１波長ループアンテナの指向特性について判然としない所があります。

質問

１波長ループアンテナの指向特性について判然としない所があります。
１．偏波面について。
　　　ループ面を地表と平行に寝かせた時は水平偏波と考えて良いでしょうか？
２．指向特性。
　　　ループ面の方向には無指向性と考えていいのでしょうか？
　　　または、給電点から＋－90度の方向にnull点があるのでしょうか。
　　　ループ面と直角の方向は一番感度が悪いと考えていいのでしょうか。

ご存知の方、教えていただけませんか。

回答No.5

veryyoung · ベストアンサー

＃１、＃２の回答を書いた者です。　＃２の訂正により主張の明確性を欠いたかもしれませんが、以下の点に御配慮願いたいだけで、＃１の大枠に訂正はありません。　一波長に近いループであれば「磁界より電界放射優勢」という表現が、まるで磁界が無視し得る程小さいという記述に見えるため訂正しただけです。　「磁界にも増して電界放射優勢」あるいは「磁界と同等に電界放射も優勢」という感じかもしれません。　

電気双極子としての放射指向性については明らかだと思います。　しかし磁界由来の放射が無視できないとなれば、給電点から90度方位への放射の減少の理由を述べる必要があります。　＃２で磁界由来放射の打ち消しに触れましたが、その点補足してみたいと思います。　添付図、小さなループでは、電流はどこも一定で、磁束の形は単純です。　しかし一波長に近いループの場合、給電点から90度位置に電流の節が出来、電流方向（緑）は折り返すと思われます。　結果として a 半面による磁界と b 半面による磁界由来の放射は、給電点から90度方位で打ち消すと思います。　一方ループ面と直角方向には強め合うよう作用しています。

お礼

回答ありがとうございました。
おっしゃるとおり、しばらく回答がなくて諦めかけていたところでした。
ネット上で調べて、正解を得たいというさもしい根性でしたが、
なかなか明解な説明が得られるサイトが見つからなくて困っていました。
概ね得られている情報が正しいことが分かって感謝しています。
また、詳しい情報や解析ソフトなど紹介いただき本当にありがとう御座いました。
本当は市販のアンテナを正規に上げれば何の問題もないのですが、
受信アンテナの場合、IV電線やビニル電線をそれなりに加工すれば、
結構アンテナになりますよね。
そんな興味で作ってます。

回答No.4

noname#252164

のっかる定在波を考えるのがややこしいので、方形のループで考えたほうがいいですよ。
給電点のあるエレメントからの放射はありますが縦のエレメントからの放射は左右で打ち消されるはず。ですので水平偏波です。
指向特性はダイポールと同じ８の字指向性で、給電点のあるエレメントの延長方向にヌル点があります。

回答No.3

komahiko

ループアンテナの指向性について

私の知識の範囲内では貴方の考えは正当であると思います。
電波とは？を考えたときに水平波・垂直波という考えは必然的に出てきますが、その周波数や規模により無意味になることはご存知だと思います。

原理としては、電界と磁界とが直角方向に交差して鎖状につながり伝播していき、その電界を受信アンテナがとらえることにより通信が成立するわけですからアンテナの形状や大きさ(長さ等)が重要で、様々なアンテナがあるわけですが、その特性については質問者のおっしゃる通り並行に寝かせたほうが水平波を受信しやすいことは明らかです。

最後の“ループ面”に対しては無指向性と考えて構いません。

終始、貴方の考えで合っていると思いますよ。(あくまで個人の趣味や実験の範囲ですが)
　　原理は貴方のおっしゃることは極めて正当で、その通りです。

お礼

回答ありがとうございました。
放送波受信用のことを考えてましたので偏波面に関して知りたかったのですが、
概ね間違ってなかったようです。
このタイプのアンテナをFM受信の場合、垂直に設置するのは感度が悪くなるのではという疑問があったものですから。
テレビ電波の受信の場合も水平、垂直で数dBの感度差があるはずです。
送信局で双方の偏波を使い分けていますので。

回答No.2

veryyoung

回答者＃１ですが、誤った事を書いてしまいました。　取り急ぎ、訂正を。

電界優勢と述べましたが、微小ダイポールとは異なり、給電点のインピーダンスは 377Ωよりかなり小さいのですから、給電点付近ならびに対角点での磁界の放射も大きい筈ですね。 とんでもない錯覚でした。

「微小ループのような磁界優勢放射とは異なり、ループ面と直角方向への放射が見られるのは、電界の放射も同様にあるから」という表現なら正しいと思いますが、給電点の90度方位に放射が無いのは、単に双極子と見なせるからと考えるのは短絡的すぎました。　各部磁界の効果の打ち消しにも言及する必要があったと思います。

失礼いたしました。

回答No.1

veryyoung

アンテナには疎いのですが、回答が無いようですので、ご参考になればと投稿してみる事にしました。

一波長に近いループであれば「磁界より電界放射優勢」な型式となります。　給電点から四分の一波長の位置、つまり90度位置に向けて電圧が上昇する一方で、電流は減少し、近傍界における平均的 E/H [Ω]は、給電点の数十Ωや、自由空間の特性インピーダンス377Ωを遥かに上回ると予想されるからです。　結果、当該アンテナは添付図の上図のように単純な電気双極子と捉えて良いと思われます。　これなら、指向性も偏波面も明らかでしょう。　ループが水平に置かれるなら、仰角零度の全方向で水平偏波です。　ただし、おっしゃるように給電点から90度の方位の「水平（仰角零）方向」には null 点が生じます。　水平偏波成分も垂直偏波成分も nullです（念の為）。　天頂方向へは強い放射があります。　ちなみに給電点から90度の方位の「仰角有限」方向から見ると垂直偏波ともとれますね。

ループ面と直角な方向への放射が悪いとは、方向探知用ループアンテナからの類推でしょうか。　波長に対して十分小さく「電界より磁界放射優勢」のループ、あるいは電界遮蔽用の中央ギャップ付きスリーブを持ったループならば、その通りだと思います。　しかし、ご提示のループでは電界が優勢であり、むしろ、フォールデッドダイポールやキュビカルクワッドの特性に類似する気がします。

アンテナ解析ソフト MMANA　：
http://www33.ocn.ne.jp/~je3hht/mmana/index.html
はご存知でしょうか。　フリーソフトです。　上記指向性の検証に使用させていただきました。　素晴らしいですね（感謝）。　初めての使用ゆえ正しく操作できたか不安ですが、一応結果を添付します。