많이들 이야기하십니다.
"SWR 얼마 나왔어요"
처음 듣는 분들한텐 고개가 갸웃할 수 있습니다. (저도 그랬고요)
도대체 SWR이 뭐길래 HAM에서 이 숫자에 민감한 것일까요?
이 글에서는 SWR(Standing Wave Ratio)이란 무엇이고,
왜 이 숫자가 무선통신 장비의 "건강 상태"를 보여주는 중요한 지표인지 알아보겠습니다.
SWR이란 무엇인가?
SWR은 'Standing Wave Ratio'
한국어로는 '정재파비(定在波比)'라고 부릅니다.
말 그대로 '서 있는 파동의 비율'입니다.
전송선로를 따라 이동하는 전파가 안테나로 전달되는 도중에,
일부가 되돌아오면 입사파와 반사파가 만나서 "서 있는 파동(정재파)"을 만들게 됩니다.
* 입사파, 반사파에 대한 글 링크 참조
반사와 매칭 - 신호는 왜 돌아올까? (SWR, 반사계수)
무전기를 통해 송신된 전파 신호는흔히 일방향으로 쭉 나아가 안테나에서 방사될 것이라고 생각합니다.하지만 신호가 다시 송신기로 돌아오는 경우가 있습니다. 이 현상은 산에서 소리쳤을 때
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이 정재파가 만들어내는 최대 전압과 최소 전압의 비율이 바로 SWR입니다.
수식으로는 다음과 같이 표현됩니다.
이 값이 1이라는 뜻은 전압이 어디서나 일정한다는 말이며,
전혀 반사가 없다는 뜻, 즉 임피던스가 완벽하게 매칭되었다는 뜻입니다.
반대로 이 값이 커질수록 반사가 크다는 의미이며,
이는 곧 전력 손실과 송신기 회로에 가해지는 부담을 의미합니다.
왜 SWR이 중요한가? - 안테나와 무전기의 조화
SWR이 중요한 이유는 한마디로
송신기의 전력이 손실 없이 안테나로 잘 전달되었는지를 보여주는 지표이기 때문입니다.
SWR이 1:1이라면 송신전력이 100% 안테나로 전달되어 공중으로 방사된다는 뜻이고,
SWR이 높아질수록 그만큼 에너지가 되돌아와 송신기 내부로 반사된다는 뜻입니다.
예를 들어
SWR이 2:1이라면 전력의 약 11%가 반사되고 있다는 뜻입니다.
이 반사된 전력은 열이 되어 송신기를 데우거나, 출력 회로에 무리를 줄 수 있습니다.
특히 오래 송신을 하는 경우, 높은 SWR은 장비 수명을 줄이는 요인이 됩니다.
HAM에서 안테나를 설치할 때
가장 먼저 SWR을 측정하고, 튜닝하여 낮추는 작업을 합니다.
이는 마치 악기에 줄을 맞춰 조율하듯,
무전기와 안테나 사이의 조화를 이루기 위한 과정이라 볼 수 있습니다.
SWR 수치 해석 - 이 숫자가 말하는 것
| SWR 값 | 해석 | 반사 전력률 | 설명 |
| 1.0:1 | 완벽 매칭 | 0% | 전력이 100% 방사됨 |
| 1.2:1 | 매우 양호 | ~1% | 사실상 손실 없음 |
| 1.5:1 | 양호 | ~4% | 실사용 문제 없음 |
| 2.0:1 | 허용 가능 | ~11% | 조정이 바람직 |
| 3.0:1 이상 | 주의 필요 | ~25% 이상 | 장비 보호 필요 |
이처럼 SWR 수치를 보면 안테나와 장비가 잘 맞는지를
숫자로 알 수 있기 때문에, HAM에서 이 수치를 일종의 안테나 건강 지표처럼 여깁니다.
SWR을 낮추는 방법 - 튜닝의 기술
SWR이 높게 나온다면 어떻게 해야 할까요?
가장 먼저 확인할 것은 안테나의 길이와 높이입니다.
안테나는 특정 주파수에서 공진(resonance)할 때 최적의 임피던스를 갖는데,
길이가 그 주파수에 맞지 않으면 임피던스가 엇나가고, SWR이 높아질 수 있습니다.
이를 조정하는 방법은 다음과 같습니다.
1. 안테나 길이 조절
특히 다이폴(dipole) 안테나처럼 구조가 단순한 경우,
양팔 길이를 조금씩 조절하면서 SWR을 확인하는 방식이 널리 쓰입니다.
* GP 안테나를 만들면서 길이 조절하며 SWR을 낮춘 예시 글
초간단 2M용 GP 안테나 만들기 (HAM)
안테나 자작을 처음 접하면 매우 난감합니다. 저 또한 그랬고요. 아무리 자료를 들여다보아도 직접 만들지 않으면 감이 생기지 않습니다. 제목을 '초간단 GP 안테나 만들기'라 한 것은 직접 만들
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2. 급전 위치 조정
급전점(feed point)의 위치에 따라 임피던스가 달라질 수 있습니다.
* J-pole 안테나의 급전 위치를 조정하며 SWR 맞춘 예시 글
J-pole 안테나 만들기 (HAM)
1. 시작 2. 안테나 본체 2.1 안테나 길이 2.2 안테나 재료 3. 케이블 3.1 커넥터 3.2 케이블 4. 만들기 5. SWR 측정 6. 납땜 후 시험운용 7. 마치며 1. 시작 HAM 자격증은 올해(2022년) 3월에 취득하고 개국신청
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3. 안테나 높이 변경
지면과의 거리도 임피던스에 영향을 줄 수 있습니다.
4. 튜너 사용
임피던스를 일치시키기 위한 장비로,
튜너는 송신기에서 볼 때 부하 임피던스를 조정하여 반사를 막는 역할을 합니다.
측정과 실전 활용
SWR 측정은 어렵지 않습니다.
무전기에 SWR 미터가 내장되어 있거나,
외부 SWR 측정기(SWR 미터 또는 VNA와 같은)를 연결하여 측정합니다.
측정기는 안테나에 연결하며,
입사파와 반사파의 전압을 측정하여 SWR 값을 표시해 줍니다.
측정 결과를 바탕으로 안테나를 튜닝하거나,
튜너를 사용하여 송신기와의 매칭을 조정하면 됩니다.
이 과정을 반복하면서 SWR을 낮추는 것이 바로 안테나 튜닝의 핵심입니다.
* 제가 이전에 썼던 Nano VNA에 관련된 글을 읽으시면 도움이 되실겁니다.
Nano VNA 사용법 (1)
1.VNA 1.1 VNA란? 1.2 Nano VNA 2. Nano VNA 스크린 3. 디스플레이 변경 4. 주파수 범위 설정 5. SOLT 캘리브레이션 6. 실측정 예시 7. 마치며 1. VNA 1.1 VNA란? HAM을 하면서 안테나를 자작하는 경우가 있습니다. 근
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SWR은 무선통신 장비가
얼마나 효율적으로 동작하는지를 보여주는 지표입니다.
이 숫자로 우리는
- 안테나가 잘 설치되었는지,
- 임피던스가 맞는지,
- 전력이 손실 없이 방사되고 있는지를 파악할 수 있습니다.
따라서 HAM 입문자라면 SWR이라는 숫자에 익숙해지고,
안테나 튜닝을 통해 이 숫자를 낮추는 방법을 체득하는 것이
HAM에 대한 첫걸음이 될 수 있다고 생각합니다.