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無指向性アンテナ(ループアンテナ型)

●計算モデル
無指向性に近い特性を示すアンテナとして、図1のような、ループアンテナを変形したものがあります。
ループの半径は外側=50mm、内側=40mmとします。図の赤い線分が給電点です。
●周波数特性
このアンテナの周波数特性は図2,図3のようになります。
図3から50Ωで給電したときの、VSWR<2となる比帯域は2.2%です。
●指向性
図4,図5に共振周波数(488MHz)での指向性を示します。 図4から水平面内でのレベル差は2.9dBとなり、図5から全方向でのレベル差は水平面でのレベル差 と同じであることがわかります。
●電流分布
図6,図7に共振周波数(488MHz)での電流分布を示します。 図6は給電点を起点としてアンテナに沿って電流分布の振幅・位相を表示したものです。 図7は電流の大きい所を赤、小さい所を青で表示したものです。 これらから、共振周波数では、アンテナ上に定在波が生じ、 給電点とその隣の点が電流の腹になることがわかります。 そして両者の大きさはほぼ同じで、電流ベクトルは同じ位相となっています。
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図1 無指向性アンテナ(ループアンテナ型)

図2 入力アドミッタンスの周波数特性(400-600MHz)

図3 反射損失の周波数特性(400-600MHz, Z0=50Ω)

図4 水平面内指向性(共振周波数488MHz)

図5 全方向指向性(共振周波数488MHz)

図6 電流分布(共振周波数488MHz)

図7 電流分布(共振周波数488MHz)

図8に内側のループ半径を40mmから45mmに大きくしたモデル、図9にその計算結果を示します。 図2と比べると、共振抵抗は変わらずに共振周波数が下がることがわかります。
図10にギャップ角度を10度から20度に大きくしたモデル、図11にその計算結果を示します。 図2と比べると、共振抵抗が大きくなり共振周波数が上がることがわかります。
なお、いずれの場合も共振周波数での放射特性はほぼ同じです。

図8 内側のループを大きくしたモデル

図9 入力アドミッタンスの周波数特性(400-600MHz)

図10 ギャップを広げたモデル

図11 入力アドミッタンスの周波数特性(400-600MHz)