アンテナ知識グラフ

アンテナはかなり幅広いトピックであり、そのすべての側面を 1 つの記事でカバーすることは困難ですが、主にセルラー アプリケーションに関連するアンテナのさまざまな側面の概要を説明したいと思います。

アンテナとは何ですか?

アンテナの性能はどのように特徴付けられますか?

放射線モデル

アンテナ利得

総放射電力 (TRP)

総等方性感度 (TIS)

実効等方性放射電力/等価等方性放​​射電力(EIRP)

S11

アンテナとは何ですか?よく知られているように、アンテナは電気エネルギー（電気信号）を電磁波に変換し、空間に送信する装置です。

アンテナの性能はどのように特徴付けられますか?

アンテナの性能を評価するには、次の 2 つの主な基準があります。

(a) 可能な限り損失を最小限に抑えながら、電気エネルギーを電磁エネルギーに変換する必要があります。

(b) 希望する方向に放射する必要があります。

次のように、アンテナのパフォーマンスを特徴付けるためにいくつかの指標を使用できます。

放射パターン;

総放射電力。

総等方性感度

放射線モデル

アンテナの性能を理解または評価するための最初のステップは、アンテナの放射パターンを調べることです。ほとんどの場合、電気エネルギーはあらかじめ決められた経路 (通常は銅線やプリント基板上の銅配線) に沿って流れますが、そのエネルギーが電磁波に変換されると、事実上全方向に伝播します。アンテナの設計方法に応じて、電磁波は空気中をさまざまな方向に伝播します。アンテナは特定の方向に強いエネルギーを送信し、他の方向には最小限のエネルギーを送信し、さらに他の方向には中程度のエネルギーを送信します。このエネルギー伝達のパターンは「放射パターン」と呼ばれます。 (放射パターンのより実際的な例については、http://rcexplorer.se/educational/gain/gain.html を参照してください。) 以下は、考えられる放射パターンのほんの数例です。実際、ほぼ無限に近いさまざまなパターンが考えられます。アンテナ設計の目標は、電気エネルギーから電磁エネルギーへの変換中に、アンテナがエネルギーを損失することなく、意図したとおりに正確にエネルギーを伝送できるようにすることです。

実際には、図 (b) に示すように、信号は 3 次元方向に伝播します。ただし、3 次元空間でのエネルギー伝播パターンの描写は必ずしも簡単ではなく、これらのパターンを定量的に推定することは特に困難な場合があります。したがって、多くの場合、図 (c) および (d) に示すように、3D パターンを特定の 2 次元平面に沿ってスライスします。

アンテナ利得 (G)

「アンテナ利得」という言葉は誤解を招きやすい用語だと思います。

(a) 「ゲイン」という用語を聞くと、私たちは通常、「このデバイスは信号を増幅し、より多くのエネルギーを生成する」と考えます。しかし、アンテナの場合はそうではありません。ほとんどのアンテナは何も増幅しない「受動デバイス」です。

(b) 利得を考慮すると、利得が高くなるほど、デバイスから放射される総エネルギーも高くなります。ただし、アンテナの場合はこの限りではありません。アンテナ ゲインが高いということは、「特定の方向に送信されるエネルギーが多い」ことを意味する場合がありますが、必ずしも「デバイスから放射される総エネルギーが多い」ことを意味するわけではありません。アンテナ ゲインは、特定の方向に放射されるパワーと基準点でのパワーの比として定義されます。通常、dB、dBi、または dBD で表されます。これは、「アンテナが特定の方向にどれだけ効率的にエネルギーを伝送するか」の指標となります。基本的な概念は次のように説明できます。

アンテナの構造と材料のばらつきを考慮すると、単一のマッチング構成がすべてのアンテナ サンプルにわたって最高のパフォーマンスを生み出すとは限りません。この問題に対処するために、業界は動的に調整可能な整合回路の概念を導入しました。基本的な考え方は次のとおりです。可変インダクタと可変コンデンサを使用して整合回路を構築するとします。これらの可変コンポーネントは、地元の電化製品店で購入し、ノブを回して手動で設定できるようなものであってはなりません。代わりに、人間の介入なしに回路が動作するように、それらはすべて電子的に制御される必要があります。現在の課題は、可変インダクタとコンデンサを見つける (または開発する) ことです。これらの可変デバイスは、最小限のエネルギー (電圧と電流) 消費で動作する必要があります。可変コンデンサは、可変インダクタよりも見つけやすいです。