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アンテナの基本原理

アンテナの基本原理は、高周波電流が周囲に変化する電界と磁界を生成することです。マクスウェルの電磁場の理論によれば、「電場の変化は磁場を生成し、磁場の変化は電場を生成する」となります。励起が継続すると、無線信号の伝播が実現します。

ゲイン係数

アンテナの総入力電力の比は、アンテナの最大利得係数と呼ばれます。これは、アンテナの指向性係数よりも、アンテナの総 RF 電力の有効利用をより包括的に反映したものです。そしてデシベルで表されます。アンテナの最大利得係数は、アンテナ指向性係数とアンテナ効率の積に等しいことが数学的に証明できます。

アンテナの効率

アンテナに入力される有効電力に対するアンテナから放射される電力（つまり、電磁波部分を効果的に変換する電力）の比率です。常に 1 未満です。

アンテナ偏波

電界ベクトルの方向が一定の法則に従って静止または回転する場合、電磁波は空間を伝わり、これは偏波と呼ばれ、アンテナ偏波または偏波とも呼ばれます。通常、平面偏波（水平偏波と垂直偏波を含む）、円偏波、楕円偏波に分類できます。

偏光方向

偏光した電磁波の電場の方向を偏光方向といいます。

偏光面

偏波した電磁波の偏波方向と伝播方向によって形成される面を偏波面といいます。

垂直偏波

多くの場合、地球を標準面とする電波の偏波。偏波面が地球の法線面（鉛直面）に平行な偏波を垂直偏波といいます。その電場の方向は地球に対して垂直です。

水平偏波

地球の法線面に対して垂直な偏波を水平偏波といいます。その電場の方向は地球と平行です。

偏光面

電磁波の偏光方向が一定の方向にある場合、それは平面偏光と呼ばれ、直線偏光とも呼ばれます。平面偏光は、地球に平行な電場の成分 (水平成分) と地球の表面に垂直な電場の成分で取得でき、その空間振幅は任意の相対的な大きさを持ちます。垂直偏波と水平偏波はどちらも平面偏波の特殊なケースです。

円偏波

電波の偏波面と測地法線面とのなす角度が0度から360度まで周期的に変化するとき、つまり電界の大きさは変化せず、時間とともに方向が変化し、電界ベクトルの端の軌跡は変化します。伝播方向に垂直な平面上に円として投影されることを円偏波と呼びます。円偏波は、電場の水平成分と垂直成分の振幅が等しく、位相差が 90°または 270°の場合に得られます。円偏光。偏光面が時間とともに回転し、電磁波の伝播方向と右螺旋の関係にある場合、それを右円偏光と呼びます。逆に、左スパイラルの関係であれば、左円偏波となります。

楕円偏光

電波の偏波面と測地法線面との角度が0から2πまで周期的に変化し、電場ベクトルの端の軌跡を伝播方向に垂直な面に楕円として投影したとき、それを楕円といいます。二極化。電場の垂直成分と水平成分の振幅と位相が任意の値を持つ場合（2つの成分が等しい場合を除く）、楕円偏光を取得できます。

長波アンテナ、中波アンテナ

これは、長波帯および中波帯で動作する送信アンテナまたは受信アンテナの総称です。長波および中波は地上波および空波として伝播し、電離層と地球の間で継続的に反射されます。この伝播特性によれば、長波および中波アンテナは垂直偏波を生成できる必要があります。長波・中波アンテナでは、垂直型、逆L型、T型、傘型の垂直地上アンテナが広く使われています。長波および中波アンテナには、適切な地上ネットワークが必要です。長波および中波アンテナには、有効高が小さい、放射抵抗が低い、効率が低い、通過帯域が狭い、指向性係数が小さいなど、多くの技術的問題があります。これらの問題を解決するために、アンテナ構造は非常に複雑で非常に大型になることがよくあります。

短波アンテナ

短波帯で動作する送信アンテナまたは受信アンテナを総称して短波アンテナと呼びます。短波は主に電離層で反射された空波によって送信され、現代の長距離無線通信の重要な手段の 1 つです。短波アンテナにはさまざまな形式がありますが、最も広く使用されているのは、対称アンテナ、同相水平アンテナ、二重波アンテナ、アンギュラー アンテナ、V 字型アンテナ、ひし形アンテナ、フィッシュボーン アンテナなどです。長波アンテナと比較して、短波アンテナには、有効高さが高く、放射抵抗が高く、効率が高く、指向性が良く、利得が高く、通過帯域が広いという利点があります。

超短波アンテナ

超短波帯で動作する送受信アンテナを超短波アンテナと呼びます。超短波は主に空間波によって伝わります。この種のアンテナには多くの形式があり、その中で最もよく使用されるのは、ヤキ アンテナ、皿コニカル アンテナ、ダブル コニカル アンテナ、「バット ウィング」テレビ送信アンテナなどです。

マイクロ波アンテナ

メートル波、デシメートル波、センチメートル波、ミリ波の周波数帯域で動作する送信アンテナまたは受信アンテナを総称してマイクロ波アンテナと呼びます。マイクロ波は主に空間波の伝播に依存しており、通信距離を伸ばすためにアンテナを高く設置します。マイクロ波アンテナでは、パラボロイド アンテナ、ホーン パラボロイド アンテナ、ホーン アンテナ、レンズ アンテナ、スロット アンテナ、誘電体アンテナ、ペリスコープ アンテナなどが広く使用されています。

指向性アンテナ

指向性アンテナは、1 つまたは複数の特定の方向に特に強く電磁波を送受信し、他の方向への電磁波の送受信はゼロまたは非常に小さいアンテナの一種です。指向性送信アンテナを使用する目的は、放射電力の有効利用を高め、機密性を高めることです。指向性受信アンテナを使用する主な目的は、耐干渉能力を高めることです。

無指向性アンテナ

小型通信機などに使われるホイップアンテナなど、全方向に均一に電磁波を放射または受信するアンテナを無指向性アンテナといいます。

広帯域アンテナ

指向性、インピーダンス、偏波特性が広帯域にわたってほぼ一定であるアンテナを広帯域アンテナと呼びます。初期の広帯域アンテナにはロンバスアンテナ、Vアンテナ、ダブルウェーブアンテナ、ディスクコーンアンテナなどがあり、新しい広帯域アンテナには対数周期アンテナなどがあります。

アンテナを調整する

非常に狭い周波数帯域のみで所定の指向性を持つアンテナを同調アンテナまたは同調指向性アンテナと呼びます。一般に、同調されたアンテナの指向性は、その同調周波数付近の帯域の 5% までしか一定に保たれませんが、他の周波数では通信が中断されるほど指向性が変化します。同調アンテナは、可変周波数の短波通信には適していません。同相水平アンテナ、折り返しアンテナ、ジグザグアンテナはすべて同調アンテナです。

垂直アンテナ

垂直アンテナとは、地面に対して垂直に設置されたアンテナを指します。対称形と非対称形があり、後者の方が広く使用されています。対称垂直アンテナは通常、中央給電です。非対称垂直アンテナはアンテナ下部と地面の間で給電し、高さが1/2波長以下の場合に最大放射方向が地面方向に集中するため、放送に適しています。非対称垂直アンテナは、垂直接地アンテナとも呼ばれます。

流し込みLアンテナ

単一の水平ワイヤの一端に垂直リードを接続することによって形成されるアンテナ。英語のLを逆さまにしたような形をしているので、逆Lアンテナと呼ばれています。ロシア語のγは英語のLを逆にしたものです。したがって、γ型アンテナの方が便利です。垂直接地アンテナの一種です。アンテナの効率を向上させるために、アンテナの水平部分を同じ水平面上に配置された複数のワイヤで構成することができ、この部分によって生成される放射は無視できますが、垂直部分によって生成される放射は無視されます。逆Lアンテナは一般的に長波通信に使用されます。その利点は、構造が簡単で、組み立てが簡単であることです。欠点は設置面積が大きいこと、耐久性が低いことです。

Tアンテナ

横線の中央に縦線が接続されており、英語のT字型になっているのでTアンテナと呼ばれています。最も一般的なタイプの垂直接地アンテナです。放射線の水平部分は無視でき、放射線は垂直部分によって生成されます。効率を向上させるために、水平セクションを複数のワイヤで構成することもできます。T 字型アンテナは逆 L 字型アンテナと同じ特性を持っています。一般に長波および中波通信に使用されます。

アンブレラアンテナ

一本の垂直線の上に、数本の傾斜した導体が四方八方に引き出され、アンテナの形状が傘を広げたような形になるため、アンブレラアンテナと呼ばれます。これは垂直接地アンテナの一種でもあります。特性や用途は逆L字アンテナや逆T字アンテナと同じです。

ホイップアンテナ

ホイップ アンテナは、通常、長さが 1/4 または 1/2 波長の柔軟な垂直ロッド アンテナです。ほとんどのホイップ アンテナは、アース線の代わりにネットを使用します。小型ホイップ アンテナは、多くの場合、小型無線局の金属シェルを地上ネットワークとして使用します。場合によっては、ホイップ アンテナの有効高さを高めるために、いくつかの小さなスポーク ブレードをホイップ アンテナの上部に追加したり、インダクタンスをホイップ アンテナの中間端に追加したりすることがあります。ホイップアンテナは小型通信機、チャット機、カーラジオなどに使用できます。

対称アンテナ

等しい長さの 2 本のワイヤを中心で切断し、フィードに接続すると、送信アンテナと受信アンテナとして使用できます。このようなアンテナは対称アンテナと呼ばれます。アンテナは発振器と呼ばれることもあるため、対称アンテナは対称発振器またはダイポール アンテナとも呼ばれます。全長が波長の半分である対称発振器は、半波長発振器と呼ばれ、半波長ダイポール アンテナとしても知られています。最も基本的な素子アンテナであり、最も広く使用されています。多くの複雑なアンテナがそれで構成されています。半波長発振器はシンプルな構造で給電に便利です。近距離無線通信で広く使用されています。

ケージアンテナ

広帯域の弱指向性アンテナです。対称アンテナの単線放射体ではなく、複数の線で囲まれた中空の円筒であり、放射体がかご型であるため、ケージアンテナと呼ばれます。ケージアンテナの動作帯域は広く、チューニングが容易です。近距離の幹線通信に適しています。

ホーンアンテナ

一種の対称アンテナに属しますが、2 本のアームは直線上に配置されず、90 度または 120 度の角度で配置されており、いわゆるアンギュラー アンテナと呼ばれます。この種のアンテナは一般に水平デバイスであり、その指向性は重要ではありません。広帯域特性を得るために、アンギュラー アンテナの 2 つのアームは、アンギュラー ケージ アンテナと呼ばれるケージ構造を採用することもできます。

アンテナに相当します

発振器を曲げて平行な対称アンテナにすることは、折り返しアンテナと呼ばれます。2 線式変換アンテナ、3 線式変換アンテナ、および多線式変換アンテナにはいくつかの形式があります。曲げるとき、各線の対応する点の電流は同じ位相になる必要があります。遠くから見ると、アンテナ全体が対称アンテナのように見えます。ただし、対称アンテナと比較すると、変換されたアンテナの放射は強化されます。入力インピーダンスが増加し、給電線との結合が容易になります。折り返しアンテナは、狭い動作周波数を備えた同調アンテナです。短波帯および超短波帯で広く使用されています。

Vアンテナ

文字 V の形で互いに角度をなした 2 本のワイヤで構成されるアンテナ。端子はオープンにすることも、アンテナの特性インピーダンスに等しい抵抗に接続することもできます。V 字型アンテナは単一指向性で、最大送信方向は角度線に沿った垂直面内になります。欠点は、効率が低く、設置面積が大きいことです。

ロンビックアンテナ

広帯域アンテナです。4 本の柱にぶら下がった水平のダイヤモンドで構成され、ダイヤモンドの 1 つは鋭角で給電線に接続され、もう 1 つはダイヤモンド アンテナの特性インピーダンスに等しい終端抵抗に接続されます。これは、終端抵抗の方向を指す垂直面内で一方向です。

ひし形アンテナの利点は、高利得、強い指向性、広帯域、セットアップと保守の容易さです。欠点は設置面積が大きいことです。菱形アンテナを変形すると、ダブル菱形アンテナ、返信菱形アンテナ、折畳み菱形アンテナの 3 つの形態があります。ひし形アンテナは通常、中型および大型の短波受信局で使用されます。

ディッシュコーンアンテナ

超短波アンテナです。上部はディスク（放射体）であり、同軸線の芯線によって給電され、下部はコーンであり、同軸線の外部導体に接続されています。円錐の効果は、無限の地面の効果と似ています。コーンの傾斜角を変更すると、アンテナの最大放射方向が変更されます。非常に広い周波数帯域を持っています。