定在波アンテナの電磁波の放射について

質問

現在、伝送路からでる不要な放射ノイズについて勉強しています。

そこで、アンテナについて勉強を行っているのですが、

λ/4の垂直接地型アンテナは、伝送路の長さをＬとすると

負荷端がオープンのとき
Ｌ＝nλ/4(n=1,3,5…)のとき定在波が発生し、
電磁波の放射が起きると認識しています。

ここから先は僕のイメージなのですが、

伝送路が共振時には、ＣとＬの成分がゼロとなり、放射抵抗のみになるので
信号源の出力抵抗が放射抵抗の値と等しくなるように設定すれば、
入力端では反射が起きず、一番効率よく電波を放射することができるのでしょうか？？

回答No.1

tadys · ベストアンサー

アンテナと伝送路を混同していませんか？
アンテナは伝送路の一種では有りますが、通常アンテナの事を伝送路とは呼びません。
特に定在波型のアンテナの場合はそうです。
伝送路と言うよりは共振器です。

信号源とアンテナを結ぶ線路を伝送路と言いますが、この意味での伝送路において反射が生じるかどうかはアンテナから電磁波が輻射される事と関係はありません。
伝送路で反射が生じると信号源から出力される電力に無効電力が発生し信号源の能力を１００％利用できなくなるので避ける事が望ましいのです。
反射が大きいと信号源が発振する場合も有り、最悪です。

伝送路から電磁波が輻射されるのは電場、磁場が変化している部分が自由空間から観察できるからです。
ですから、電場、磁場の変化が外部から観察できない同軸ケーブルや導波管からは電磁波の輻射はありません。
ストリップラインからの電磁輻射が観察できるのはストリップラインが自由空間から観察できるからであって、ストリップラインで反射が発生しているからでは有りません。
ストリップラインからの電磁輻射を効率よく行いたいのであれば、ストリップラインを共振させた方がうまくいきます。
ダイポールアンテナではアンテナの両端で電場の変化が最大になりますが、この、離れた場所で電場の変化が大きい事が効率よく電波を輻射する事につながります。
磁場の変化はアンテナ中心で最大です。
ロンビックアンテナのような進行波アンテナでは原理的には反射が起こりませんが、電磁波の輻射は起こります。

長いトンネルの中で放送や通信を行う為に漏洩同軸ケーブルが使用される事が有ります。
これは同軸ケーブルの外皮部分に周期的にスリットを設けて電磁波の輻射が起きるようにしたものです。
http://www.fujikura.co.jp/products/cable/coaxial/cd1218.html

お礼

ご回答ありがとうございます。

ご指摘の通り、アンテナと伝送路を混同していました。
アンテナの共振時の放射抵抗値と
信号源とアンテナを結ぶ線路のインピーダンスを一致させれば
注入した電力が効率よく放射できることになるのでしょうか？

回答No.2

tadys

＞アンテナの共振時の放射抵抗値と
信号源とアンテナを結ぶ線路のインピーダンスを一致させれば
注入した電力が効率よく放射できることになるのでしょうか？

はい、そうです。
ただし、信号源のインピーダンス（Rｓ）と負荷のインピーダンス（Rl）のインピーダンスが異なる時に、線路のインピーダンスをZ=√（Rs*Rl）、線路長を１／４波長にすればインピーダンスをマッチングさせる事が出来ます。
これを応用すると、信号源と負荷のインピーダンスが等しい時は線路長が１／２波長の時には線路のインピーダンスがどんな値でもインピーダンスがマッチングする事になります。
（注意：これが言えるのは信号が連続波、あるいは連続波とみなせる場合です。単発のパルスでは話が違います。）

この辺のところはスミスチャートを勉強すれば理解できます。
GHｚ帯の高周波を扱うにはスミスチャートとSパラメータを理解する事は必須の条件です。

お礼

ご回答ありがとうございます。