アンテナ設計 — 完全ガイド

アンテナの利得は指向性と効率を組み合わせたものです。半波長ダイポールの利得は約 2.15 dBi で、控えめですが方位面では無指向性です。EIRP = 送信電力 + アンテナ利得 − ケーブル損失。EIRP 計算ツールで規制への適合を確認し、実効放射電力を dBm または dBW で計算できます。

共振した半波長ダイポールの給電インピーダンスは自由空間で約 73 Ω で、同軸ケーブルで給電する場合はコモンモード電流を抑えるためにバランが必要です。ダイポールアンテナ計算ツールは、速度係数を考慮して周波数から共振長を求めます。設置場所が限られる場合、折り返しダイポールは給電インピーダンスを約 300 Ω へと 4 倍にし、平行フィーダーや折り返し型の整合部に適しています。

パッチアンテナは薄型で、1 GHz 以上では PCB 設計に容易に組み込めます。共振長は基板誘電体中でおよそ λ/2 です。パッチアンテナ計算ツールは、基板の誘電率と厚さからパッチ寸法、給電点の位置、推定利得を計算します。単一の共振素子では、帯域幅は通常 1–5% です。

八木アンテナは、ブームと素子からなる簡単な構造で高い利得（6–20 dBd）を実現します。導波器を増やすと利得が上がり、良好な前後比を得るには素子間隔と素子長の調整が重要です。八木アンテナ計算ツールは、Leeson のアルゴリズムを用いて、与えられたブーム長と素子数に対する素子長と間隔を計算します。

ループアンテナは波長に比べて小型で、軸から外れた方向に深いヌルを持つ8の字の指向性を示します。ループアンテナ計算ツールは、1巻きおよび複数巻きの小型ループについて、放射抵抗、効率、Q を計算します。Q が高いと帯域幅が狭くなるため、通常は同調回路が必要です。

パラボラ反射鏡は、一次放射器の放射を集束させることで、実用上最も高いアンテナ利得（20–50 dBi）を実現します。利得 = η·(πD/λ)²。パラボラアンテナ計算ツールは、反射鏡の直径と周波数から利得、半値ビーム幅、開口効率を計算します。アンテナビーム幅計算ツールで、3 dB ビームが必要なカバー範囲に収まるかを確認してください。