アンテナの総入力電力の比率は、アンテナの最大ゲイン係数と呼ばれます。 これは、アンテナの指向性係数よりも、アンテナが全無線周波数電力を効果的に利用していることをより包括的に反映しています。 また、デシベルで表されます。 数学から、最大アンテナ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と推測できます。
1.関連する概念
1）アンテナ効率
これは、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）とアンテナに入力される有効電力の比率を指します。 常に1未満の値です。
2）アンテナ偏波
電磁波が空間を伝播するとき、電界ベクトルの方向が一定のままであるか、特定の規則に従って回転する場合、この電磁波は偏波と呼ばれ、アンテナ偏波または偏波とも呼ばれます。 通常、平面偏光（水平偏光と垂直偏光を含む）、円偏光、楕円偏光に分けることができます。
3）分極方向
偏波電磁波の電界方向を偏波方向と呼びます。
4）偏光面
偏波電磁波の偏波方向と伝搬方向によって形成される平面を偏波面と呼びます。
5）垂直偏波
電波の偏波は、地球を標準平面として使用することがよくあります。 偏波面が地球の法平面（垂直面）に平行な偏波は、垂直偏波と呼ばれます。 電界の方向は地球に垂直です。
6）水平偏波
偏波面が地球の法平面に垂直であるすべての偏波は、水平偏波と呼ばれます。 電界の方向は地球に平行です。
7）平面分極
電磁波の偏波方向が一定方向のままである場合、それは平面偏波または直線偏波と呼ばれます。 地球に平行な電界の成分（水平成分）と地球の表面に垂直な成分では、その空間振幅は任意の相対的な大きさであり、平面分極を得ることができます。 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。
8）円偏光
電波の偏光面と地球の法平面との間の角度が0°から360°まで周期的に変化する場合、つまり電界の大きさは変化せず、方向は時間とともに変化します。電界ベクトルの端は、伝搬方向に垂直な平面上にあります。投影が円の場合、円偏光と呼ばれます。 電界の水平成分と垂直成分の振幅が同じで、位相差が90°または270°の場合、円偏光が得られます。 円偏波。偏波面が時間とともに回転し、電磁波の伝搬方向と右螺旋関係にある場合、右円偏波と呼ばれます。 逆に、左スパイラル関係にある場合は、左円偏波と呼ばれます。
9）楕円偏光
電波の偏光面と地球の法平面との間の角度が0から2πまで周期的に変化し、電界ベクトルの端の軌道が伝搬方向に垂直な面に楕円として投影される場合、それは楕円偏光と呼ばれます。 電界の垂直成分と水平成分の振幅と位相が任意の値である場合（XNUMXつの成分が等しい場合を除く）、楕円偏光を得ることができます。
2.アンテナタイプ
1）長波アンテナ、中波アンテナ
これは、長波および中波帯域で機能する送信アンテナまたは受信アンテナの総称です。 長波と中波は地上波と空波によって伝播し、空波は電離層と地球の間で継続的に反射されます。 この伝搬特性によれば、長波および中波アンテナは垂直偏波を生成できるはずです。 長波および中波アンテナの中で、垂直、逆L、T、および傘型垂直地上アンテナが広く使用されています。 長波および中波アンテナには、適切なグラウンドネットが必要です。 長波および中波アンテナには、有効高さが小さい、放射抵抗が小さい、効率が低い、通過帯域が狭い、指向性係数が小さいなど、多くの技術的な問題があります。 これらの問題を解決するために、アンテナ構造はしばしば非常に複雑で非常に大きくなります。
2）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は、まとめて短波アンテナと呼ばれます。 短波は主に電離層で反射されたスカイウェーブによって伝搬され、現代の長距離無線通信の重要な手段のXNUMXつです。 短波アンテナには多くの形態があり、その中で対称アンテナ、同相水平アンテナ、二重波アンテナ、角アンテナ、V字型アンテナ、ダイヤモンドアンテナ、フィッシュボーンアンテナなどが最も使用されています。 長波アンテナと比較して、短波アンテナは、有効高さが大きく、放射抵抗が大きく、高効率、優れた指向性、高利得、および帯域幅を備えています。
3）超短波アンテナ
超短波帯で動作する送信アンテナと受信アンテナは、超短波アンテナと呼ばれます。 超短波は主に宇宙波に依存して伝播します。 このようなアンテナには多くの形態がありますが、その中で最も広く使用されているのは、八木アンテナ、ディスクコーンアンテナ、バイコーンアンテナ、および「バットウィング」TV送信アンテナです。
4）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、およびその他の波長帯で機能する送信または受信アンテナは、まとめてマイクロ波アンテナと呼ばれます。 マイクロ波は主に宇宙波に依存して伝搬します。 通信距離を伸ばすために、アンテナは比較的高く設定されています。 マイクロ波アンテナの中で、パラボラアンテナ、ホーンパラボラアンテナ、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。
5）指向性アンテナ
指向性アンテナとは、特定のXNUMXつまたは複数の方向に電磁波を送受信するアンテナが特に強力であるのに対し、他の方向に電磁波を送受信するアンテナはゼロまたは非常に小さいアンテナを指します。 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増やし、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、干渉防止能力を高めることです。
6）無指向性アンテナ
電磁波を全方向に均一に放射または受信するアンテナは、小型通信機器用のホイップアンテナなど、無指向性アンテナと呼ばれます。
7）ブロードバンドアンテナ
指向性、インピーダンス、偏波特性が広帯域にわたってほとんど変化しないアンテナは、ブロードバンドアンテナと呼ばれます。 初期のブロードバンドアンテナには、ダイヤモンドアンテナ、V字型アンテナ、二重波アンテナ、ディスクコーンアンテナなどが含まれ、新しいブロードバンドアンテナには対数周期アンテナが含まれます。
8）アンテナの調整
非常に狭い周波数帯域でのみ所定の指向性を持つアンテナは、調整アンテナまたは調整指向性アンテナと呼ばれます。 一般に、調整されたアンテナは、調整周波数の近くの5％帯域でのみ指向性を維持しますが、他の周波数では、指向性が非常に大幅に変化し、通信障害を引き起こします。 調整されたアンテナは、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、ジグザグアンテナなどはすべて調整アンテナです。
9）垂直アンテナ
垂直アンテナとは、地面に対して垂直に配置されたアンテナを指します。 対称と非対称の1つの形式があり、後者が広く使用されています。 対称垂直アンテナは、多くの場合、中央給電されます。 非対称垂直アンテナはアンテナ下部と地面の間に給電され、高さが2/XNUMX波長未満の場合、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。
10）逆Lアンテナ
垂直下向き導体をXNUMX本の水平線の一端に接続して形成されたアンテナ。 その形状は英字Lの逆に似ているため、逆L字型アンテナと呼ばれます。 ロシア語のアルファベットのΓという言葉は、英語の文字Lの逆です。したがって、Γタイプのアンテナと呼ぶ方が便利です。 これは、垂直に接地されたアンテナの形式です。 アンテナの効率を向上させるために、アンテナの水平面部分は、同じ水平面に配置された複数のワイヤで構成することができます。 この部分によって生成される放射線はごくわずかですが、垂直部分は放射線を生成します。 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、シンプルな構造と便利な組み立てです。 その欠点は、床面積が大きく、耐久性が低いことです。
11）T字型アンテナ
横線の中央に縦下線を接続すると、英語の文字Tに似た形状になるため、T字型アンテナと呼ばれます。 これは、垂直に接地されたアンテナの最も一般的なタイプです。 放射線の水平部分はごくわずかであり、垂直部分は放射線を生成します。 効率を上げるために、水平部分を複数のワイヤーで構成することもできます。 T字型アンテナの特性は逆L字型アンテナと同じです。 一般的に長波および中波通信に使用されます。
12）傘アンテナ
XNUMX本の垂直線の上部で、いくつかの傾斜した導体をさまざまな方向に導きます。 このように形成されたアンテナは、開いた傘のような形をしているので、傘アンテナと呼ばれます。 これは、垂直に接地されたアンテナの形式でもあります。 その特性と用途は、逆L字型およびT字型アンテナと同じです。
13）ホイップアンテナ
ホイップアンテナは、長さが通常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を使用しませんが、アースネットを使用します。 小さなホイップアンテナは、多くの場合、小さなラジオの金属シェルをグラウンドネットとして使用します。 ホイップアンテナの有効高さを上げるために、ホイップアンテナの上部に小さなラジアルブレードを追加したり、ホイップアンテナの中央端にインダクタンスを追加したりできる場合があります。 ホイップアンテナは、小型通信機器、トランシーバー、カーラジオなどに使用できます。
14）対称アンテナ
同じ長さのXNUMXつの部分ですが、中央が切断されて接続されてワイヤに給電され、送信アンテナと受信アンテナとして使用できます。このように形成されたアンテナは対称アンテナと呼ばれます。 アンテナはバイブレーターと呼ばれることもあるため、対称アンテナは対称バイブレーターまたはダイポールアンテナとも呼ばれます。 全長が半波長の対称発振器は、半波長発振器と呼ばれ、半波長ダイポールアンテナとも呼ばれます。 これは最も基本的なユニットアンテナであり、最も広く使用されています。 多くの複雑なアンテナはそれで構成されています。 半波バイブレータは、構造がシンプルで給電が便利で、短距離通信で広く使用されています。
15）ケージアンテナ
広帯域弱指向性アンテナです。 これは、対称アンテナの単線ラジエーターを、複数の線で囲まれた中空のシリンダーに置き換えることによって形成されます。 ラジエーターはケージであるため、ケージアンテナと呼ばれます。 ケージアンテナは広い動作帯域を持ち、調整が簡単です。 短距離トランク通信に適しています。
16）角度アンテナ
対称アンテナの範疇に属しますが、90本のアームが直線状に配置されておらず、120°またはXNUMX°の角度を形成しているため、アンギュラアンテナと呼ばれます。 この種のアンテナは一般的に水平であり、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、アンギュラアンテナのダブルアームは、アンギュラ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。
17）折りたたみアンテナ
バイブレーターを平行に曲げる対称アンテナは、折り返しアンテナと呼ばれます。 XNUMX線折りアンテナ、XNUMX線折りアンテナ、複数線折りアンテナにはいくつかの形態があります。 曲げるときは、各線の対応する点の電流が同相である必要があります。 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して、折りたたまれたアンテナは放射が強化されています。 入力インピーダンスは、フィーダーとの結合を容易にするために増加します。 折り返しアンテナは、動作周波数が狭い同調アンテナです。 短波および超短波帯で広く使用されています。
18）V字型アンテナ
これは、英語の文字Vのアンテナのような形をした、互いに角度を付けたXNUMX本のワイヤーで構成されています。端子は開回路にすることも、アンテナの特性インピーダンスに等しいサイズの抵抗に接続することもできます。 V字型アンテナは一方向であり、最大放射方向は対角線方向の垂直面にあります。 その欠点は、効率が低く、フットプリントが大きいことです。
19）ダイヤモンドアンテナ
ブロードバンドアンテナです。 それはXNUMX本の柱に吊るされた水平のひし形で構成されています。 ひし形の一方の鋭角はフィーダーに接続され、もう一方の鋭角はひし形アンテナの特性インピーダンスに等しい端子抵抗に接続されます。 これは、端子抵抗の方向を指す垂直面で一方向です。
ダイヤモンドアンテナの利点は、高ゲイン、強力な指向性、広い使用帯域、簡単な設置とメンテナンスです。 欠点は、それが広い領域をカバーすることです。 ひし形アンテナが変形した後、二重ひし形アンテナには、フィードバックひし形アンテナと折り返しひし形アンテナのXNUMXつの形式があります。 ダイヤモンドアンテナは、一般的に大中規模の短波受信局に使用されます。
20）ディスクコーンアンテナ
超短波アンテナです。 上部には同軸線のコアから給電されるディスク（つまりラジエーター）があり、下部には同軸線の外部導体に接続された円錐があります。 円錐の機能は、無限の地面の機能に似ています。 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わる可能性があります。 それは非常に広い周波数帯域を持っています。
21）フィッシュボーンアンテナ
サイドファイアアンテナとも呼ばれるフィッシュボーンアンテナは、特殊な短波受信アンテナです。 これは、対称発振器をXNUMXつの組立ラインに一定の距離で接続することで構成され、これらの対称発振器はすべて、小さなコンデンサを介して組立ラインに接続されます。 組立ラインの端、つまり通信方向に面する端には、組立ラインの特性インピーダンスに等しい抵抗が接続され、もう一方の端はフィーダーを介してレシーバーに接続されます。 ダイアモンドアンテナと比較して、フィッシュボーンアンテナには、サイドローブが小さい（つまり、メインローブ方向の受信が強く、他の方向の受信が弱い）、アンテナ間の相互作用が小さい、フットプリントが小さいという利点があります。 欠点は効率が低いことです。インストールと使用はより複雑です。
22）八木アンテナ
ステアリングアンテナとも呼ばれます。 それはいくつかの金属棒で構成されており、そのうちのXNUMXつはラジエーター、ラジエーターの後ろの長い方はリフレクター、前の短い方はディレクターです。 ラジエーターは通常、折りたたまれた半波発振器を使用します。 アンテナの最大放射方向は、ダイレクタの方向と同じです。 八木アンテナの利点は、シンプルな構造、軽量で頑丈、そして便利な給電です。 欠点は、周波数帯域が狭く、干渉防止が不十分なことです。 超短波通信やレーダーに使用されています。
23）セクターアンテナ
金属板タイプと金属ワイヤータイプのXNUMXつの形態があります。 なかでも扇形の金属板タイプと扇形の金属線タイプです。 この種のアンテナはアンテナの断面積を大きくするため、アンテナの周波数帯域が広がります。 ワイヤーセクターアンテナは、XNUMX本、XNUMX本、またはXNUMX本の金属線を使用できます。 セクターアンテナは超短波受信に使用されます。
24）バイコニカルアンテナ
バイコニカルアンテナは、反対側のコーンチップを備えたXNUMXつのコーンで構成されており、コーンチップに電力が供給されます。 コーンは、金属表面、金属ワイヤー、または金属メッシュで作ることができます。 ケージアンテナと同じように、アンテナの断面積が大きくなると、アンテナの周波数帯域も広がります。 バイコニカルアンテナは、主に超短波受信に使用されます。
25）パラボラアンテナ
パラボラアンテナは、放物面反射鏡とラジエーターで構成される指向性マイクロ波アンテナです。 ラジエーターは、放物面反射鏡の焦点または焦点軸に取り付けられます。 ラジエーターから放射された電磁波は放物線で反射され、非常に指向性の高いビームを形成します。
放物面反射鏡は、導電性に優れた金属製です。 主な方法は、回転放物面、円筒放物面、カットオフ回転放物面、楕円エッジ放物面のXNUMXつです。 最も一般的に使用されるのは、回転放物面と円筒放物面です。 ラジエーターは通常、半波発振器、開放導波管、スロット導波管などを使用します。
パラボラアンテナには、シンプルな構造、強い指向性、広い動作周波数帯域という利点があります。 欠点は次のとおりです。ラジエーターが放物面反射鏡の電界内にあるため、反射鏡はラジエーターに大きな反作用効果を及ぼし、アンテナとフィーダーをうまく一致させることが困難です。 逆放射が大きい; 保護の程度は貧弱です。 製造精度も高いです。 このアンテナは、マイクロ波中継通信、対流圏散乱通信、レーダー、テレビで広く使用されています。
26）ホーンパラボラアンテナ
ホーンパラボラアンテナは、ホーンとパラボラのXNUMXつの部分で構成されています。 放物線はホーンを覆い、ホーンの頂点は放物線の焦点にあります。 ホーンは放物線に電磁波を放射するラジエーターであり、電磁波は放物線で反射されて細いビームに集束されて放射されます。 ホーンパラボラアンテナの利点は次のとおりです。リフレクターはラジエーターに反応せず、ラジエーターは反射電波に対するシールド効果がありません。 アンテナと給電装置はよりよく一致しています。 逆放射は小さいです。 保護度が高い。 動作周波数帯域は非常に広いです。 構造はシンプルです。 ホーンパラボラアンテナは、トランクリレー通信で広く使用されています。
27）ホーンアンテナ
ホーンアンテナとも呼ばれます。 均一な導波管と、断面積が徐々に大きくなるホーン状の導波管で構成されています。 ホーンアンテナには、セクターホーンアンテナ、ピラミッドホーンアンテナ、コニカルホーンアンテナのXNUMX種類があります。 ホーンアンテナは、最も一般的に使用されているマイクロ波アンテナのXNUMXつであり、一般的にラジエーターとして使用されます。 利点は、動作周波数の帯域幅です。 欠点は、ボリュームが大きく、同じ口径の場合、その指向性がパラボラアンテナほどシャープではないことです。
28）ホーンレンズアンテナ
ホーンとホーン径に取り付けられたレンズで構成されていることから、ホーンレンズアンテナと呼ばれています。 レンズの原理については、レンズアンテナを参照してください。 このアンテナは、比較的広い動作周波数帯域を持ち、パラボラアンテナよりも高度な保護を備えています。 より多くのチャネルとのマイクロ波トランク通信で広く使用されています。
29）レンズアンテナ
センチメートル帯では、アンテナに多くの光学原理を使用できます。 光学では、レンズを使用して、レンズの焦点に配置された点光源によって放射された球面波を、レンズによって屈折された後に平面波にすることができます。 レンズアンテナはこの原理で作られています。 これは、レンズと、レンズの焦点に配置されたラジエーターで構成されています。 レンズアンテナには、誘電体減速レンズアンテナと金属加速レンズアンテナのXNUMX種類があります。 レンズは低損失の高周波媒体でできており、中央が厚く、周囲が薄い。 放射源から放出された球面波は、誘電体レンズを通過するときに減速されます。 そのため、レンズ中央部の球面波の減速経路は長く、周辺部の球面波の減速経路は短くなっています。 したがって、球面波はレンズを通過した後、平面波になります。つまり、放射は指向性になります。 レンズは、長さの異なる多くの金属板を並列に配置したものです。 金属板は地面に対して垂直であり、金属板が近いほど短くなります。 平行な金属板の電波
広がるときに加速します。 放射源から放射された球面波が金属レンズを通過するとき、レンズの端に近いほど、加速経路は長くなり、中央の加速経路は短くなります。 したがって、金属レンズを通過した後の球面波は平面波になります。
レンズアンテナには次の利点があります。
1.サイドローブとバックローブが小さいので、パターンが良くなります。
2.レンズの製造精度が高くないため、製造が便利です。 その欠点は、効率が低く、構造が複雑で、価格が高いことです。 レンズアンテナはマイクロ波中継通信に使用されます。
30）スロットアンテナ
XNUMXつまたは複数の狭いスロットが大きな金属プレートにカットされ、同軸線または導波管によって給電されます。 このように形成されたアンテナは、スロットアンテナまたはスリットアンテナと呼ばれます。 一方向の放射を得るために、金属板の裏側は空洞にされ、スロットは導波管によって直接供給されます。 スロットアンテナは構造がシンプルで突出部がないため、特に高速機での使用に適しています。 その欠点は、調整が難しいことです。
31）誘電体アンテナ
誘電体アンテナは、低損失で高周波の誘電体材料（通常はポリスチレン）で作られた丸棒であり、その一端は同軸線または導波管によって給電されます。 図２は、同軸線の内部導体の延長であり、電磁波を励起するためのバイブレータを形成する。 2は同軸線です。 3は金属スリーブです。 スリーブの役割は、誘電体ロッドをクランプするだけでなく、電磁波を反射して、電磁波が同軸線の内部導体によって励起され、誘電体ロッドの自由端に伝播することを保証することです。 誘電体アンテナの利点は、サイズが小さく、指向性が鋭いことです。 欠点は、誘電体が損失を伴うため、効率が高くないことです。
32）ペリスコープアンテナ
マイクロ波中継通信では、アンテナは非常に高いブラケットに配置されることが多いため、アンテナに給電するには長いフィーダーラインが必要です。 フィーダーが長すぎると、複雑な構造、大きなエネルギー損失、フィーダーコネクタでのエネルギー反射による歪みなど、多くの問題が発生します。 これらの困難を克服するために、ペリスコープアンテナを使用することができます。 ペリスコープアンテナは、地面に取り付けられた下部ミラーラジエーターとブラケットに取り付けられた上部ミラーリフレクターで構成されています。 下部ミラーラジエーターは一般にパラボラアンテナであり、上部ミラーリフレクターは平らな金属板です。 下部ミラーラジエーターは電磁波を上向きに放射し、金属板で反射します。 ペリスコープアンテナの利点は、エネルギー損失が少なく、歪みが少なく、効率が高いことです。 主に小容量のマイクロ波中継通信に使用されます。
33）ヘリカルアンテナ
スパイラル状のアンテナです。 導電性に優れた金属スパイラル線で構成されています。 通常、同軸線で給電されます。 同軸線の芯線は、スパイラル線の一端に接続されています。 同軸線の外部導体は、接地された金属メッシュ（またはプレート）に接続されています。 接続。 スパイラルアンテナの放射方向は、スパイラルの円周に関係しています。 スパイラルの円周が波長よりもはるかに小さい場合、最も強い放射の方向はスパイラル軸に垂直です。 らせんの円周が波長のオーダーであるとき、最も強い放射はらせん軸の方向に現れます。
34）アンテナチューナー
送信機とアンテナを接続するインピーダンス整合ネットワークは、アンテナチューナーと呼ばれます。 アンテナの入力インピーダンスは周波数によって大きく変化しますが、送信機の出力インピーダンスは一定です。 送信機がアンテナに直接接続されている場合、送信機の周波数が変化すると、送信機とアンテナの間のインピーダンスが一致せず、放射が減少します。 パワー。 アンテナチューナーを使用すると、送信機とアンテナの間のインピーダンスを一致させることができるため、アンテナは任意の周波数で最大の放射電力を持ちます。 アンテナチューナーは、地上、車両、船上、および航空の短波ラジオ局で広く使用されています。
35）対数周期アンテナ
ブロードバンドアンテナ、または周波数に依存しないアンテナです。 その中で、それは単純な対数周期アンテナであり、そのダイポールの長さと間隔は次の関係に従います。τダイポールは均一な1線式伝送ラインによって給電され、伝送ラインは隣接するダイポール間で位置を切り替える必要があります。 。 この種のアンテナには特性があります。周波数fのすべての特性は、τⁿfで与えられるすべての周波数で繰り返されます。ここで、nは整数です。 これらの周波数はすべて対数目盛で等間隔に配置され、周期はτの対数に等しくなります。 対数周期アンテナの名前はこれに由来します。 対数周期アンテナは、放射パターンとインピーダンス特性を周期的に繰り返すだけです。 ただし、τがXNUMXより小さくない場合、XNUMXサイクルでの特性の変化は非常に小さいため、基本的に周波数に依存しません。 対数周期アンテナには、対数周期ダイポールアンテナやモノポールアンテナ、対数周期共振V字型アンテナ、対数周期ヘリカルアンテナなど、さまざまな種類があります。 その中で最も一般的なのは対数周期ダイポールアンテナです。 これらのアンテナは、短波および短波以上の帯域で広く使用されています。
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