八木アンテナについて教えてください

質問

テレビアンテナ（八木アンテナ）について教えてください。

　八木アンテナの各素子の役割は指向方向から輻射、導入、反射になると聞きましたが、それは何故でしょうか。
　導入素子がλ/２長で設計されているのは理解できるのですが、

問1　輻射素子、反射素子ともλ/２長より短いだけで、その役割はどうして輻射、反射に区別される　　のでしょうか。
　 　　単に導入素子の前、後についているという違いからだけなのでしょうか。

問２　また、ＵＨＦアンテナは何故垂直方向に反射素子が着いているのでしょうか。

回答No.1

Executione · ベストアンサー

添付図の左、3素子の八木アンテナです。左から導波器、放射器、反射器となっており、各素子の間隔は、λ/4と設計しておきます。
各アンテナの長さは、真ん中の放射器がλ/2で、他は短縮率を計算し、導波器はλ/2より少し短く、反射器はλ/2より少し長めにしておきます。

各素子に流れる高周波電流は、ID、I、IR、電界をED、EDｒ、E、ER、ERｒとしておきます。

（１）放射器と導波器の関係ですが、図１のベクトル図を見てください。

まず、放射器に高周波電流Iを流します。
この電流により、90°位相がが遅れた電界Eが空間に発生します。
この電界が導波器に伝わりますが、間隔がλ/4なので、これはちょうど90°の位相差になっています。
したがって、導波器ではEより90°遅れた電界EDが伝わります。
このEDにより、導波器のアンテナに高周波電流が流れます。（導波器の電流が誘導された感じですね。）
この電流の位相は、導波器のアンテナの長さがλ/4より少し短いので、容量性のアンテナということになります。したがって、電流はEDより90°進み位相となるため、ベクトル図に示すように、下向きの位置になります。
さらに、この電流が流れることにより、周りの空間に電界EDｒを作ります。
この電界は、電流に対して90°遅れ位相となるので、EDと同じ方向になります。
ここで、放射器による電界EDと導波器による電界EDｒは、同相となるので、ほぼ2倍の電界強度が得られ、導波器方向（図の左方向）へ放射されていきます。

（２）次に放射器と反射器の関係、図２のベクトル図参照。
電流Iから電界Eまでは、同じ説明になります。
電界Eが反射器まで伝わりますが、アンテナの間隔がλ/4なので、位相が90°遅れた電界ERが反射器に伝わります。
この電界ERにより、反射器のアンテナに電流が流れますが、今度は、アンテナの長さがλ/4より少し長いため、誘導性となります。
このため電流IRの位相は、電界ERより90°遅れることになり、ベクトル図では上向きになります。
そしてこの反射器の電流IRが電界ERｒを作ります。（位相は90°遅れ）
ここで、放射器による電界ERと反射器による電界ERｒは、位相が180°、逆向きになっているため打ち消しあい、反射器の方向（図の右側）には、ほとんど電界が放射さてません。

以上が原理です。

お礼

有難うございました。

回答No.2

ymmasayan

正確には八木・宇田アンテナです。
誤解があるようです。

順序は導波器、輻射器、反射器の順です。
導波器の方向に強い電波が出ます。

素子の長さは　導波器＜輻射器＜反射器　です。

極簡単に言うと導波器は短いのでコンデンサの働きをし、
反射器は長いのでコイルの働きをします。

反射器だけ説明しますと、輻射器から後へ出た電波は反射器に電流を流します。
その電流は又反射器から電波を出します。
詳しくは言いませんが、反射器から出た電波が輻射器まで届いたときに
輻射器から出た電波にピッタリ重なって電波を強めることになるのです。

>　ＵＨＦアンテナは何故垂直方向に反射素子が着いているのでしょうか
導波器、輻射器、反射器は全て水平か、全て垂直(地方の中継局の一部のみ)
のはずですが。

ひょっとして最近流行の本を90度開いた形の反射器のことでしょうか。
あれは八木アンテナ本来の反射器ではなくてコーナリフレクタという反射器です。
八木アンテナの反射器よりも性能が優れています。

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%AB%E6%9C%A8%E3%83%BB%E5%AE%87%E7%94%B0%E3%82%A2%E3%83%B3%E3%83%86%E3%83%8A