アマチュア無線家です。

質問

アマチュア無線家です。
何度もアンテナ・ハンドブックの「アンテナの励振」電流・電圧の乗り方を読み返していますが？？です。
ワイヤー長が１λの先端開放の場合で、中央給電の電流の乗り方が、両エレメントとも、なぜ同相のプラス電流になるのか解りません。
　しかも、電圧の乗り方も、なぜ片方のエレメントと同相になるのでしょう？
左のエレメントの電流が上（プラス）なら、右エレメントの電流は下側（マイナス）にならないのでしょうか。また、電圧も給電点の左側がマイナス最大値なら、なぜ右側もマイナス最大値にならないのでしょうか。
アンテナハンドブックの解説は、「Ｗツェップだから」だけです。これではわかりません。

Q1．λ/２、λ、のワイヤアンテナの場合、両端は必ず電流最小、電圧最大という決まりがあるのでしょうか？
Q2．１λで中央給電のときに左右のエレメントの電流・電圧が同相になる理屈を教えて下さい。

どなたかよろしく教えて下さい。

回答No.3

noname#252164

２です。そういう話なら本のほうが間違っている可能性が高いです。
フリーのアンテナシミュレータがいくつかありますから、それで挙動を見てみれば納得なさるでしょう。
給電点で電圧または電流は左右で逆相です。そうでないとフィーダに電流流れない（Ｔ型アンテナと一緒）になりますから。

お礼

「給電点で電圧または電流は左右で逆相です。そうでないとフィーダに電流流れない（Ｔ型アンテナと一緒）になりますから」
当局もそのように思うのですが、アンテナハンドブック、その他の資料でも１λの場合、Ｗツエップになると書いています。左右同相になる、と。
どうも、この理屈がよく解りませんね。
なぜ左右のエレメントが同相になるんだろう？？

先達が実験の結果λ/２より指向性が強く発現したので、都合のよい解釈をしているに過ぎないのかなぁ！

回答No.2

noname#252164

Ｑ１　については端っこではそこから先に電流の流れる先がありませんので電流はゼロになります。同様に接地型空中線で理想的な接地がされていればそこの点では電圧ゼロになります。

Ｑ２　については見えているのは定在波なので観測できるのは包絡線で本来はマイナス側はないんです。ですから何かしらのプローブ持ってきたらここがマイナスで、こっちがプラスでって見えるのではないです。
ただし、波形的には三角関数なので、図ではゼロで折り返すよりはマイナス側まで書いたほうが自然なのでそういう図になっているだけです。
（でもかなりの違和感はあります。プラスマイナスに意味がないなら左右は逆相のほうが自然だと思います）

お礼

ありがとうございます。だんだん、すっきりしてきました。
Q1の方は、了解です。

Q2については、以下の理解でよろしいでしょうか。

１、本来はマイナス側はないんです。ですから何かしらのプローブ持ってきたらここがマイナスで、こっちがプラスでって見えるのではないです。

２、ただし、波形的には三角関数なので、図ではゼロで折り返すよりはマイナス側まで書いたほうが自然なのでそういう図になっているだけです。

だとすると、１波長のλ/４部分からオフセット給電した場合も半周期分と残りの半周期分も同じ性質の電界となり、指向性も中央から給電した場合と同じにならないといけないはずですが、アンテナハンドブックでは全く違うパターンです。

と、いうことは一波長の電流の乗り方を描くとしたら、三角関数の波形のとおり、０°～１８０°まではプラス電界だとすると、１８０°～３６０°まではマイナスの電界となるのではないでしょうか。

一波長の給電部がオフセット（λ/４）の場合は、電流・電圧の図形が三角関数の波形どおり、至極自然です。

それが、センター給電になった途端、左右エレメントが同相になるのが不自然で理解できないのです。

くどくてすみませんが、なぜ同相になるのかをご説明下さると助かります。

回答No.1

take0_0

Q1：そういう決まりがあります
というより、波長に関係なく、電界型アンテナで共振しているのならその条件が成り立ちます。
条件が成り立つ周波数で共振するとも言えます

Q2：1波長ということは変化が1周期分、半波長ということは半周期分だということはなんとなくわかりますか？
で、そのような変化をさせつつQ1の条件を満たすには、そのような分布にならざるを得ません。

私なりの定性的理解としては、中央からエレメントに電流が流れ込むのだから、流れ込んでいる点が最も多く、端が少ないのは必然。
電圧に関しては、平衡なので中心点から等しい距離における電位は逆符号で絶対値が等しい（和はゼロ）。よって、距離がゼロの給電点では必然的に電位はゼロ。

と考えています。

補足

早速のご回答ありがとうございます。
Q1のλ/２については、半波長の定在波がたつ（共振状態）状態になるのがわかりました。共振状態のとき、電流の山が一つ乗った状態になるのと同じですね。

Q2については、「Q1の条件を満たすには、そのような分布にならざるを得ません」では理屈がよく解りません。

λ/２の両端開放中央給電の場合、「私なりの定性的理解としては、中央からエレメントに電流が流れ込むのだから、流れ込んでいる点が最も多く、端が少ないのは必然。」と言われればそういう気がしてきます。

しかし、１λで両端開放のセンター給電の場合、「中央からエレメントに電流が流れ込むのだから、流れ込んでいる点が最も多く、端が少ないのは必然。」は間違いとなってしまいます。

なぜ、１λで両端開放のセンター給電の場合は、Ｗツェップと同じ動作になるのかが、わかりません。
一波長なのだから、半周期がプラスなら、残りの半周期はマイナスになるのが妥当ではないかと思うのですが。

１波長アンテナの動作が、Ｗツェップと同じ動作になる理屈をご存知でしょうか。