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ヘリカルアンテナ、円偏波化

図1に示すヘリカルアンテナは軸方向に円偏波を放射することが知られています。
図2に入力インピーダンスの周波数特性を示します。 比較的広い帯域で定インピーダンスであることがわかります。
図3は軸方向の軸比が最も小さくなる帯域での放射パターンを重ね書きしたものです。 赤が楕円偏波の主軸成分、青が楕円偏波の副軸成分です。その差が軸比になります。 利得は約3dBiです。
図4に中心周波数での電流分布を示します。 振幅が給電点から単調に減衰し、進行波が支配的であることがわかります。 これによって、軸方向に円偏波が放射されます。


図1 ヘリカルアンテナ、巻数=2、半径=17mm

図2 入力インピーダンスの周波数特性(2-4GHz)

図3 放射パターン(YZ面、2.8-3.3GHz)

図4 電流分布(3.0GHz)

図5は巻数を4にしたアンテナ形状です。
図6は入力インピーダンスの周波数特性です。図2と比べると変動が大きくなることがわかります。
図7は放射パターンです。 図3と比べる円偏波の帯域が狭くなることがわかります。利得は約5dBiです。
図8は中心周波数での電流分布です。 先端で電流が反射し、定在波が発生していることがわかります。 先端で反射した電流は逆回りであるため円偏波が妨げられます。


図5 ヘリカルアンテナ、巻数=4

図6 入力インピーダンスの周波数特性(2-4GHz)

図7 放射パターン(YZ面、3.3-3.8GHz)

図8 電流分布(3.5GHz)

図9は先端の2巻の半径を徐々に小さくしたものです。
図10はインピーダンスの周波数特性です。図6と比べると変動が小さくなることがわかります。
図11は放射パターンです。 図7と比べる円偏波の帯域が広くなり、かつ広い角度にわたって円偏波になることがわかります。 利得は約5dBiです。
図12は中心周波数での電流分布です。 先端の半径を小さくしたことによって、先端で反射される電流が小さくなることがわかります。


図9 ヘリカルアンテナ、巻数=4、先端半径縮小

図10 入力インピーダンスの周波数特性(2-4GHz)

図11 放射パターン(YZ面、3.3-3.8GHz)

図12 電流分布(3.5GHz)

◆入力データ:図1図5図9 (右クリック+保存)