Dipole Gain - dBd

정의

설명

원리

1. 한쪽 방향에서는 두 소스의 위상이 서로 강화(Constructive)되어 더 큰 방사 이득을 만든다.

2. 반대 방향에서는 위상이 상쇄(Destructive)되어 방사가 거의 사라진다.

3. 이로 인해 8자(Figure-8) 형태의 지향성 패턴이 만들어지고, 특정 각도에서 이득(dB)이 극대화, 최소화 된다.

4. Gain은 절대 전력/압력 크기가 아니라, 등방성(Isotropic) 소스 대비 상대적인 이득(dBi 또는 dB 기준)으로 표현된다.

구조

이상적 Dipole 방사 패턴

G(θ) ∝ cos(θ)

• θ : 소스 축을 기준으로 한 방사 각도

• 앞뒤로 대칭, 측면(90°)에서 0이 된다.

최대 이득

G_max ≈ 2.15 dBi

• 음향 Dipole의 경우에도 동일한 원리로 정면(0°/180°)에서 최대, 측면에서 최소가 된다.

Dipole의 파워 패턴

Power(θ) ∝ cos²(θ)

• 전력 패턴은 cos²(θ) 형태로 표현한다.

• 이 식은 방향별 방사 강도를 직관적으로 표현한다.

Figure-8 패턴 구조

최대 이득: θ = 0°, 180°
무방사(Null): θ = 90°, 270°

예시

음향(스피커, 진동체)

• 스피커가 양쪽으로 반대 위상으로 움직일 때, 공기 압력이 앞뒤로 대칭적인 Figure-8 패턴을 형성한다.

• 서브우퍼 설계에서 카디오이드 배열을 만들기 위해 Dipole 원리를 응용한다.

• 파티클 기반 음향 시뮬레이션에서 Dipole Source 모델을 사용해 물체의 앞뒤 압력 방사를 예측한다.

마이크 지향성

• Ribbon 마이크는 구조적으로 Dipole 방식이기 때문에 기본 페턴이 Figure-8이며, 측면음 제거가 매우 강하다.

• 앰비언스 레코딩에서 M-S(Mid-Side)매트릭스가 Dipole 패턴을 기반으로 공간 정보를 추출한다.

안테나(전자기)

• 반파장 다이폴 안테나는 기본적인 Figure-8 패턴을 가지며, 최대 이득은 약 2.15 dBi다.

• 전파가 특정 방향으로 강하게 방사되는지 평가할 때 Dipole Gain이 기준 지표로 사용된다.

게임, 공간 음향

• UE/Wwise에서 파티클 기반 소스나 MetaSound에서 지향성 에뮬레이션을 구성할 대 Dipole 모델을 사용하면 실제 물리음을 더 정확히 재현할 수 있다.

• 총기, 바람 충격 등 앞뒤가 있는 소스의 방사 특성을 재현하는 데 Dipole Gain 수식이 사용된다.