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zoom RSS 3.2.6 アンテナの入力抵抗と放射抵抗

<<   作成日時 : 2018/04/14 18:08   >>

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 今回の基礎理論は
アンテナのもっとも知りたい
パラメータであるともいえます。
とくにアマチュア無線では、
究極のSWR値=1.0
を求められるかたが多いのですから!
ただ、私の場合は、
アンテナの設計をする場合は、
SWR=1.0、つまり、50Ωを
目指すわけではありません。
例えば、垂直接地型アンテナならば、
35Ω付近で、
SWR=1/(35/50)≒1.4
あたりを目指しています。

(一方で)
今回の逆L形アンテナでは、
もっと低い値となりますから
20Ω以下だと
SWR=2.5以上
となります。

モノバンドアンテナですと
20Ω→50Ωの
狭帯域なLCを使った
マッチング回路で最終的に整合させます。

(ところが)
今回のマルチバンドアンテナでは
そのような各バンド毎のマッチング回路は
使用していません。
各バンドのエレメント長の長さと
アース回路への電線を電気的に変化させること
(こちらはエレメントとは呼ばないと思うので)
を組み合わせすることで50Ωに近づけています。

(それとは別の理由として)
もっともインピーダンスが低いはずの
1.9MHzは限りなく、50Ωに近いのですが、
これには、トラップコイルのロス抵抗が、
一番効いているもようです。

ちょうど、モービル用の短いホイップアンテナが
マッチング回路無しで50Ωに近くなるように
なる設計と同じになります。
アンテナ性能を求めるならば、
この方法はおすすめできません。

さて、本論は

 アンテナn入力電力(供給電力)Wと放射抵抗Rrの関係は
入力電力と放射電力の関係から求まります。

放射電力をWrとしますと

Wr=ηW



Io^2Rr=ηW

ただし、Ioは波腹電流、ηはアンテナ効率です。


 一方、入力電力と入力抵抗Rinの関係は、
Iaを基部電流(入力電流)としますと

W=Ia^2Rin

ですから

Io^2Rr=ηIa^2Rin

したがって、入力抵抗Rinは、

     Io    Rr
Rin=(──)^2・──   .....(3.100)
     Ia    η

 上式によって、入力抵抗は、波腹電流Ioと基部電流Iaの比の
2乗に比例することがわかります。

アンテナ上の電流分布で、基部電流が小さいほど入力抵抗は大きく、
Iaが最小のときRinは極大値をとります。

理論的にはIa=0、Rin=∞の場合を生じますが、
実際のアンテナでは、損失抵抗などがあって、Ia=0とならず、
入力インピーダンスも無限大となりません。

 Iaをアンテナ長さと使用波長で表せば、(3.100)式は

      Rr
Rin=─────────   .....(3.101)
           l
   ηsin^22π(──)
           λ

となります。


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