ニュース - ヘリカルアンテナ：広帯域円偏波に最適な選択肢

A螺旋アンテナこれは、螺旋状の構造を特徴とするワイヤーアンテナの典型的な例です。VHF帯とUHF帯に適した広帯域アンテナです。

らせんアンテナは、約30MHzから3GHzの周波数範囲で動作し、主にVHF帯とUHF帯をカバーします。

スパイラルアンテナの構造と動作原理

スパイラルアンテナは、導体を螺旋状に巻き付け、給電線でグランドプレーンに接続することで形成されます。シンプルな構造のため、自然に円偏波を発生させ、衛星中継システムなどの地球外通信に広く利用されています。

上の図は、衛星通信に使用される螺旋アンテナシステムを示しています。このようなアンテナは通常、十分な屋外設置スペースを必要とします。

スパイラルアンテナは、太い銅線または銅管をらせん状に巻いたコイルと、平らな金属製のグランドプレーンで構成されています。らせんの一端は同軸ケーブルの中心導体に接続され、外側の導体はグランドプレーンに接続されます。

上の図は、螺旋アンテナの構造と、その構成要素の詳細な図を示しています。

スパイラルアンテナの放射特性は、主にらせんの直径、巻き間隔（ピッチ）、およびピッチ角によって決まります。

ピッチ角は、らせんの接線とらせん軸に垂直な平面との間の角度として定義され、次式で与えられる。

どこ：

・Dはらせんの直径です

•Sはピッチ（隣接するターン間の中心間隔）です。

・αはピッチ角です

動作モード

スパイラルアンテナは主に2つのモードで動作します。

・通常モード（垂直放射モードとも呼ばれる）

・軸方向モード（エンドファイアモードまたはビーム放射モードとも呼ばれる）

各モードの詳細は以下に記載されています。

通常放射モードでは、放射電界はらせん軸に垂直であり、放射波は円偏波となる。このモードは、らせんの寸法が波長に比べて小さい場合に実現される。この場合、らせんアンテナの放射特性は、短ダイポールアンテナとループアンテナの組み合わせとして考えることができる。

上の図は、通常動作モードにおけるスパイラルアンテナの放射パターンを示しています。

この動作モードは、らせん直径Dと巻線間隔Sによって決まります。この動作モードの欠点としては、放射効率が低いことと帯域幅が狭いことが挙げられます。そのため、実用的な用途ではほとんど使用されません。

軸方向モード

軸方向放射モードでは、放射電界はらせん軸に沿ってエンドファイア特性を示し、放射波は円偏光またはほぼ円偏光となる。このモードは、らせんの円周が波長（λ）のオーダーまで増加し、巻線間隔が約λ/4の場合に実現される。このような条件下では、放射パターンは軸方向に広がり、指向性特性を持ち、軸からずれた角度にサイドローブが現れる。