電波伝搬 フレネルゾーンとアンテナ指向性の関係

質問

電波伝搬において、伝播に支障の無いように空間を確保する考え方としてフレネルゾーン（第一）があります。
電波のエネルギー伝播に必要なふくらみを持つ空間ということではありますが、仮に非常に高いピンスポット指向性が得られる究極のアンテナがあったとしても、第一フレネルゾーン以下の空間で電波を伝播させることは不可能でしょうか？
物理現象としてのフレネルゾーンであり、それを覆すことは不可かと考えていますが、どうでしょうか。

回答No.4

naniwacchi · ベストアンサー

#3です。
専門ではないので、ざっくりした回答になってしまいますが。＾＾；

レーザーのように「束」の状態を保ったまま伝播させるのは難しいでしょうね。
ただ、書かれていたように
＞具体的には、数１０ＧＨｚ帯のマイクロ波エネルギーを
＞５ｍ程度先の数ｃｍのスポットエリアに向けてレーザのように集中させる

ということであれば、
パラボラ的なものでもできるような気はしますね。

ただ、通常用いられるパラボラアンテナやレンズアンテナ、導波管も
「平面波にして効率よく伝播させる」というのが目的ですよね。
特定の距離が離れたの一点への集中ということで、
そのための設計を改めておこなう必要があると思います。

お礼

やはり、空間において波長で決まる電磁界の形を制御するというのは、物理現象的に無理ということですね。

専門外とのことですが、十分専門的ではないかと思います＾＾；
いろいろと、与太話にお付き合いいただきまして有難うございました。

回答No.3

naniwacchi

#2です。
遅くなってすいません。

＞～マイクロ波帯までの伝送で、レーザのように、
＞そのエネルギー伝送空間を狭い範囲に閉じ込めて伝送することができないか・・・。
＞空間を使う以上、やはり物理的に無理だと・・・

「閉じ込めて」というのは無理があると思います。
どちらかというと、「指向性」といった話になりますよね。
アンテナの形を工夫することで、ある方向に対して集中させる形にしていきますね。

「レーザーのように」というのであれば、レーザーを使って通信すれば・・・
なんてベタな突っ込みもあったりしそうですね。＾＾；

補足

naniwacchiさん、お付き合い有難うございます。
（私も、ナニワっちです。）
まったく、遅くなってもかまいません。

具体的には、数１０ＧＨｚ帯のマイクロ波エネルギーを５ｍ程度先の数ｃｍのスポットエリアに向けてレーザのように集中させることが、どこまで可能かということです。
マイクロ波帯で、仮に１０ＧＨｚの場合であれば、５ｍ先となると第一フレネルゾーン半径は約２７ｃｍともなります。伝播に影響するといわれる６０％半径で約１６ｃｍ。
発射源からレーザのようにというのは原理的に無理がありますよね。
平面波をパラボラ反射鏡に入れて一点集光する、もしくは、平面波を誘電体レンズを通して一点集光させるような方法・・・になるでしょうか？
これでも、現実どの程度のエネルギーを一点に集めることができるか・・・。

回答No.2

naniwacchi

こんばんわ。
認識が間違っていたら申し訳ないのですが。

フレネルゾーンとは「電波が互いに強められ合成される領域」のことで、
内側から「第1ゾーン」「第2ゾーン」と分けられていきます。

表現を変えると、フレネルゾーンとは位相差がπ以内となる領域のことで、
「互いに強めあう位相」しかない領域となります。
（逆位相が存在しない領域ともいえます。）

つまり、質問で書かれているとおり、
物理現象としてのフレネルゾーンであるといえると思います。

ただし、第1ゾーンだけで通信をおこなうわけではないですし、
受信機の感度に依存したり、反射を使って通信をおこなう方法もあるので、
一概に不可能とは言い切れないようにも思います。

補足

そうですね。
おっしゃられていることは理解できます。

波長に制約される物理現象としてのフレネルゾーン。
第一ゾーンである空間、つまり伝送エネルギーの大部分をなす空間。

～マイクロ波帯までの伝送で、レーザのように、そのエネルギー伝送空間を狭い範囲に閉じ込めて伝送することができないか・・・。
空間を使う以上、やはり物理的に無理だと・・・

回答No.1

misawajp

導波管をご存知ですか

補足

一応はですが・・・