放射とは、アンテナが送受信する電磁波の強度を表す用語です。アンテナの図において、アンテナの放射特性を示す図は放射パターンと呼ばれます。放射パターンを観察することで、アンテナの機能と指向性を直感的に理解することができます。アンテナから放射される電力は、近距離場と遠距離場の両方に影響を与えます。
放射は、アンテナの角度位置と半径方向距離の関数としてグラフで表すことができます。この数学的関数はアンテナの放射特性を表し、通常は球面座標における電界E(θ,ϕ)と磁界H(θ,ϕ)で示されます。
放射パターン
アンテナから放射されるエネルギーは、その放射パターンによって特徴づけられます。放射パターンとは、放射されたエネルギーが方向に応じて空間内でどのように分布するかをグラフで表したものです。それでは、エネルギー放射の典型的なパターンを見ていきましょう。
上の図は、ダイポールアンテナの放射パターンを示しています。放射エネルギーは、特定の方向に沿ってプロットされたパターンで表され、矢印は放射方向を示しています。放射パターンは、電界パターンと電力パターンに分類できます。
•電界パターンは電場と磁場の関数であり、通常は対数スケールでプロットされる。
•電力パターンは電界と磁界の大きさの二乗の関数であり、通常は対数スケール、つまりdB単位でプロットされます。
3D放射パターン
3D放射パターンは、座標系の中心を原点とする球面座標(r,θ,ϕ)でプロットされた3次元グラフです。下の図に示すように表示されます。
この図は、無指向性アンテナの3次元放射パターンを示しており、3つの座標軸（x、y、z）が明確に示されています。
2次元放射パターン
3次元放射パターンを水平面と垂直面に分割することで、2次元放射パターンが得られます。得られた2つのパターンは、それぞれ水平面パターン、垂直面パターンと呼ばれます。
前述のとおり、この図は無指向性アンテナのH面とV面における放射パターンを示しています。H面は水平方向のパターンを、V面は垂直方向のパターンを表しています。
葉状構造の形成
放射パターンの表現では、主要放射領域と副次放射領域を示す様々な形状がよく見られます。これらの領域は、アンテナの放射効率を評価するのに役立ちます。より理解を深めるために、ダイポールアンテナの放射パターンを示した以下の図を参照してください。
放射線パターンには、通常、主ローブ、側方ローブ、および後部ローブが存在する。
・放射電界の主要部分、すなわち広い範囲を覆う部分は、主ローブまたは主ビームと呼ばれます。ここには放射エネルギーが最大に集中しており、その方向はアンテナの指向性を示します。
・放射パターンの横方向に分布するその他の部分は、サイドローブまたはマイナーローブと呼ばれます。これらは電力が無駄になる領域です。
・さらに、主ローブと正反対の方向を向いたローブがあり、これはバックローブと呼ばれ、サイドローブの一種です。ここでもかなりのエネルギーが無駄になります。
例
レーダーシステムで使用されるアンテナがサイドローブを発生させると、目標追跡が極めて困難になります。これは、サイドローブによって偽の目標が生成されるためです。真の目標と偽の目標を区別することは非常に困難です。したがって、性能を向上させ、エネルギーを節約するためには、これらのサイドローブを抑制または除去する必要があります。
是正措置
このように無駄に放出されるエネルギーは有効活用する必要がある。これらの副次的なローブを除去し、そのエネルギーを主ローブの方向へ集中させることができれば、アンテナの指向性が向上し、性能が向上する。
放射パターンの種類
一般的な放射線パターンには以下のようなものがあります。
•全方向パターン（非方向性パターンとも呼ばれる）：このパターンは通常、3D ビューではドーナツ型に見え、2D ビューでは数字の 8 のパターンを形成します。
・ペンシルビームパターン：ビームは、鋭く方向性のある鉛筆のような形状を示します。
・扇形ビームパターン：ビームが扇状のパターンを描きます。
・形状ビームパターン：規則的なパターンを持たない不均一なビームを形状ビームパターンと呼びます。
これらすべての放射線の基準点は等方性放射線である。等方性放射線は物理的に実現不可能であるが、重要な基準点であることに変わりはない。
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10日
