.1. 자유 공간에서의 전파 전파
- 2.2. 안테나 이득과 전계 강도
  - 2.2.1. 절대 이득 안테나
  - 2.2.2. 상대 이득 안테나

2. 전파 전파

자유 공간에서 전파는 안테나의 이득에 따라 그 세기가 달라진다. 안테나 이득은 절대 이득과 상대 이득으로 나뉜다. 절대 이득은 등방성 안테나(Isotropic antenna)를 기준으로 하며, 상대 이득은 다이폴 안테나를 기준으로 한다. 절대 이득 안테나의 전계 강도 E는 $E = {\sqrt{30G_\mathrm{s}P_\mathrm{s}}\over d}$ (G_s: 절대 이득, P_s: 방사 전력, d: 거리)로, 상대 이득 안테나의 경우 $E = 7{\sqrt{G_\mathrm{r}P_\mathrm{s}}\over d}$ (G_r: 상대 이득)로 나타낸다.

2.1. 자유 공간에서의 전파 전파

장애물이 없는 이상적인 공간인 자유 공간에서 전파는 다음과 같이 전파된다.

절대 이득 안테나의 전계 강도 E는 다음과 같이 나타낸다.

: $E = {\sqrt{30G_\mathrm{s}P_\mathrm{s}}\over d}$

여기서 G_s는 절대 이득, P_s는 방사 전력, d는 거리를 나타낸다.

상대 이득 안테나의 경우, 전계 강도 E는 다음과 같다.

: $E = 7{\sqrt{G_\mathrm{r}P_\mathrm{s}}\over d}$

여기서 G_r는 상대 이득을 나타낸다.

2.2. 안테나 이득과 전계 강도

자유 공간에서 안테나 이득과 전계 강도 E는 다음과 같은 관계를 가진다.

* 절대 이득 안테나: $E = {\sqrt{30G_\mathrm{s}P_\mathrm{s}}\over d}$ (G_s: 절대 이득, P_s: 방사 전력, d : 거리)
* 상대 이득 안테나: $E = 7{\sqrt{G_\mathrm{r}P_\mathrm{s}}\over d}$ (G_r: 상대 이득)

2.2.1. 절대 이득 안테나

절대 이득 안테나의 전계 강도 E는 다음과 같이 나타낸다.

: $E = {\sqrt{30G_\mathrm{s}P_\mathrm{s}}\over d}$

여기서 G_s는 절대 이득, P_s는 방사 전력, d는 거리를 의미한다.

상대 이득 안테나의 경우 전계 강도 E는 다음과 같다.

: $E = 7{\sqrt{G_\mathrm{r}P_\mathrm{s}}\over d}$

여기서 G_r는 상대 이득을 나타낸다。

2.2.2. 상대 이득 안테나

상대 이득 안테나의 전계 강도 E는 다음과 같이 나타낸다.

: $E = 7{\sqrt{G_\mathrm{r}P_\mathrm{s}}\over d}$

여기서 G_r는 상대 이득, P_s는 방사 전력, d는 거리를 나타낸다. 상대 이득은 주로 다이폴 안테나를 기준으로 한 상대적인 이득 값을 사용한다.