周波数と波長

無線で大切なのはやっぱりアンテナだ。

高利得のアンテナは受信にも送信にも有利なことは常識だ、高出力ばかり頼るのではなく、アンテナの整備が一番。

例えば20デシベルの利得の八木アンテナでは
$10\log{n}=20\\log{n}=2\\$
となり約100倍の利得が得られます。１Ｗで100Ｗと同じです。
それでは半分の10デシベルではどうでしょうか？
$10\log{n}=10\\log{n}=1$
となり10倍です。

このように少しでも利得の高いアンテナが良いことがわかります。

アンテナの種類とインピーダンス†

アンテナ名	長さ	インピーダンス	実効長
半波長ダイポールアンテナ	$\frac{1}{2}\lambda$	73Ω	$l_e=\frac{\lambda}{\pi}$
八木アンテナ	$\frac{1}{2}\lambda$	20〜30Ω	$l_e=\frac{\lambda}{\pi}$
$\frac{1}{4}\lambda$ 垂直接地アンテナ	$\frac{1}{4}\lambda$	36Ω	$l_e=\frac{\lambda}{\pi}$
グランドプレーン		21Ω
ホイップアンテナ		36Ω
折り返しダイポール		272Ω	実効長 $l_e=\frac{2\lambda}{\pi}$
スリーブアンテナ	$\frac{1}{2}\lambda$	73Ω

線路の特性インピーダンス $Z_o=\sqrt{\frac{L}{C}}$

給電線とアンテナのマッチングを取るためにアンテナチューナーなどが必要となります。

アンテナチューナー

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ＳＷＲ†

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アンテナと給電線とのインピーダンスによってのＳＷＲについて†

ダイポールアンテナ（73Ω）に50Ωの同軸ケーブルを接続した場合のＳＷＲ値は下記の通り。

少しでも損失を無くすためにアンテナチューナは必要です。

$\frac{73}{50}=1.46$ 　です。

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アンテナについて†

まず、アンテナというとその長さが最初に頭に浮かぶ、無限長なら最高なのだが、狭い土地ゆえ不可能で、有限の長さとなる。
要するに先端が開放されているようなアンテナである、そういったアンテナを定在波アンテナと呼ぶ。
この定在波アンテナの特徴は

目的の周波数に共振させて使う
共振する長さは波長の４分の１の奇数倍又は２分の１の整数倍になる
指向性は双方向
接地型と非接地型がある。（非接地型は八木・ダイポールなど）

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周波数と波長とアンテナの長さを数学的な式にすると†

長さを $l$ とし、周波数を $f$ と表す
共振周波数を求める式は　 $f=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$

その時の波長λ[m]は $\lambda=\frac{30*10^6}{f}$

展開するとλ $=4l$

また奇数倍から $l=(2n-1)\frac{\lambda}{4}$

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7.1MHzのダイポールアンテナを考えてみよう。†

波長の２分の１に共振させるためには波長λは $\lambda=\frac{30*10^6}{f}$ から $\lambda=\frac{30*10^6}{7.1*10^6}=42.25[m]$ となります
２分の１ですから、 $\frac{42.25}{2}=21.125$ となりアンテナの長さが決まります。
実際はこの数値に短縮率（数％）を考えます。