ニュース - アンテナの基本パラメータ

効率アンテナアンテナ効率とは、入力された電気エネルギーを放射エネルギーに変換するアンテナの能力を指します。無線通信において、アンテナ効率は信号伝送品質と消費電力に重要な影響を与えます。

アンテナの効率は、次の式で表すことができます。
効率 = (放射電力 / 入力電力) × 100%

そのうち、放射電力とはアンテナから放射される電磁エネルギーであり、入力電力とはアンテナに入力される電気エネルギーである。

アンテナの効率は、アンテナの設計、材質、サイズ、動作周波数など、多くの要因によって左右されます。一般的に、アンテナの効率が高いほど、入力された電気エネルギーを放射エネルギーに変換する効率が高くなり、信号伝送の品質が向上し、消費電力が削減されます。

したがって、アンテナの設計および選定においては、効率性が重要な考慮事項となる。特に、長距離伝送を必要とする用途や、消費電力に関する厳しい要件がある用途においては、その重要性は増す。

1. アンテナ効率

図1

アンテナ効率の概念は、図1を用いて定義することができる。

全アンテナ効率e0は、入力部およびアンテナ構造内部におけるアンテナ損失を計算するために使用されます。図1(b)を参照すると、これらの損失は以下に起因する可能性があります。

1. 伝送線路とアンテナ間の不整合による反射。

2. 導体損失および誘電損失。
アンテナの総合効率は、以下の式から求められます。

つまり、総合効率は、ミスマッチ効率、導体効率、誘電体効率の積となる。
導体効率と誘電体効率を計算することは通常非常に困難ですが、実験によって決定することができます。ただし、実験では2つの損失を区別できないため、上記の式は次のように書き換えることができます。

ecdはアンテナの放射効率、Γは反射係数である。

2. 利益と実現利益

アンテナの性能を表すもう一つの有用な指標はゲインです。アンテナのゲインは指向性と密接に関係していますが、ゲインはアンテナの効率と指向性の両方を考慮したパラメータです。指向性はアンテナの方向特性のみを表すパラメータであり、放射パターンによってのみ決定されます。
特定方向におけるアンテナの利得は、「その方向の放射強度と全入力電力の比の4π倍」と定義されます。方向が指定されていない場合は、一般的に最大放射方向の利得が用いられます。したがって、一般的には次のようになります。

一般的に、これは相対利得を指し、これは「特定の方向における電力利得と基準方向における基準アンテナの電力との比」として定義されます。このアンテナへの入力電力は等しくなければなりません。基準アンテナは、振動子、ホーン、またはその他のアンテナです。ほとんどの場合、無指向性点源が基準アンテナとして使用されます。したがって、次のようになります。