戻る　

 
まずは波長という物を考える

　金属の棒に電波が当たると、電波の周波数に応じた波が生じます。
波の長さは、電波の周波数できまり、１．９ＧＨｚで、だいたい１５ｃｍ位になります。

次に定在波を知ろう

　洗面器に、水を入れて端っこをたたきます。同心円上に波が出来ますね。
叩く周期を巧く調整すると、一定の位置で上下に動く波が出来ます。これが定在波。
（実際にはたたくのではうまくいきません。手の平でこすって、摩擦を利用して振動させるといいでしょう）
狭いなかを波がいったりきたりするときに、互いにうち消しあったり、合成されたりして一定の位置で、上下運動をするように見える。これが定在波です。

では、アンテナは

　先ほども書いたように電波があたると、その周波数に応じた電流と電圧の波が生じます。その波は、アンテナの端に当たると、跳ね返ります。アンテナ両端で行ったり来たりするわけです。
この跳ね返りと波長がうまくあうと、電流と電圧の定在波が生じるのです。
その定在波が巧く生じる長さというと、アンテナの長さが波長と同じか、または整数倍のときになります。
１波長が１５ｃｍなら、アンテナの長さも１５ｃｍになります。
あれ？ちょっと変ですね。ＰＨＳのアンテナは１５ｃｍもありません。
どういうことでしょうか？

アンテナから、電力を取り出すことについて考えてみる

　１５ｃｍの導体に電圧の定在波が出来ている様子を想像すると、導体の両端では、電圧が０になります。また、ちょうど真ん中のところも電圧が０です。
そして、電圧の波の振れが最大になるのは、両端から１／４のところです。
 

 

電力を沢山取り出すには、電圧の振れが最大のところから、取り出すのがいいでしょう。
従って、どちらかの電圧のピーク点にケーブルを接続することになります。
もう半分は無駄なのでとっちゃいましょう。

これが１／２波長ダイポールアンテナと言うもので、すべてのアンテナの基本となっています。
さて、ＧＮＤとの関係を考えに入れると、アンテナの長さのさらに半分が不要になります。
これもとっちゃいましょう。そして、縦にすると……

これが、１／４波長ホイップアンテナです。ＰＨＳや、携帯電話のアンテナはほとんどがこれです。
ＰＨＳの場合、約１５ｃｍの１／４で、約３．２ｃｍになります。

あれ？今度は短くなりすぎました。初期のＰＨＳでは、こんな長さの物もありましたが、今のものはずっと長いですよね。
そこで、ゲインというのを考えにいれてみましょう。

ゲインとは

　ゲインというのは、利得とも増幅率とも言いますが、単位はｄＢ（デシベル。デービーとも読みます）です。
これは、相対的な数字、つまり、基準よりどのくらいＵＰ（またはdoun）したかを表すもので、指数表記になっています。
計算式は省きますが、電力が倍になると３ｄＢＵＰしたことになります。
１０Ｗの３ｄＢＵＰは２０Ｗ。
１ｍＷの３ｄＢＵＰは２ｍＷ。

相対表示には基準が入ります。アンテナのゲインで考えた場合、全方向へ均一に電波をとばせる理想的なアンテナ（アイソトロピックアンテナ）が基準となります。
この場合、ｄＢiと表示します。

＊実際のアンテナの基本となるのは、ダイポールアンテナです。
　ダイポールアンテナを基準とした場合は、ｄＢＤ表示となります。
　これも計算式は省きますが、２．１４ｄＢｉ＝０ｄＢＤになります。

ＰＨＳの端末の実際は

　この場合、アンテナのゲインは４ｄＢｉまでと決められています。
結論から言ってしまえば、５／８λホイップアンテナが、約３．８ｄＢｉで規格ぎりぎりになり、長さは約９ｃｍです。
ＰＨＳのアンテナの長さは、だいたいこのくらいですね。

 
*アンテナの設計の実際は、その手の本を参考にしてください。ここでは説明しません。

基地局のながーいアンテナ

　基地局のアンテナは、コーリニアアンテナと呼ばれるものです。
これは、ダイポールアンテナを垂直にし、いくつか積み重ねたものと考えてさしつかえありません。（正確には、すこし違います）
そして、長さが倍になると、電力も倍つまりゲインが３ｄＢＵＰするのです。

長さとゲインの関係はこうなります。

約７．５ｃｍ　　２．１４ｄＢｉ
約１５ｃｍ　　　５．１４ｄＢｉ
約３０ｃｍ　　　８．１４ｄＢｉ
約６０ｃｍ　　１１．１４ｄＢｉ
約１２０ｃｍ　１５．１４ｄＢｉ
約２４０ｃｍ　１８．１４ｄＢｉ
 

ＰＨＳ基地局のアンテナゲインは、１２〜１６ｄＢｉと言われています。
だいたい６０ｃｍ以上で、２ｍ以内の長さになりますね。