Antenna_1

最近耳にする外来語って何か変だ

近頃よく聞く”リベンジ”って再挑戦みたいな使い方してるけど本当の意味って”復讐”とか”報復”って意味だし、有名に成ることを”ブレイク”したとか？ブレイクって壊すとか断つって意味じゃないのかなぁ　

どこからそうなったのか不思議です。

アンテナ

電界検出型のアンテナ

ダイヤモンドアンテナ HFV40

7MHz帯用短縮Ｖ型ダイポールアンテナ

ダイヤモンドアンテナ HFV330 モータードライブアンテナ

磁界検出型のアンテナ

TECSUN AN-100 ラジオ用中波(AM)パッシブ式ループアンテナ

利得の種類

単位dBの計算

と書き換え

変数一覧画面（計算前）

夏の富士山（2021）

Contents

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アンテナの種類

先端部が開放されたダイポールアンテナの様な磁界に共振する構造のアンテナを

電界検出型のアンテナと呼びます。

ヘルツのアンテナの様にエレメントの両端間に電荷が分布する構造です。

ダイポールアンテナのエレメント長は1/2λになるので短波では大型のアンテナに成ってしまいます、市販されているダイポールアンテナには途中にコイルを入れて短縮を図っています。

それでも3.5MHｚ等のアンテナは全長20ｍとか大型に成るため、設置には広い場所が必要で

アパートやマンションでの運用には向いていません。

構造がワイヤーと短縮コイル、バランの商品構成なので20ｋ円程と比較的安価です。

第一電波工業サイトより

以前、160ｍバンドで仙台市内移動局のCQにCALLした時アンテナの話があって

聞いた所、移動でフルサイズのアンテナを使っている、公園の駐車場で逆V字に

張って運用しているとの話しでした。給電部は地上高8ｍほどになってる様です。

自分は8ｍのワイヤー+ATUと説明した所、それにしてはよく飛んでいると言われてしまいました。

ワイヤーアンテナ+ATUの組み合わせって言うと”飛ばないんじゃない？”って話をよく聞きますが

意外と調子いいです。（考えてみると他力本願？かなぁ）

固定ではクリエイトデザインの330Vを使用しているという局長さんが多い印象です。

Gain -2.5〜0dBd マッチングユニットで5-BandのV型ダイポールアンテナです。

別名、微小ループアンテナと呼ばれる通り小型（1/10λ以下）に出来、先端部がショートしたループ状（コイル状）のアンテナです。

ラジオ用では中波ラジオの中にあるバーアンテナもこれに当たります

コイル内を通過する磁界の変動から電流を検出する構造で共振のためコンデンサを入れます。

電界検出型のアンテナに比べ遥かに小さくすることが出来るので携帯電話のアンテナやICカードのアンテナにも利用されます。

このアンテナにも様々な形態がありVUHFのアンテナでは八木・宇田アンテナの放射部に利用したもの（TV受信用など）やスイスクワッドアンテナもループアンテナの一種です。

SONY

短波専用ループ型アクティブアンテナ「AN-LP1」

1/2λダイポールアンテナ

アンテナエレメントの長さ

半波長ダイポールアンテナを1/2λでぴったりに作ると放射抵抗（アンテナインピーダンス）は理論値が73+ｊ43[Ω]となり、j43[Ω]は誘導性リアクタンスで電波の送受信には不要なので抵抗だけのインピーダンスが理想です。（アンテナが空間にエネルギーを蓄える作用）

要するに長すぎるので１/２λの96％〜97％にすることで純抵抗の73Ωになります

一般にアマチュア無線のアンテナは50Ωとなるように設計されていますので

73Ωを50Ωにする必要があるのですがこれは先端部を適度に折り曲げることで調整できます

　1/2λアンテナの片方側を接地し垂直に立ち上げると1/4λ垂直接地アンテナになるのですが

このインピーダンスは36Ωです。

1／2波長のダイポールアンテナのエレメントの長さ(d)は下記式で求められます。

（0.96〜0.97）（96％〜97％）にするのは誘導性リアクタンスをなくすためです。

周波数をMHｚで計算すれば下記のような簡単な式になります。

理論上のダイポールアンテナ

電流分布

（1/2ｄ）

給電点

（ｄ）

アンテナの不均衡

実際のダイポールアンテナ

電流分布

アンテナエレメント

同軸ケーブルの

外側（シールド側）がアンテナの一部分になって分布が不均衡になってしまう

給電点

半波長ダイポールアンテナをそのままコネクタに接続して同軸ケーブルで無線機に接続すると

同軸のシールド側が片方のエレメントに直付けになり芯線側と異なりアンテナの一部として

動作してしまいます。それにより実際にはエレメントの長さの異なるアンテナに成ってしまいます、これを是正しないとアンテナでの電流分布が均一になりません。

一般には同軸側のインピーダンスを0Ωにするためにバランを挿入します。

電流分布

市販のバラン

第一電波工業

BU55

周波数範囲：3～75MHz

インピーダンス：50Ω

耐入力：500W(PEP)

同軸ケーブル

バランの例

電流分布

絶縁トランス型バラン

バランにより

同軸ケーブル部分のインポーダンスが0Ωになりました。

アンテナ部分の分布が均一となり均衡が保たれます。

給電点

同軸ケーブル

これは例であって

高出力ではトランスコアが飽和してしまってトランスではなくなるので一般的ではありません。

アンテナ計算の基本

アンテナゲインは絶対利得と相対利得の呼び方があり相対利得は1/2λダイポールアンテナの

ゲイン（利得）に対して何ｄBという意味です。

その関係は、絶対利得＝相対利得 + 2.14dB で算出出来ます。

正しく表記する場合、絶対利得：dBi　相対利得；dBd 　と表記します。

絶対利得は理論上の無指向性アンテナを0dBとしその差異をdB表記します。

つまり1/2λのダイポールアンテナは2.14dBの絶対利得があるということです。

0dBというと断線でもしてゲインが無いかのように思われがちですが、dBは元となる対象

に対してどれだけ大きいかを表すものであって0dBとは差がないという意味です。

つまり 0dB = 1倍です。

電力増幅比ｎのxdB表記はは左記なので

から

電力増幅比1倍は0dBになります

2.14dBというと1Wの入力が1.5Wになるかの様に思われがちですが

そんなことはありません、単に部分的に強い方向があるという意味です。

強度分布比較

無指向性

アンテナ

1／2λダイポール

アンテナ

均一でなく

強い部分と弱い部分がある

無指向性アンテナの円の外になる部分が2.14ｄBある

理論上の無指向性アンテナとは給電点に対して完全な球形の放射を指すので

物理的には存在し得ません。（長さの無い点になってしまう）

アンテナゲイン

dBの計算について解説を加えます。dBの計算は常用対数の計算で、

電圧増幅比の計算（アンテナのゲインはこっち）

電力増幅比の計算

dBの計算を頭の中で暗算するのはかなり無理があります。

基本的な計算結果と計算方法を理解しておくと便利です。よく試験では基本的な数値を提示されます

常用対数の基本形

常用対数の覚え方は

10を何乗するとその数になるか？って意味だと解釈すると覚えやすいです。

覚えておくと便利

2倍は3dB

３倍は4.8dB

20倍は13dB

100倍は20dB

算出方法(1)

100倍は何dB？を計算してみると

と書き換えられます

なので

ここで、

ならXは1

から

は1になる

これを計算の基本として覚えると便利

算出方法(2)

5倍をｄB表記に変換します

まず5倍なので

と書き換えて10倍は後にして

更に

に着目します。　これを

に書き換えられます

また

なので

5倍は7dBと算出できます。

intelli-Calcを使うと便利です。（iPhone Application)

算術式設定画面

このアプリに式を入力しておけばdBから倍率、倍率からdBに変換が簡単になります。

Tittleは後から分かるように「電力増幅のdB表に」とか適当に決めることが出来ます。

Formula Stringに方程式を入力します。

ANS = $10＊Log10（出力電力/入力電力）、＄が付いた数値は固定値として扱われます

”Log10”は常用対数の表記で”+”や”-”同様に予約文字（算術式）として扱われます。

予約文字以外の”ANS”、”出力電力”、”入力電力”は変数として扱われます。

式は自動的に解析され変数部分が抽出され変数への数値入力画面が自動生成されます。

変数には単位例えば”ｄB”など添字が設定できます。

変数一覧画面（計算後）

入力電力15に対し出力電力150は何ｄBか計算してみます。

ANS部分はCLEARで値を削除し、入力電力、出力電力にそれぞれ数値を入力し、画面を下フリックすると、計算を実行し答えが出ます。

計算が実行されると電球が光って計算された箇所にはコーヒーカップが出ます。

今度は5dBの時、入力が15なら出力は？を計算してみます。

ANSに”5”を入力、出力電力をClearし、入力電力に15を入力します。

画面をプルダウンすると出力を算出します。

小数点以下4桁まで算出します。

もちろん入力電力値の穴埋め算出も出来ます。

intelli-Calc

iPhone Application

同じ変数が複数箇所で使われている式はその変数の穴埋め計算は出来ませんが、

割り勘の計算から設計計算など様々な用途で利用できる不思議な電卓アプリです。

入力した式は保存されます。

アンテナマッチング

SWRの計算

SWRはアンテナの結合効率で一般的に”S”と表記され、正しくは定在波比と呼ばれます。

VSWRとSWRがありVSWRは電圧でSWRは電力単位です。

結局の所、同じですけど

電圧定在波比(VSWR)、アンテナの評価はこちら

電力定在波比(SWR)、電力のルート値

VSWRとロスの計算

★ 式は”差分の和”と覚えます

反射係数

電圧定在波比(VSWR) 　Vf：進行波　Vr：反射波

反射電力（％）

伝送電力（％）

整合損失（dB）

VSWRが1.5の時、反射電力（ロス）は4％で伝送電力は96％です。

一般的にVSWRが1.5以下であれば整合が取れていると言われています。

反射電力が多くなると送信機のファイナル増幅回路を痛めることが懸念されます。

ほとんどの無線機には保護回路が有り高いSWRでは送信を停止する機能が有るようです。

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