5.6GHz のアンテナを考える
2008年 05月 13日
以前 GP (もちろん1段)を作ったのですが,それでも2,3局できたかな?今度はもう少しとばしたいので,小さなパラボラかなと思ったのですが,パラボラ面が手元にない....わざわざ買うのも面倒くさい.金属の浅いボールでも百円ショップとかで買ってきて作ることもできそう(*)ですが,プリント基板か何かに八木を作り付ける作戦にしてみようと思って試算しました.
八木アンテナを設計する場合,単純に給電しようとすると利得を最大にするか,整合をとるか選ばなければなりません.もちろん利得を最大にしたところで整合がとれるように整合回路を入れるのが正解なのですが,波長が 5cm くらいとなるとそこそこの精度も必要ですし,そもそも作るのが面倒くさい.で,どっちかを選んだときに実際どうなるか試算しました.計算間違いがあるかも知れないので,あったら教えてください.(私,計算苦手なんです〜)
理論値が本に載っている3素子の場合ですが,教科書通り以下のようにパラメータをとることにします.
学生時代の教科書[1]によると,仮に利得を最大にしようとすると,概ね d3 が λ/4 の 0.8 倍程度,l3 が λ/4 の 0.9 倍程度となり,そのときの利得は概ね 7 dB です.しかし,入力インピーダンスはこの長さの時に 25+j60 [Ω] となります.
一方整合重視の場合,d3 を λ/4 の 0.4 倍程度,l3 を λ/4 の 0.87 倍程度にとるとほぼ 50+j0 [Ω] となりますが,その代わり利得は 4.8dB 程度になります.
ではここで利得重視の場合の不整合による損失を計算しましょう.インピーダンスは Zr=25+j60[Ω] ですが,Z0=50 [Ω] ですから,反射係数 Γ は,
Γ=(Zr-Z0)/(Zr+Z0)=0.187+j0.650
となります.定在波比 S は,
S=(1+|Γ|)/(1-|Γ|)=5.19
です.これより反射損 M は
M=(1+S)2/4S = 1.85 = 2.65dB
となります.
利得を最大にしたとき 7.0dB 程度とれますが,不整合による損失が 2.7dB ほどあるので,結局みなし利得は 4.3dB となり,整合重視でいった場合の 4.8dB に比べて 0.5dB ほど損をすることになるわけです.
もうちょっと多素子にしたいところですが...え?MMANA 使え?うーん,使い方が分からないしぃ〜,そもそも Windows 使ってないしぃ〜.そう,文明の利器に疎い私なのでした.笑
参考文献
[1]虫明康人,アンテナ・電波伝搬,コロナ社,1961年
(*)昔,うちの大学の先生が,中華鍋でパラボラを作ってBSを見る,というのでTVに出ていました.笑
持っていました。(銅パイプを回して切るやつ)。それだとキレイに切れますよ。