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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第24期無線工学第1章空中線と電波伝搬 (3)半波長ダイポール・アンテナその1
[無線工学]
2019年3月14日 9時30分の記事

           第1章空中線と電波伝搬
     (3)半波長ダイポール・アンテナ
               その1

今回から 2回にわけて、実際に使用されているアンテナ
でありながらアンテナの基本でもある半波長ダイポール
についてお話をいたします。
 
まず、始めに、半波長とは、どう言う意味かを考えてみ
ます。

[半波長ダイポール・アンテナの”半波長”とは?]
下の図は、前回、電波のモデルとして見て頂いた図です


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           第1章空中線と電波伝搬
     (3)半波長ダイポール・アンテナ
               その1

今回から 2回にわけて、実際に使用されているアンテナ
でありながらアンテナの基本でもある半波長ダイポール
についてお話をいたします。
 
まず、始めに、半波長とは、どう言う意味かを考えてみ
ます。

[半波長ダイポール・アンテナの”半波長”とは?]
下の図は、前回、電波のモデルとして見て頂いた図です


λと言う文字に注目して下さい。
ラムダ”と読みます。
例えば、緑の電界について注目してみますとキツネ色で
示します、アンテナの所では  大きさが ”0” で、そこか
ら距離が進むと 大きくなり、その後小さくなり、”0”
になり、今度は、下方向に大きくなり  その後、 又、小
さくなり、また、”0”となります。
この間の長さを”1波長”と言います。
波長を”λ”で表記します。

ここで、波長と周波数の関係を調べてみます。
周波数とは、1秒間の振動の数です。
(1つの振動とは、1波長分の大きさの変化の事です。)

つまり、 周波数とは、1波長分の振動が1 秒間に何回有
ったかと言う事です。
周波数の単位は、 [Hz](ヘルツと読みます)。
単位は、重要ですので、今後、新しく単位が出てくる度
に覚えて下さい。新し単位が出てくる度にノートの1ペ
ージ目に書き留めておくのも良いですね。

ここで、電波の伝わる速さを思いだして下さい。
もう忘れた方もいらっしゃると思いますが、今日からは
、絶対に忘れない様にして下さい。

光は、電波の周波数が高いものですので、光の速度と電
波の速度は、同じです。
ズバリ、電波の速度は、30万キロ・メーター毎秒です。
地球の赤道の長さは、約 4万キロ・メーターですから電
波は、1秒間 地球を7周半する事になります。

1 秒間に30 万キロ・メーター進む間の 振動数を f だと
しますと
   λ = 3 x10^8 /f       (1)

と言う事になります。 ここで10^8 と書きましたのは、
エクセルの書き方で 10の8 乗を表します。
これからも 式は、エクセルでの書式としますので 通常
の書き方で書いて見て下さい。

航空無線に使われる電波の周波数は、  [MHz] (メガ
ヘルツと読みます。)と言う単位で表されます。
メガとは、10^6です。ちなみに、 某電話会社のCMに
出てきた子犬の名前のギガ(G) は、10^9 ですからメ
ガの1000倍を表す補助単位です。
さて、(1) 式は、(2) 式の様に書けますので、こちらで
覚えておいて下さい。

  λ = 300 / f  [m]     (2)

f の補助単位は、メガです。
それでは、波長を実感してみましょう。
航空無線で 洋上以外で使用される周波数の 波長の計算
を簡単にする為に100 [MHz] としますと1λの長さは、

  λ = 300 / 100 = 3 [m]

となります。
それでは、もう一つ。東京に TBSラジオと言う ラジオ
局があります。</p>
<p>周波数は、954 [KHz] (キロ・ヘルツとよみまして、
キロは、10^3 を表します。)ですが、計算を簡単にす
る為に、1000 [KHz] = 1 [MHz] としますと

  λ = 300 / 1 = 300 [m]

となります。周波数が低い程、1波長は、長くなり周波
数が高くなるほど、1波長が、短くなります。
皆様が使用しているスマフォの場合は、30[cm]程です

波長を理解して頂いたところで ”半波長” の意味ですが
、1波長の半分と言う事です。
1波長が "λ” ですから半波長は、"λ/22分のラムダ
と読みます。)” と言います。

半波長を理解して頂いた所で  半波長ダイポール・アン
ンテナとは、どの様な構造のものか見てみましょう。

[構造]
図-1の灰色で示す部分がアンテナです。

真ん中の丸にSIN波のマークは、交流電源を示します。
このマークは、回路図記号でこれからもズーッと出てき
ますので覚えておいて下さい。
交流電源は  高周波電流をアンテナへ供給する送信機と
言う事になります。
高周波とは周波数の高い交流を言います。どの位高い
かは、規定されていません。音声の周波数や楽器等、人
の耳に聞こえる周波数より高い周波数を一般的に指しま
す。
高周波電流を、アンテナに繋ぎますと、電波として輻射
されます。その仕組みは、次回お話をするとしまして、
とりあえず”高周波”と言う言葉も覚えておいて下さい。
赤い線は、給電線といいまして、送信機からの高周波電
流をアンテナへ導く物です。
アンテナは可逆性がありますので、受信の場合は、ア
ンテナで捉えた電波で誘起する高周波電流を送信機の代
わりに繋いだ受信機へ導くものと言う事になります。
アンテナは、 給電線の両側にそれぞれ λ/4 の導線また
は、導体のパイプを配したものです。
左右にそれぞれ λ/4 づつありますので、ト ータルの長
さは、λ/2 となります。

次回は、半波長ダイポール・アンテナから 電波を輻射す
る原理や指向性等についてのお話をいたします。

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