1. アンテナ入門
アンテナは、図1に示すように、自由空間と伝送線路の間の遷移構造です。伝送線路は、同軸線路または中空管（導波管）の形をとることができ、電磁エネルギーを発生源からアンテナへ、またはアンテナから受信機へ伝送するために使用されます。前者は送信アンテナ、後者は受信アンテナです。アンテナ.
図1 電磁エネルギー伝送経路
図1の伝送モードにおけるアンテナシステムの伝送は、図2に示すテブナン等価回路で表されます。ここで、信号源は理想的な信号発生器、伝送線路は特性インピーダンスZcを持つ線路、アンテナは負荷ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]で表されます。負荷抵抗RLはアンテナ構造に関連する伝導損失と誘電損失を表し、Rrはアンテナの放射抵抗を表し、リアクタンスXAはアンテナの放射に関連するインピーダンスの虚数部を表します。理想的な条件下では、信号源によって生成されたすべてのエネルギーは放射抵抗Rrに伝達され、これはアンテナの放射能力を表すために使用されます。しかし、実際のアプリケーションでは、伝送線路とアンテナの特性による導体-誘電損失、および伝送線路とアンテナ間の反射（不整合）による損失が発生します。電源の内部インピーダンスを考慮し、伝送線路および反射（不整合）損失を無視すると、共役整合時にアンテナに最大電力が供給されます。
図2
伝送線路とアンテナのインピーダンス不整合により、界面からの反射波が、光源からアンテナへの入射波と重なり合って定在波を形成します。この定在波はエネルギーの集中と蓄積を表し、典型的な共振デバイスです。典型的な定在波パターンを図2の点線で示します。アンテナシステムが適切に設計されていない場合、伝送線路は導波管やエネルギー伝送デバイスとしてではなく、エネルギー蓄積要素として大きく機能する可能性があります。
送電線、アンテナ、および定在波によって生じる損失は好ましくありません。送電線損失は低損失の送電線を選択することで最小限に抑えることができ、アンテナ損失は図2のRLで表される損失抵抗を低減することで低減できます。アンテナ（負荷）のインピーダンスを送電線の特性インピーダンスに整合させることで、定在波を低減し、送電線におけるエネルギー蓄積を最小限に抑えることができます。
無線システムでは、アンテナはエネルギーの受信や送信に加えて、特定の方向への放射エネルギーを増幅し、他の方向への放射エネルギーを抑制する役割も担います。そのため、アンテナは検出装置だけでなく、指向性デバイスとしても使用されます。アンテナは、特定のニーズに合わせて様々な形状をとることができます。例えば、ワイヤー、開口部、パッチ、素子アレイ、反射鏡、レンズなどがあります。
無線通信システムにおいて、アンテナは最も重要な構成要素の一つです。優れたアンテナ設計は、システム要件を低減し、システム全体のパフォーマンスを向上させることができます。その典型的な例がテレビ放送で、高性能アンテナを使用することで受信品質を向上させることが可能です。アンテナは、通信システムにとって、人間にとっての目のような存在です。
2. アンテナの分類
ホーンアンテナは平面アンテナであり、導波管の端で徐々に開く円形または長方形の断面を持つマイクロ波アンテナです。マイクロ波アンテナの中で最も広く使用されているタイプです。その放射電界は、ホーンの開口部のサイズと伝搬方式によって決まります。その中でも、ホーン壁が放射に及ぼす影響は、幾何回折の原理を用いて計算できます。ホーンの長さが一定であれば、開口サイズと二次位相差はホーンの開口角の増加とともに増加しますが、利得は開口サイズによって変化しません。ホーンの周波数帯域を拡張する必要がある場合は、ホーンのネック部と開口部での反射を低減する必要があります。反射は開口サイズの増加とともに減少します。ホーンアンテナの構造は比較的単純で、放射パターンも比較的単純で制御しやすいです。一般的に中程度の指向性アンテナとして使用されます。広帯域幅、低サイドローブ、高効率の放物面反射ホーンアンテナは、マイクロ波中継通信でよく使用されます。
RM-DCPHA105145-20（10.5～14.5GHz）
RM-BDHA1850-20（18～50GHz）
RM-SGHA430-10（1.70～2.60GHz）
2. マイクロストリップアンテナ
マイクロストリップアンテナの構造は、一般的に誘電体基板、放射素子、およびグランドプレーンから構成されます。誘電体基板の厚さは波長よりもはるかに小さく、基板底部の金属薄膜はグランドプレーンに接続され、表面にはフォトリソグラフィプロセスによって特定の形状の金属薄膜が形成され、放射素子として機能します。放射素子の形状は、要求に応じて様々な方法で変更できます。
マイクロ波集積技術と新しい製造プロセスの発展は、マイクロストリップアンテナの開発を促進しました。従来のアンテナと比較して、マイクロストリップアンテナは、小型軽量で薄型、加工しやすいだけでなく、集積が容易で低コスト、量産に適しており、さらに多様な電気特性を持つという利点も備えています。
RM-MA424435-22（4.25～4.35GHz）
RM-MA25527-22（25.5～27GHz）
導波管スロットアンテナは、導波管構造のスロットを利用して放射を行うアンテナです。通常、2枚の平行な金属板で構成された導波管で、2枚の板の間には狭い隙間があります。電磁波が導波管の隙間を通過すると共鳴現象が発生し、隙間付近に強い電磁界が生成されて放射が実現します。構造がシンプルなため、導波管スロットアンテナは広帯域かつ高効率な放射が可能であり、マイクロ波帯やミリ波帯のレーダー、通信、無線センサーなどの分野で広く利用されています。高い放射効率、広帯域特性、優れた耐干渉性といった利点から、エンジニアや研究者に高く評価されています。
RM-PA7087-43（71-86GHz）
RM-PA1075145-32（10.75～14.5GHz）
RM-SWA910-22（9-10GHz）
バイコニカルアンテナは、広帯域アンテナであり、広い周波数応答と高い放射効率を特徴とする、バイコニカル構造を採用しています。バイコニカルアンテナの2つの円錐部分は互いに対称です。この構造により、広い周波数帯域で効果的な放射を実現できます。スペクトル分析、放射測定、EMC（電磁両立性）試験などの分野で一般的に使用されています。インピーダンス整合と放射特性に優れており、複数の周波数をカバーする必要がある用途に適しています。
RM-BCA2428-4（24～28GHz）
RM-BCA218-4（2～18GHz）
スパイラルアンテナは、らせん構造を持つ広帯域アンテナであり、広い周波数応答と高い放射効率を特徴としています。スパイラルコイルの構造により偏波ダイバーシティと広帯域放射特性を実現しており、レーダー、衛星通信、無線通信システムに適しています。
RM-PSA0756-3（0.75～6GHz）
RM-PSA218-2R（2～18GHz）
アンテナについてさらに詳しく知りたい場合は、以下をご覧ください。
投稿日時：2024年6月14日
