アンテナの絶対利得

質問

アンテナについては全くの素人です（電磁波については多少知識はありますが）。

アンテナの利得は通常ダイポールアンテナや無指向性アンテナを
基本にして決めると書いてありました。そうすると基準となるアンテナの絶対利得（こんな言葉があるかどうかもわかりませんが）が知りたくなります

完全な平面電磁波の電力流中に完全な無指向性アンテナを置いたとき得られる絶対電力は何ワットになるのでしょうか。またその理由をご教授頂ければ幸いです。よろしくお願いいたします。

回答No.4

Mr_Holland · ベストアンサー

＞ご紹介頂いたＵＲＬのフリスの伝達公式を読ませていただきました。二つ理解できませんでした。

関連しているのは分かるが、最初の質問が解決して、違う質問をするのであれば別質問として立ててもらったほうがいいと思うが。

＞ひとつはゲインＧと実効面積を関係付ける公式です。この式には波長の２乗がかかっています。ところが送信アンテナから放射された電力密度は単にゲインＧをかけるとその場での電力密度が得られると書かれています。まるでゲインは面積の比であるように見えます。なぜ波長が必要なのでしょうか。

これを理解するには電磁波工学を学んでもらったほうがいい。
実効面積の定義（Ae=λ^2/4π Ga)の経緯を説明する良いサイトがないかと思って探してみたが見つからなかったので、書籍で学んだほうがよさそう。
掻い摘んで説明すると、アンテナの可逆定理を使って受信特性を計算すると、受信断面積：σr=λ^2/4π Ga mz mp（mz:インピーダンス整合度、mp:偏波効率)が得られ、この理想的な状態mz=mp=1のときの受信断面積をアンテナの実効面積Aeと呼ぶことにしてAe=λ^2/4π Gaとなった。
そのとき、λ^2/4πは無指向性アンテナの実効断面積とみなせることが分かった、ということ。
注意点を挙げれば、実効断面積は、アンテナの機械的な面積とは異なること。

＞第二の不思議な点は遠方の電力流密度は送信アンテナから見て全て半径方向です。離れた（ｄ点）点にある受信アンテナの実効面積をそのままなぜ使えるのかがよくわかりません。

アンテナの受信断面積や実効面積は、アンテナまで到来した入射電力密度を乗じて電力を求めるのに使う。
距離ｄは伝播損失に関わる。

＞受信アンテナの放射曲面と送信アンテナの放射曲面は曲がり方が反対に向いています。実効面積は真っ直ぐ飛んでくる平面波の電力流のどれだけの面積相当分を受けられるかで決まるように思うのです・・・

実効面積を考えた時点でアンテナの形状は無関係。
実効面積は機械的なアンテナの大きさを表しているものではないことに注意。

＞何分初心者なので思い違いをわかり易く教えていただければ幸いです。

このようなレベルの質問をしている時点で、「初心者」とは言いがたいものがある。
あとは、自分で勉強してください。

お礼

お礼が大変遅くなりました。私の疑問に沿ってご回答頂き大変ありがとうございました。まだわからない所だらけですが時間をかけて勉強していきたいと思います。

回答No.3

Mr_Holland

＃１です。

誤記訂正させてください。

(誤)無視恒星アンテナ　→　(正)無指向性アンテナ

(追伸)
＃２さんへ、こんな変換が出るとは思いもよりませんでした。

回答No.2

picpom

No.1の方の回答にありました
理想的な無視恒星アンテナ　初めて目にしました！！
どんなアンテナでしょうか？

回答No.1

Mr_Holland

良いことに気づきましたね。
ありますよ、「絶対利得」！
ダイポール・アンテナを基準にした利得を相対利得といい、理想的な無視恒星アンテナを基準にした利得を絶対利得といい、両者には次の関係があります。

（相対利得）[dB]＝（絶対利得）[dBi]－2.14[dB]

http://www.circuitdesign.co.jp/jp/technical/guide4.asp#アンテナの利得
（リンクには、「http://・・・・・#アンテナの利得」までとしてください。日本語は繋がらないようです。）

絶対利得は計算上のものなので、実測することはできませんが、ご質問のように電力などの計算をするときは簡単になりますので、絶対利得を使います。

電力の計算は、下記リンク先の式を使ってｄB単位で計算すると楽に出ます。参考にしてください。（この計算では、絶対利得で求めます。）
http://www8.plala.or.jp/ap2/mark/1rikugi.html#2112

補足

ご回答ありがとうございました。ご紹介頂いたＵＲＬのフリスの伝達公式を読ませていただきました。二つ理解できませんでした。ひとつは
ゲインＧと実効面積を関係付ける公式です。この式には波長の２乗がかかっています。ところが送信アンテナから放射された電力密度は単にゲインＧをかけるとその場での電力密度が得られると書かれています。まるでゲインは面積の比であるように見えます。なぜ波長が必要なのでしょうか。

第二の不思議な点は遠方の電力流密度は送信アンテナから見て全て半径
方向です。離れた（ｄ点）点にある受信アンテナの実効面積をそのままなぜ使えるのかがよくわかりません。

受信アンテナの放射曲面と送信アンテナの放射曲面は曲がり方が反対に向いています。実効面積は真っ直ぐ飛んでくる平面波の電力流のどれだけの面積相当分を受けられるかで決まるように思うのですが・・・
何分初心者なので思い違いをわかり易く教えていただければ幸いです。