線状アンテナの諸特性

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    資料紹介

    1.目的
    線状アンテナの仕組みや放射特性を学習するために、八木・宇田アンテナ(以下、八木アンテナ)の指向性を測定する。
    2.原理
    2.1 線状アンテナの電流分布
    アンテナの電流分布は電波が放射する仕組みを理解する上で重要であり、また実効長や指向性などアンテナの性能や特性を求めるときの基本となる量である。
    図1に示すような全長 の直線アンテナを角周波数 (自由空間の波長 )の電波で励振したときの電流分布は、の中央線を給電点とするとき(1)で表される。ここに、 は波数( )であり、 は電波波腹点の実効値を表す。
    この線状アンテナの微小部分 を微小ダイポールと考えれば、 部分に電流 が流れたときの、アンテナから距離 だけ離れた点Pでの磁束密度 は、(2)となる。
    波長 に比べて十分小さいループコイルをアンテナの近傍に置き、その誘導電圧を とすれば、はアンテナの電流 に比例する。(  : 定数)(3)
    そこで、ループコイルをアンテナと(一定の距離 を保って)平行に移動しながら、誘導電圧 を測定することによって電流分布 が求められる。
    2.2 八木アンテナ
    八木アンテナは、図2に示すように直線状アンテナを組み合わせたアンテナであり、テレビ受信用アンテナとして広く用いられている。
    1次放射器(Primary radiator)は給電素子であり、半波長ダイポールアンテナあるいは半波長折り返しアンテナを利用する。
    1次放射器の後方に半波長より少し長い反射器(Refrector)と前方に半波長より少し短い導波器(Director)を配置し、
    これらの素子の長さや間隔を調整することにより、高い利得で鋭いビームを放射あるいは受信することができる。
    八木アンテナの詳しい原理については、電波工学またはアンテナ工学関係の参考文献を参照する。

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    1.目的
    線状アンテナの仕組みや放射特性を学習するために、八木・宇田アンテナ(以下、八木アンテナ)の指向性を測定する。
    2.原理
    2.1 線状アンテナの電流分布
    アンテナの電流分布は電波が放射する仕組みを理解する上で重要であり、
    また実効長や指向性などアンテナの性能や特性を求めるときの基本となる量である。
    図1に示すような全長 の直線アンテナを角周波数 (自由空間の波長 )の電波で励振したときの電流分布は、
    の中央線を給電点とするとき
             (1)
    で表される。ここに、 は波数( )であり、 は電波波腹点の実効値を表す。
    この線状アンテナの微小部分 を微小ダイポールと考えれば、 部分に電流 が流れたときの、
    アンテナから距離 だけ離れた点Pでの磁束密度 は、
    (2)
    となる。
    波長 に比べて十分小さいループコイルをアンテナの近傍に置き、その誘導電圧を とすれば、
    はアンテナの電流 に比例する。
    ( : 定数)      (3)
    そこで、ループコイルをアンテナと(一定の距離 を保って)平行に移動しながら、
    誘導電圧 を測定することによって電流分布 が求められる。
    図1 線状ア..

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