ニュース - アンテナ利得の原理、アンテナ利得の計算方法

アンテナゲインは、理想的な点源アンテナに対する特定の方向のアンテナの放射電力ゲインを指します。これは、特定の方向におけるアンテナの放射能力、つまり、その方向におけるアンテナの信号受信効率または放射効率を表します。アンテナゲインが高いほど、特定の方向でのアンテナのパフォーマンスが向上し、信号をより効率的に送受信できるようになります。アンテナゲインは通常デシベル (dB) で表され、アンテナの性能を評価するための重要な指標の 1 つです。

次に、アンテナゲインの基本原理とアンテナゲインの計算方法などを理解していきます。

1. アンテナ利得の原理

理論的に言えば、アンテナゲインは、同じ入力電力の下で空間内の特定の位置で実際のアンテナと理想的な点源アンテナによって生成される信号電力密度の比です。ここでは、点源アンテナの概念について説明します。それは何ですか？実際、それは人々が均一に信号を放射することを想像するアンテナであり、その信号の放射パターンは均一に拡散した球体です。実際、アンテナには放射利得方向（以下、放射面と呼ぶ）があります。放射面上の信号は理論上の点源アンテナの放射値よりも強くなりますが、他の方向への信号放射は弱められます。ここでの実測値と理論値の比較がアンテナの利得です。

写真は、RM-SGHA42-10製品型式ゲインデータ

一般の人がよく見るパッシブアンテナは、送信電力を向上させないだけでなく、送信電力を消費することに注意してください。それでもゲインがあると考えられるのは、他の方向が犠牲になり、放射方向が集中し、信号利用率が向上するためです。

2. アンテナ利得の計算

アンテナゲインは実際には無線電力の集中放射の度合いを表すため、アンテナの放射パターンと密接に関係しています。一般に、アンテナの放射パターンのメインローブが狭く、サイドローブが小さいほど、ゲインが高くなるというのが理解されています。では、アンテナ利得はどのように計算すればよいのでしょうか?一般的なアンテナの場合、G (dBi) = 10Lg {32000/(2θ3dB, E × 2θ3dB, H)} という式を使用してゲインを推定できます。式、
2θ3dB, E および 2θ3dB, H は、それぞれ 2 つの主面上のアンテナのビーム幅です。32000 は統計的な実証データです。

では、100mw の無線送信機にゲイン +3dbi のアンテナが装備されている場合はどうなるでしょうか?まず、送信電力を信号ゲイン dbm に変換します。計算方法は次のとおりです。

100mw=10lg100=20dbm

次に、送信電力とアンテナゲインの合計に等しい合計送信電力を計算します。計算方法は以下のとおりです。

20dbm+3dbm=23dbm

最後に、等価送信電力は次のように再計算されます。

10^（23/10）≈200mw

言い換えれば、+3dbi ゲインアンテナは等価送信電力を 2 倍にすることができます。

3. 共通利得アンテナ

一般的なワイヤレスルーターのアンテナは全方向性アンテナです。その放射面はアンテナに垂直な水平面上にあり、そこで放射利得が最大になりますが、アンテナの上部と下部の放射は大幅に弱まります。それは信号バットを少し平らにするようなものです。

アンテナゲインは信号の単なる「整形」であり、ゲインサイズは信号の利用率を示します。

一般的なプレートアンテナもありますが、これは通常は指向性アンテナです。その放射面はプレートの真正面の扇形の領域にあり、他の領域の信号は完全に弱められます。電球にスポットライトカバーを追加するようなものです。

つまり、高利得アンテナには、到達距離が長くなり、信号品質が向上するという利点がありますが、個々の方向 (通常は無駄な方向) での放射を犠牲にする必要があります。低利得アンテナは一般に指向範囲は広いですが、到達距離は短いです。ワイヤレス製品が工場から出荷されるとき、メーカーは通常、使用シナリオに従って製品を構成します。

皆様に優れた利得を備えたアンテナ製品をさらにいくつかお勧めしたいと思います。