最も簡単な電波の飛ばし方（アンテナの接続の方法）は？

質問

いま手元に正弦波発生器（ファンクションジェネレーター（以下FGとします））があります。これをつかって一番簡単に電波を放出する方法は、FGのOUTとGND間に直接、抵抗でつないでOUT側に適当な長さの銅線を垂直に立てる（1/4λ垂直設置アンテナ）ように接続するだけでOKでしょうか？ダイポール型などは給電点とGNDが分かれているので何となくわかるのですがラジコン送信機などの伸び縮みするアンテナのような物は回路にどう接続されているかちょっと疑問におもってしまいました。当方のレベルはアマチュア無線の4級をうけようとしていレベルで、電波に関しては全くの素人です・・・が、一応電磁気学の授業はうけたことがあり、Maxwell方程式などは当時は理解していたような“気が”します。宜しくお願いいたします。

回答No.3

ruto

>1Vppで20mA程度までドライブできる物のようです。
これらの数値からＦＧの出力インピーダンスは
V0＝1/｛2・(2)^0.5｝＝0.3536Ｖ
Z0＝0.3536/0.02＝17.7Ω程度かと思います。
Za＝25－ｊ400Ωと仮定すると
整合回路は
FG出力にコイル（j11.36Ω）とコンデンサＣ（－j38.9Ω）を直列に繋ぎその接続点にアンテナとコイル（j400Ω）を直列に接続する。

お礼

たびたびのご回答、誠にありがとうございます。そのご色々Web上で物色しまして、アンテナの設計方法、インピーダンスがわからないので調べていましたら、REAL-SAMMというフリーのソフト（モーメント法によるアンテナ解析シミュレータ）にたどり着きまして、これでいろいろアンテナをつくって指向性やインピーダンスなどを見ていました。垂直の設置型のアンテナだと相当高い周波数でないと（かなりの長さを確保しないと）ゲインが低すぎてしまうのが、視覚的にみれて参考になりました。八木アンテナやループアンテナみたいな物のサンプルデータもついるし、リアルタイムでアンテナの形を変更すると、インピーダンスやdBi特性が表示されてなかなかよくできていておもしろいです。上記お書きいただいた回路をもとに、ちょっと実験してみたいと思います。たびたびのご回答ありがとうございました。

回答No.2

ruto

No1ですが、整合用の定数が大きすぎて実用的でないので、他の方法を考えました。
　アンテナにコイルＬ（ｊ425Ω）を直列に入れてその後Ｃ（－j50）を並列に入れ50Ωに変換します。
　Za、FGのインピーダンスは同じとします。

お礼

早速のご回答ありがとうございます。解説図まで入れていただきおそれいります。数値も例示していただき大変参考になります。まずアンテナを含む回路がインピーダンス整合をするようにすればOKということですね。FGのほうですが最終段でOPアンプ出力を利用しており1Vppで20mA程度までドライブできる物のようです（秋月のキットです）。いただいたご回答の回路は専門家にしてみればとても簡単な物かとは思いますが、アンテナ自体なんたるかをよく理解していなかった自分にとって、改めて色々と考えを巡らす良いきっかけとなりました（1日中、昔の講義を思い出しつついろいろ考えてしまいました）。最近、廃棄寸前の岩通の古いアナログオシロ5711Dが手に入りまして、それがトリガとなりアナログ回路周りを色々いじり始めているところですが、アナログ回路は奥がふかく経験的な部分も多分に含み、理解に苦しむことが多いのですが、おもしろいですね。何かアドバイスなどありましたらまた宜しくお願いいたします。失礼いたします。

回答No.1

ruto

アンテナのインピーダンスとＦＧの出力インピーダンスが不明ですが仮定でお答えします。
　1/4λアンテナのインピーダンスZaを
Za＝25－j400Ω　　仮定
FGの出力インピーダンスを50Ωと仮定すれば
ＦＧの出力にコイルL1とコイルL2を直列に入れてその接続点にアンテナを繋ぎます。
　ZaとL2（XL2＝1365Ω）並列でインピーダンスＺ1は
　Z1＝50－ｊ564Ωになる。
　Z1とL1(XL1＝564Ω）直列でZ2（FGの入力側）
Z2＝50ΩとなりアンテナとFGが整合がとれたことになる。
　アンテナのインピーダンスが分かればFGの出力インピーダンスに整合する整合器を作ることは可能です。