RFrftools.io

アンテナのビーム幅とゲイン計算ツール

アパーチャアンテナのゲイン、アパーチャ効率、周波数からアンテナ3Dbビーム幅を計算

Loading calculator...

公式

θ_3dB ≈ 70λ/D (degrees), G = η_a × (πD/λ)²

θ_3dB — 3 dB half-power beamwidth (°)
λ — Wavelength (m)
D — Aperture diameter (m)
η_a — Aperture efficiency
G — Gain (dBi)

仕組み

3dBビーム幅は、電力がピーク値の半分に低下するときの主放射ローブの角度幅を表すアンテナ設計における重要なパラメータです。パラボラリフレクターアンテナの場合、このパラメーターは基本的にアンテナの物理的直径と動作波長に関連しています。この関係は、フーリエ光学と波動伝搬の原理から導き出される回折限界分解能に従います。アンテナの直径が波長に比べて大きくなると、ビーム幅が狭くなり、より正確な指向性での送受信が可能になります。θ _3DB = 70*λ/D という数学表現は、アンテナのサイズと角度分解能の逆の関係を示しています。ここで、λ は波長、D はアンテナの物理的な開口径を表します。

計算例

直径2.4メートル、10 GHzで動作する衛星通信Xバンドアンテナを考えてみましょう。まず、波長を計算します。λ = c/f = 3 × 10^8/(10 × 10^9) = 0.03 メートルです。θ _3DB = 70*λ/D という式を適用すると、θ _3DB = 70 * (0.03/2.4) = 0.875 度になります。アンテナのビームは、指向性が高く、サイドローブ干渉が最小限に抑えられ、焦点を絞った衛星通信に適した、非常に狭く正確なビームになります。

実践的なヒント

  • ✓波長と直径の単位が一致していることを常に確認してください
  • ✓表面粗さと製造公差を考慮してください
  • ✓計算電磁ツールを使って理論計算を検証する

よくある間違い

  • ✗波長と直径を一貫した単位に変換するのを忘れている
  • ✗実際のビーム性能を低下させる可能性のある表面精度を無視する
  • ✗式がすべてのアンテナタイプで同じように機能すると仮定します

よくある質問

この式は、表面精度が良好なパラボラリフレクターアンテナで最も正確です。他のアンテナ形状では、異なる計算方法が必要になる場合があります。
周波数が高くなると、特定のアンテナ直径のビーム幅が狭くなり、指向性分解能が向上します。
ゲインは開口効率、直径、波長によって異なります。一般に、直径が大きく周波数が高いほどゲインは大きくなります。
この式には理論上の限界があります。実際の性能は、フィード設計、表面精度、製造公差によって異なる場合があります。
フェーズドアレイには異なるビームステアリングメカニズムがあります。この式はパラボラリフレクターアンテナに最も当てはまります。

Shop Components

Affiliate links — we may earn a commission at no cost to you.

Antenna Connectors (SMA Right-Angle)

Edge-mount and right-angle SMA connectors for antenna feeds

DigiKey →Mouser →

Patch Antenna Elements

SMD and through-hole patch antenna modules

DigiKey →Mouser →

Antenna Wire

22 AWG wire and magnet wire for custom antenna fabrication

DigiKey →Mouser →

Related Calculators

Antenna

EIRP / ERP

Calculate Effective Isotropic Radiated Power (EIRP) and ERP from transmit power, cable loss, and antenna gain. Check compliance against FCC, ETSI, and ISM-band regulatory limits.

Antenna

Dipole Antenna

Calculate the physical length, wavelength, gain, radiation resistance, and 50Ω VSWR for a half-wave dipole antenna at any frequency. Supports velocity factor for insulated wire.

Antenna

Patch Antenna

Calculate rectangular microstrip patch antenna dimensions (width, length) using the Transmission Line Model. Outputs effective dielectric constant, edge-feed impedance, and nominal gain for common substrates like FR4 and Rogers.

Antenna

Yagi-Uda Antenna

Calculate Yagi-Uda antenna element dimensions, gain, and impedance for a given frequency and number of elements

Antenna

Horn Antenna

Calculate pyramidal horn antenna gain, E-plane and H-plane half-power beamwidths, and effective aperture area for microwave applications

Antenna

Parabolic Dish

Calculate parabolic dish antenna gain, half-power beamwidth (HPBW), effective aperture area, and noise temperature for satellite and microwave links