こんにちは。Noiseです。
Noiseはメーカー勤務でEMCエンジニアとして勤務しています。
今回はEMCの分野で代表的なアンテナである、
- ダイポールアンテナ
- モノポールアンテナ
について解説していきます。
アンテナは、電波や電磁波を送受信するための装置であり、通信や放送などの分野で重要な役割を果たしています。
またEMC対策をするうえで、 アンテナのような効率のよい形状を生み出さないことが求められます。
ここでは、初心者向けに ダイポールアンテナとモノポールアンテナの違いについて説明します。
この形状を理解していればノイズ対策をする中で役立ちます！
iNARTEではダイポールアンテナとモノポールアンテナの問題が出題されます！
この記事を読むとわかること。
- ダイポールアンテナは指向性が高く、特定の方向に信号を送受信する能力がある。
- モノポールアンテナは広範な周波数帯域で使用できる利点がある。
- アンテナの選択は使用目的や環境によって異なり、ダイポールアンテナは指向性や特定の周波数帯域の要件がある場合に適しており、モノポールアンテナは広範な周波数範囲や簡単な設置を求める場合に適している。
最後まで読んでいただけますと幸いです。
そもそものアンテナの基本概念
アンテナは、電気的な信号を電磁波に変換する役割を持っています。
送信アンテナは 電気信号を電磁波に変換し、受信アンテナは 電磁波を電気信号に変換します。
電気信号を空間に電磁波として放射して情報を伝えるものがアンテナということですね～
モノポールアンテナの特徴と利点
モノポールアンテナは、単極子アンテナとも呼ばれ、 一本の導体から成り立っています。
一般的には地面や他の物体との結合部分があるため、地上部や建物の屋根などに取り付けることができます。
モノポールアンテナは、簡単な構造で取り扱いや設置が容易であり、広範囲の周波数帯域で使用することができる利点があります。
図としてはこんなイメージです！
アンテナエレメントの長さによって放射しやすい周波数が決定します。
例えば300MHzの周波数を放射したい場合、
300MHzの波長$λ$＝1m
その1/4の長さであるため、0.25mの長さのアンテナを使用します。
ダイポールアンテナの特徴と利点
ダイポールアンテナは、 二本の導体（または金属棒）から成り立っています。
導体は一端で接続されており、もう一方の端は離れています。
ダイポールアンテナは、 導体の長さが波長の半分になるように設計されます。
つまりモノポールアンテナを２つつなげているイメージですね～
図としては以下のイメージです。
ダイポールアンテナは、 指向性が高く、特定の方向に信号を送受信する能力に優れています。
また、周波数帯域によってはモノポールアンテナよりも効率的な放射が可能です。
モノポールアンテナ同様に、300MHzのノイズを放射したい場合、
λ＝１ｍであるため、
ダイポールの 合計の長さは0.5m、
１つのエレメントの長さは 0.25mとなります！
ダイポールアンテナとモノポールアンテナの比較
ダイポールアンテナとモノポールアンテナを比較すると、以下のような違いがあります。
構造
ダイポールアンテナは 二本の導体から成り立ち、一端で接続されています。
一方、モノポールアンテナは 一本の導体で構成されており、一端は地面や他の物体と結合されています。
指向性
ダイポールアンテナは 指向性が高く、特定の方向に向けてより集中的に信号を送受信することができます。
一方、モノポールアンテナは 指向性が低く、360度にわたって信号を放射します。
周波数特性
モノポールアンテナは 広範囲の周波数帯域で使用することができます。
一方、ダイポールアンテナは 特定の周波数帯域に最適化されており、その範囲内で高い効率で放射します。
どちらのアンテナを選ぶべきか？
ダイポールアンテナとモノポールアンテナは、使用する目的や環境に応じて選択する必要があります。
以下のポイントを考慮して選択すると良いでしょう。
指向性が必要な場合や特定の方向に信号を集中させたい場合は、ダイポールアンテナを選ぶことが適しています。
広範囲の周波数帯域で使用したい場合や簡単な設置を希望する場合は、モノポールアンテナが適しています。
まとめ
ダイポールアンテナとモノポールアンテナは、アンテナの種類として一般的に使用されています。
ダイポールアンテナは 指向性が高く、特定の周波数帯域に効果的です。
一方、モノポールアンテナは 広範な周波数帯域で使用できる利点があります。
選択する際には、目的や環境に合わせてアンテナの特性を考慮しましょう。
【微小ダイポールについてはこちらの記事で！】
【アンテナを理解する上での近傍界、遠方界についてはこちらの記事で】
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以上です。
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