ラジオ通信におけるアンテナ設計とゲイン計算の実態事例

アンテナ設計とゲイン計算は、無線通信システムの重要な側面です。彼らは信号強度、品質、およびカバレッジに影響を与えます。この記事では、これらの概念とその実用的なアプリケーションを説明するために、実際の例を紹介します。

例1:テレビ受信用八木宇田アンテナ

八木宇田アンテナは、高利得と指向性特性によりテレビ受信に広く使用されています。その設計は、駆動要素、反射器、および取締役を含む複数の要素を含みます。典型的な八木アンテナのゲインは、遠くの送信機から信号受信を強化し、最大20 dBiに達することができます。

ゲインを計算すると、アンテナの指向性と効率性を分析することが含まれます。例えば、5つの要素を持つヤギは、約8 dBiの指向性を持っているかもしれません。効率の損失を考えると、全体的なゲインは、長距離テレビ信号に適した15-20 dBiの周りにある可能性があります。

ダイポールアンテナは、シンプルさとコンパクトなサイズのために携帯電話で共通しています。彼らは通常、短距離通信のために十分な2.15 dBiに近い利益を持っています。設計は、動作周波数の約半分の波長でバランスの取れた導体を含みます。

ダイポールの計算は、放射線パターンと効率を考慮します。ダイポールは水平平面の方向性であるため、その利益は比較的低く、限られた範囲内での細胞通信に十分です。

パラボリック皿のアンテナは、その高いゲインと狭いビーム幅のために衛星リンクのために使用されます。典型的な料理は、40 dBiを超える利益を提供する3メートルの直径を持っているかもしれません。利点は、料理のサイズと波長に依存し、式を使用して計算されます。

[] ガス(dBi) = 20 log[_10[] (D / λ) + 定数

12GHz(λ=0.025m)で動作する3メートル皿の場合、次の通りゲインを推定できます。

利益 ≈ 20 log₁₀(3 / 0.025) ≈ 20 log_]10≈ (120) 20× 2.08 5.4 dBi

アンテナの種類やアプリケーションに応じて計算が異なります。一般的な方法は、指向性分析、波長の相対的な物理的寸法、および効率性を考慮したものです。これらの計算は、特定の通信ニーズのアンテナ性能を最適化するのに役立ちます。