アンテナ理論-基本的なパラメーター

この章では、アンテナを使用したワイヤレス通信についてのより良いアイデアを得るために、基本的な通信パラメーターについて説明します。無線通信は波の形で行われます。したがって、通信における波動の特性を調べる必要があります。

この章では、次のパラメータについて説明します-

周波数
波長
インピーダンス整合
VSWRと反射電力
帯域幅
帯域幅の割合
放射強度

それでは、それらについて詳しく学びましょう。

周波数

標準的な定義によると、「特定の期間にわたる波の繰り返しの割合は、*周波数*と呼ばれます。」

単に、頻度とは、イベントが発生する頻度のプロセスを指します。周期的な波は、 'T' 秒（期間）ごとに繰り返されます。周期波の*周波数*は、時間の逆数（T）に他なりません。

数式

数学的には、次のように書かれています。

どこで

f は周期波の周波数です。
T は、波が繰り返される期間です。

単位

周波数の単位は*ヘルツ*で、 Hz と略されます。

電圧

上記の図は正弦波を表しており、ミリボルト単位の時間に対してミリボルト単位の電圧をプロットしています。この波は2tミリ秒ごとに繰り返されます。したがって、期間、T = 2tミリ秒および周波数、$ f = \ frac \ {1} \ {2T} KHz $

波長

標準的な定義によると、「2つの連続する最大ポイント（山）間の距離、または2つの連続する最小ポイント（谷）間の距離は*波長*として知られています。」

単純に、2つの即時の正のピークまたは2つの即時の負のピーク間の距離は、その波の長さに他なりません。 Wavelength と呼ぶことができます。

次の図は、周期的な波形を示しています。 *波長（λ）*と振幅が図に示されています。周波数が高いほど、波長は短くなり、逆もまた同様です。

振幅

数式

波長の式は、

どこで

*λ*は波長です
c は光の速度です（$ 3 * 10 ^ \ {8} $メートル/秒）
f は周波数です

単位

波長*λ*は、メートル、フィート、インチなどの長さの単位で表されます。一般的に使用される用語は*メートル*です。

インピーダンス整合

標準定義によると、「送信機のインピーダンスのおおよその値は、受信機のインピーダンスのおおよその値と等しい場合、またはその逆の場合、*インピーダンス整合*と呼ばれます。」

アンテナと回路の間でインピーダンス整合が必要です。 *最大電力伝送*がアンテナと受信機または送信機の間で行われるように、アンテナ、伝送ライン、および回路のインピーダンスが一致する必要があります。

マッチングの必要性

共振デバイスは、特定の狭い周波数帯域でより良い出力を提供するデバイスです。アンテナはそのような*共振デバイス*であり、そのインピーダンスが一致すると、より良い出力が得られます。

*アンテナのインピーダンス*が自由空間のインピーダンスと一致する場合、アンテナから放射される電力は効果的に放射されます。
*受信機アンテナ*の場合、アンテナの出力インピーダンスは受信機アンプ回路の入力インピーダンスと一致する必要があります。
*送信機アンテナ*の場合、アンテナの入力インピーダンスは、送信ラインのインピーダンスとともに、送信機アンプの出力インピーダンスと一致する必要があります。

単位

インピーダンスの単位（Z）は*オーム*です。

VSWRおよび反射電力

標準的な定義によれば、「定在波における最大電圧と最小電圧の比は、電圧定在波比」として知られています。

アンテナ、伝送ライン、および回路のインピーダンスが互いに一致しない場合、電力は効果的に放射されません。代わりに、電力の一部が反映されます。

主な機能は次のとおりです-

インピーダンス不整合を示す用語は VSWR です。
VSWR は、電圧定在波比の略です。 SWR とも呼ばれます。
インピーダンスの不整合が大きいほど、 VSWR の値が高くなります。
VSWRの理想値は、効果的な放射のために1：1でなければなりません。
反射電力は、順方向電力から浪費される電力です。反射電力とVSWRの両方が同じことを示しています。

帯域幅

標準の定義によれば、「特定の通信用に指定された波長内の周波数帯域は、帯域幅」として知られています。

信号は、送信または受信されると、ある範囲の周波数で行われます。この特定の周波数範囲は特定の信号に割り当てられているため、他の信号が送信に干渉することはありません。

*帯域幅*は、信号が送信される高周波数と低周波数の間の周波数帯域です。
割り当てられた帯域幅は、他の人が使用することはできません。
スペクトル全体が帯域幅に分割され、異なる送信機に割り当てられます。

先ほど説明した帯域幅は、*絶対帯域幅*とも呼ばれます。

帯域幅の割合

標準定義によると、「絶対帯域幅とその帯域幅の中心周波数の比は、パーセント帯域幅」と呼ばれます。

信号強度が最大になる周波数帯域内の特定の周波数は、*共振周波数*と呼ばれます。帯域の*中心周波数（fC）*とも呼ばれます。

高い周波数と低い周波数は、それぞれ* f〜H〜およびf〜L〜*として示されます。
絶対帯域幅は、-* f〜H〜-f〜L〜*で与えられます。
帯域幅の広さを知るには、 fractional bandwidth または percentage bandwidth を計算する必要があります。

数式

パーセント帯域幅*は、コンポーネントまたはシステムが処理できる周波数変動を知るために計算されます。

どこで

$ \ {f _ \ {H}} $はより高い頻度です
$ \ {f _ \ {L}} $は低頻度です
$ \ {f _ \ {c}} $は中心周波数です

帯域幅の割合が高いほど、チャネルの帯域幅は広くなります。

放射強度

「*放射強度*は、単位立体角あたりのパワーとして定義されます」

特定の方向により強いアンテナから放射される放射は、そのアンテナの最大強度を示します。可能な限り最大限の放射線の放出は、放射線強度に他なりません。

数式

放射強度は、放射されるパワーに放射距離の二乗を掛けることで得られます。

どこで

U は放射強度
r は半径方向の距離です
* W〜rad〜*は放射される電力です。

上記の式は、アンテナの放射強度を表します。半径距離の関数は*Φ*としても示されます。

単位

放射強度の単位は Watts/steradian または Watts/radian ^ 2 ^ です。

Antenna-theory-basic-parameters