同じゲインでアンテナの偏波は信号伝送にどのように影響しますか?

利得が同じ場合、アンテナの偏波は、主に、信号伝播方向、耐干渉性、透過性、マルチパス効果などの面で信号伝送に影響します。以下にその概要を示します。

1) 信号伝播方向と受信効果

直線偏光: 直線偏波とは、電界ベクトルが空間内で一定の方向を維持する波のことです。通信において、送信アンテナが水平偏波の場合、受信アンテナも水平偏波にすることで最良の受信状態を実現できます。垂直偏波の受信アンテナではほとんど信号が受信されず、その逆も同様です。この偏波方式は、信号伝搬が水平方向または垂直方向に比較的集中するため、特定の方向への通信に適しています。例えば、見通し内通信では、送信アンテナと受信アンテナの偏波方向が同じであれば、信号伝送品質が向上します。

円偏波: 円偏波とは、電界ベクトルの方向が時間とともに空間的に変化し、終点が円軌道を描く波のことです。円偏波アンテナは、電界強度の分布が全方向で均一であるため、どの方向においても受信効果が均一です。そのため、移動体受信機器や信号伝播方向が不確かな場合、円偏波アンテナは受信方向の変化による信号強度の大きな変動がなく、より良好な受信性能を発揮します。

2) 耐干渉能力

直線偏光: 外部干渉信号の偏波方向が直線偏波アンテナの偏波方向と異なる場合、受信信号への干渉の影響は小さくなります。しかし、干渉信号の偏波方向が受信アンテナの偏波方向と一致する場合、干渉はより深刻になります。例えば、水平偏波の干渉源が多い都市環境では、水平偏波アンテナは干渉を受けやすく、垂直偏波アンテナは比較的強い耐干渉性能を発揮します。

円偏波: 円偏波アンテナは、特にランダムな偏波方向からの干渉に対して優れた耐干渉性能を備えています。円偏波アンテナは異なる偏波方向の信号を受信できるため、逆偏波方向の円偏波信号からの干渉をある程度抑制できます。

3) 貫通能力

直線偏光: 直線偏波信号が障害物を通過する際の透過能力は、障害物の性質と偏波方向によって異なります。例えば、水平偏波信号は垂直方向の金属障害物を通過する際に大きな減衰を受ける可能性があります。一方、垂直偏波信号は水平方向の媒体を通過する際に同様の問題に直面する可能性があります。

円偏波: 円偏波信号は、電界ベクトルが回転するため、比較的優れた透過性と回折性を備えています。複雑な媒質を通過したり障害物に遭遇したりする際に、円偏波信号は異なる偏波方向の障害物と相互作用することで信号減衰を低減し、複雑な環境下でも信号伝送を改善します。

4) マルチパス効果の影響

直線偏光: マルチパス伝搬環境では、異なる経路を伝搬する信号の偏波方向の変化により、直線偏波信号は弱め合う干渉または強め合う干渉を受ける可能性があり、信号フェージングや歪みが発生します。例えば、屋内環境では、壁、床、その他の表面で信号が複数回反射されると、直線偏波信号の偏波方向が変化し、受信品質に影響を与える可能性があります。

円偏波: 円偏波アンテナは、マルチパスの影響を効果的に軽減します。異なる偏波方向の信号に対して優れた受信能力を備えているため、信号が多重反射や散乱を受けて偏波方向が変化しても、円偏波アンテナはこれらの信号を受信することができます。信号処理技術を用いることで、マルチパス信号を統合・処理し、信号の安定性と信頼性を向上させることができます。

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