通信アンテナの電気的性能パラメータとは何ですか？

通信アンテナの電気的性能パラメータは、信号伝送能力、放射効率、インピーダンス整合性能を評価するために用いられる重要な指標です。これらは一般的に以下のように分類できます。

1. 動作周波数と動作帯域幅

アンテナの帯域幅とは、規定されたアンテナ性能要件がすべて満たされる周波数範囲を指します。動作周波数とは、アンテナの帯域幅内のすべての周波数を指します。

動作帯域幅は複数の性能パラメータによって制限されるため、それらの中で最も狭い帯域幅を実効帯域幅とみなすべきである。内蔵アンテナの場合、放射パターン帯域幅や偏波帯域幅などの要因によって制限される帯域幅は、通常、インピーダンス帯域幅よりも広い。一般的に用いられる大まかな基準は、電圧定在波比（VSWR）が規定値以下となる周波数範囲である。

2. 電圧定在波比（VSWR）

アンテナの入力インピーダンスが伝送線の特性インピーダンスと一致しない場合（すなわち、インピーダンス不整合が発生する場合）、入力電力の一部が反射されます。電圧定在波比（VSWR）は、入射電力と反射電力の関係を示す重要なパラメータです。

VSWRはアンテナの入力インピーダンスに関係しています。場合によっては、代わりにリターンロス（RL）または反射係数（Γ）が使用されることもありますが、これら3つはすべて同じ特性を表しています。それらの関係は以下のとおりです。

どこ：

(P^-)は反射電力です

(P^+)は入射電力である

(Z_L)はアンテナの入力インピーダンスです。

(Z_0)は伝送線の特性インピーダンスである。

(U^+)は入射電圧です

(U^-)は反射電圧です

3. リターンロス、VSWR、反射係数間の対数変換関係

リターンロス、VSWR、および反射係数は、インピーダンス整合性能を表す異なる指標であり、上記の式を用いて対数変換することができます。

4. 入力インピーダンス

入力インピーダンスとは、アンテナ入力端子におけるインピーダンスのことです。アンテナの入力インピーダンスは、伝送線路およびコネクタの特性インピーダンスと整合させる必要があります。移動体通信基地局アンテナの場合、公称入力インピーダンスは通常50Ωであり、これは伝送線路およびコネクタの特性インピーダンスも50Ωである必要があることを意味します。

5.ゲイン

アンテナ利得は、放射指向性とエネルギー変換効率の複合的な効果を表します。これは、放射指向性と放射効率という2つの主要な要素によって決定されます。

ゲインは通常デシベル（dB）で表されます。デシベルは比率の対数表現です。

具体的な例を挙げますと、以下の通りです。

単位dBiは、理想的な等方性放射器に対する利得を表します。場合によっては、半波長ダイポールに対する利得を表すdBdが使用されます。変換関係は次のとおりです。

具体的な例を挙げますと、以下の通りです。

6. 放射パターン

放射パターンとは、放射される電力密度または電界強度が空間方向によってどのように変化するかをグラフで表したものです。放射パターンには、水平面パターンと垂直面パターンがあります。

放射パターンからは、アンテナが無指向性か指向性か、ビーム幅、ダウンチルト角、ヌル充填率、サイドローブ抑制率など、多くのアンテナ特性を観察できます。放射性能を向上させるためには、放射パターンの最適化がアンテナ設計の重要な要素となります。

3D放射パターンは、空間における信号全体の分布を示し、あらゆる方向における信号強度を観察することを可能にする。

2次元放射パターンは通常、3次元パターンをXY、YZ、XZ平面に沿ってスライスすることによって得られ、これらの平面における信号強度分布の定量的評価を提供する。