本章では、アンテナ放射ビームのパラメータについて解説します。これらのパラメータは、ビームの仕様を理解する上で役立ちます。
ビームエリア
標準的な定義によれば、「放射強度P(θ,ϕ)が立体角ΩAの範囲内で最大値を維持し、それ以外の場所ではゼロである場合、ビーム面積とはアンテナから放射されるすべての電力が通過する立体角のことである。」
アンテナから放射されるビームは、放射強度が最大となる一定の立体角内に放出されます。この立体角をビーム面積と呼び、ΩAで表します。
この立体角ΩAの範囲内では、放射強度P(θ,ϕ)は一定かつ最大であり、それ以外の場所ではゼロとなる。したがって、総放射電力は次のように表される。
放射電力 = P(θ,ϕ)⋅ΩA(ワット)
ビーム角とは一般的に、主ローブの半値幅点間の立体角を指します。
数式
ビーム面積の数式は次のとおりです。
ここで、微分立体角は次のようになります。
dΩ=sinθdθdϕ
ここで、Pn(θ,ϕ)は正規化された放射強度である。
• ΩAは、実線ビーム角度（ビーム面積）を表します。
・θは角度位置の関数である。
・ϕは半径方向距離の関数である。
ユニット
ビーム面積の単位はステラジアン（sr）。
ビーム効率
標準的な定義によれば、「ビーム効率とは、主ビームのビーム面積と放射されるビームの総面積の比率である。」
アンテナから放射されるエネルギーは、その指向性に依存します。アンテナが最も多くの電力を放射する方向は効率が最も高く、一方、サイドローブではエネルギーの一部が失われます。主ビームにおける最大放射エネルギーと、損失が最小限となる全放射エネルギーとの比をビーム効率と呼びます。
数式
ビーム効率の数式は次のとおりです。
どこ
•ηBはビーム効率（無次元）です。
• ΩMBは主ビームの立体角（ビーム面積）です。
• ΩAは全放射ビームの立体角です。
アンテナ偏波
アンテナは、用途に応じて、直線偏波や円偏波など、さまざまな偏波で設計できます。偏波の種類によって、受信時または送信時のアンテナのビーム特性と偏波状態が決まります。
直線偏光
電磁波が送受信される際、その伝搬方向は変化する可能性があります。直線偏波アンテナは電界ベクトルを固定平面内に閉じ込めることで、特定の方向にエネルギーを集中させ、他の方向への伝搬を抑制します。したがって、直線偏波はアンテナの指向性を向上させるのに役立ちます。
円偏光
円偏波では、電界ベクトルは時間とともに回転し、その直交成分は振幅が等しく、位相が90°ずれるため、固定された方向を持たない。円偏波はマルチパス効果を効果的に軽減するため、GPSなどの衛星通信で広く利用されている。
水平偏波
水平偏波は地球表面からの反射を受けやすく、特に1GHz以下の周波数帯では信号減衰を引き起こします。水平偏波は、信号対雑音比を向上させるために、テレビ信号伝送で一般的に使用されています。
垂直偏波
垂直偏波の低周波波は、地表波伝搬において有利である。水平偏波と比較して、垂直偏波は地表反射の影響を受けにくいため、移動体通信で広く利用されている。
各偏波タイプにはそれぞれ長所と短所があります。RFシステム設計者は、特定のシステム要件に応じて適切な偏波を自由に選択できます。
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：2026年4月24日
