第8章 空中線および給電線

空中線の理論-用語

• 変位電流
• 電磁波(電波)
• 放射インピーダンス
• 波長 = v(電波の速度) / f(電波の周波数) [m]
• 空中線の固有周波数
• 給電、給電点
  空中線に電力を供給すること。空中線に電源を接続するところ。
• 短縮率
  通常3〜5[%]。
• 電気影像
• 接地空中線、非接地空中線
• 空中線の電流/電圧分布
• 空中線の実効長(He)
  He = (2 /pi) * H
• 空中線抵抗
  • 放射抵抗
  • 導体抵抗
    空中線自体の損失抵抗であり、高調波電流による表皮作用のため、直流抵抗より大きい。
  • 接地抵抗(接地空中線において)
    接地空中線の損失抵抗として大きい値をもつ。なるべく完全な接地を作り軽減しなければならない。
  • 誘電体損失抵抗
    空中線は一つのコンデンサと考えることができ、空中線の絶縁物や付近の建物などは誘電体 となり、損失を生じる。
  • 漏れ抵抗
    空中線に取り付ける各種碍子など、絶縁物に電流が流れるための漏れ抵抗。
• 延長コイル
  低い周波数に共振、アンテナが長くなったのと同様
• 短縮コンデンサ
  高い周波数に共振、アンテナが短くなったのと同様

給電線と空中線との整合

• 進行波
  導線上を電圧波と電流波が同位相で一方向に進むような波
• 定在波
  • 導線上の電圧波と電流波が時間的に大きく変わっても、導線上を移動しない波
  • 給電線の特性インピーダンスと空中線のインピーダンスが等しくない(整合がとれていない) と、給電線と空中線の結合部において、進行波電力の一部の電力が反射されるため給電線上の 電圧や電流の大きさが一定にならず、定在波が発生する。
• 構造上の分類
  • 平行二線式給電線
  • 同軸給電線(同軸ケーブル)
  • 単線式給電線
  • 導波管
• 動作上の分類
  • 同調給電線
    定在波がのっている-平行二線式を用いる。
  • 非同調給電線
    • 進行波により給電-平行二線式、同軸式を用いる。
    • 入力インピーダンスは、給電線の長さに関係なく、常に特性インピーダンスと等しいので、 使用波長に関係なく、どのような長さに選んでもよい。
    • アンテナの給電点インピーダンスは、給電線の特性インピーダンスに等しくなければ ならないので、結合部において整合をとる必要がある。
• 定在波比(SWR)
  給電線上の定在波電圧の最大値Emaxと最小値Eminの比のこと。
• 電気的必要条件
  • 導体のオーム抵抗が少ないこと。
  • 誘電体損失が少ないこと。
  • 電波の放射が少ないこと。
  • 外部からの雑音または誘導を受けにくいこと。
  • 絶縁耐力が十分であること。
  • 特性インピーダンスは、整合がとりやすいこと。

代表的なアンテナの放射抵抗

いろいろな空中線

• 1/4波長接地空中線
• 半波長ダイポールアンテナ
• 八木空中線
  • 導波器(ディレクタ)
    この導体のある方向に強く電波を放射する。1/2波長より少し短い。
  • 反射器(リフレクタ)
    電波が反射される。1/2波長より少し長い。
  • 放射器(ラジエータ)
    電力を供給する。1/2波長。
  • 導波器、反射器、放射器の間隔は、1/4波長
  • 指向性は、放射器から導波器の方向
• スタックドアンテナ
  半波長ダイポールアンテナとか八木空中線を2段から数段積み重ねた形式のアンテナ。
• キュビカルクワッドアンテナ
• 高調波空中線
  数波長の一本の導線によるアンテナ。
• 進行波空中線
  非共振形で導線上に進行波電流を流す空中線。
• 逆Vアンテナ
• 短縮形アンテナ
• トラップ付アンテナ
• 折り返しダイポールアンテナ
• ブラウン(グランドプレーン)アンテナ
  1/4波長の垂直部分がアンテナで、1/4波長のラジアルと呼ばれる導線を数本 (通常4本)アンテナと直角に張ったもの。
• わく形(ループ)空中線
  方形または円形に導線を巻いた空中線。

接地

• 深掘接地
• 放射状接地
• 容量接地-カウンターポイズ