アンテナ偏波：アンテナ偏波とは何か、そしてなぜ重要なのか

図5：垂直偏波を必要とするアプリケーションの場合、ダイポールアンテナはアンテナが

垂直偏波は、救急隊員などが使用するような携帯型無線機で一般的に用いられています。これは、垂直偏波アンテナの設計の多くが全方向性放射パターンを提供するためです。そのため、無線機やアンテナの向きが変わっても、アンテナの向きを変える必要がありません。

3～30MHzの高周波（HF）アンテナは、一般的にブラケット間に水平に張られた長いワイヤーで構成されたシンプルな構造です。その長さは波長（10～100m）によって決まります。このタイプのアンテナは、自然に水平偏波になります。

この帯域を「高周波」と呼ぶようになったのは数十年前、30MHzが実際に高周波だった時代に始まったことに留意すべきである。この表現は現在では時代遅れに見えるかもしれないが、国際電気通信連合（ITU）による公式な呼称であり、今でも広く使われている。

最適な偏波は、2つの方法で決定できます。1つは、300kHz～3MHzの中波（MW）帯域を使用する放送機器による、より強力な近距離信号伝送のための地表波を利用する方法、もう1つは、電離層リンクを介してより長距離の伝送を行うための電離層反射波を利用する方法です。一般的に、垂直偏波アンテナは地表波の伝搬性能に優れ、水平偏波アンテナは電離層反射波の伝搬性能に優れています。

衛星の地上局や他の衛星に対する姿勢が常に変化するため、円偏波は衛星通信で広く用いられています。送受信アンテナ間の効率は、両方が円偏波の場合に最大となりますが、直線偏波アンテナも円偏波アンテナと組み合わせて使用​​できます。ただし、その場合は偏波損失が発生します。

偏波は5Gシステムにおいても重要です。一部の5G MIMO（多入力多出力）アンテナアレイは、偏波を利用して利用可能なスペクトルをより効率的に活用することで、スループットを向上させています。これは、異なる信号偏波とアンテナの空間多重化（空間ダイバーシティ）を組み合わせることで実現されます。

このシステムは、独立した直交偏波アンテナによって接続された2つのデータストリームを送信でき、それぞれ独立して復元可能です。経路やチャネルの歪み、反射、マルチパス、その他の不完全性によって多少の交差偏波が生じた場合でも、受信機は高度なアルゴリズムを用いて各元の信号を復元するため、ビット誤り率（BER）が低くなり、最終的にスペクトル利用効率が向上します。

結論は
偏波は、しばしば見落とされがちな重要なアンテナ特性です。直線偏波（水平偏波と垂直偏波を含む）、斜偏波、円偏波、楕円偏波は、用途に応じて使い分けられます。アンテナが達成できるエンドツーエンドのRF性能の範囲は、アンテナの相対的な向きと配置によって決まります。標準的なアンテナは様々な偏波を持ち、それぞれ異なる周波数帯域に適しており、対象となる用途に最適な偏波を提供します。