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アンテナのフィーダー線について
いつもお世話になっています。 いろいろなアンテナ（ＦＭ・ＴＶ・ＧＰＳ等）のフィーダー線（同軸ケーブル）があると思いますが、フィーダー線のインピーダンスは５０Ωと７５Ωが一般的に使用されていると思います。 たとえば、ＦＭ・ＴＶアンテナは７５Ω、ＧＰＳアンテナは５０Ωだと思いますが、どのアンテナにインピーダンスがいくらのフィーダー線を使うかは何で決めているのでしょうか？ 教えてください。 全てのＦＭ・ＴＶのアンテナは７５Ω、ＧＰＳアンテナは５０Ωでアンテナのインピーダンスは設計されているのでしょうか？ 規格で決まっている？ それとも周波数帯でアンテナのインピーダンスが決まるということでしょうか？
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アンテナは水平偏波と垂直偏波があり、ケーブルは平衡と同軸があります。 水平偏波はＴＶアンテナのようにアンテナ素子が水平になっており、左右対称になります。 また、ＴＶは帯域が広いのでアンテナは折り返し形（フォールデット）が使われます。 これは、インピーダンスが300ohmになります。 それに接続するケーブルは平衡ケーブル（リボンケーブル）になります。 平衡ケーブルだと回りの影響を受けやすいのですが、外側がシールドの同軸ケーブルを使用すると受信感度（画像品質）がよくなります。 平衡と同軸（不平衡）の変換はバランという部品を使います。 バランを使うとインピーダンスは１／４に変換されます。 よって、ＴＶはアンテナが300ohm平衡、バランを用いてケーブルは75ohm不平衡（同軸）になります。 ＧＰＳや他の通信機はアンテナが単一（垂直に一本立っている）なので、地面（筐体、車に車体、仮想的に地面を設けたりする：携帯電話など）を同軸ケーブルの外皮に直接接続します。これは50ohmになります。 ケーブルのインピーダンス、75ohm、50ohmを違えて使用しても、ＶＳＷＲは１．５ですの性能的な問題はさほど起きないでしょ。 コネクターでインピーダンスを違えた場合ですが、ＢＮＣでは問題ありませんが、Ｎコネクターでは径が若干違うので注意してください。
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的が外れていたらごめんなさい。 昔、授業で50Ωは一番ロスの少ないインピーダンスから決められたと習いました。 75Ωも同じような感じで決められました。 http://www.geocities.jp/rfpagejp/coaxcable-loss.htm 周波数帯でインピーダンスが決まるというニュアンスではなく、 50Ω、75Ω（テレビ）の歴史から、住み分けがあったのと、ロス低減重要視から 一般的な高周波は50Ωになったと感じています。 簡単に言えばrajidepa さん、CEのユーザーさんの言われるとおり、対環境によると思います。つまり、コストですね 設計に関しては アンテナの入力インピーダンスは設計時にたとえば50Ωにあわせて設計します。 アンテナの一部、例えば入力端形状なども整合回路とすることが出来ます。 大きさ、コストなどで、どうしても整合できないときに、外部整合回路を使っています。 GHz以上ならば、プリントパターンで簡単に整合回路が作れます。
何で決めているのでしょうか？ 何というとそのアンテナの形式でしょうかダイポールやＧＰなどその形式によって物理的に決まり、ケーブルは原則それに合わせるというのが基本で対環境性によって同軸等選択しますが近年は同軸のほうが圧倒的に多いですね。昔はテレビといえば３００Ωの平らなフィーダー線が多いですが。 昔のアマチュア無線家は割り箸などを使ってはしご並行給電線などの自作もしてました。 その特性インピーダンスは物理的に２導体間の静電容量、分布常数回路解析によって決まります、 ちなみに同軸円筒状導体間の静電容量は非直感的ですが、間の絶縁体の誘電率に関わりなく中心導体の直径と外側導体の内径の比で決まります。難しい積分式を解くとなぜかそうなります！ さ最近のアンテナは小型化や高利得のためにコイルが内蔵されたりして外見から特性インピーダンスが予測できません。
＞何で決めているのでしょうか アンテナインピーダンスと機器のインピーダンスです。 アンテナ５０オーム・機器５０オーム＝ケーブル５０オーム アンテナ５０オーム・機器７５オームの場合 どちらかにインピーダンス変換を入れてあわせたほうのインピーダンスの ケーブルを使います。 インピーダンスが違う場合反射・減衰が出て電波が有効に機器まで きません。
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お礼
ありがとうございます。 結局、受信する周波数帯に関係なくアンテナの形状に依存してアンテナのインピーダンスは５０ohmか７５ohmに決まるということですか？ それで、そのアンテナのインピーダンスにあわせてケーブルのインピーダンスを決めるという事ですね。