位置情報で子どもの居場所をお知らせ

アンテナについては全くの素人です(電磁波については多少知識はありますが)。

アンテナの利得は通常ダイポールアンテナや無指向性アンテナを
基本にして決めると書いてありました。そうすると基準となるアンテナの絶対利得(こんな言葉があるかどうかもわかりませんが)が知りたくなります

完全な平面電磁波の電力流中に完全な無指向性アンテナを置いたとき得られる絶対電力は何ワットになるのでしょうか。またその理由をご教授頂ければ幸いです。よろしくお願いいたします。

このQ&Aに関連する最新のQ&A

A 回答 (4件)

>ご紹介頂いたURLのフリスの伝達公式を読ませていただきました。

二つ理解できませんでした。

関連しているのは分かるが、最初の質問が解決して、違う質問をするのであれば別質問として立ててもらったほうがいいと思うが。

>ひとつはゲインGと実効面積を関係付ける公式です。この式には波長の2乗がかかっています。ところが送信アンテナから放射された電力密度は単にゲインGをかけるとその場での電力密度が得られると書かれています。まるでゲインは面積の比であるように見えます。なぜ波長が必要なのでしょうか。

これを理解するには電磁波工学を学んでもらったほうがいい。
実効面積の定義(Ae=λ^2/4π Ga)の経緯を説明する良いサイトがないかと思って探してみたが見つからなかったので、書籍で学んだほうがよさそう。
掻い摘んで説明すると、アンテナの可逆定理を使って受信特性を計算すると、受信断面積:σr=λ^2/4π Ga mz mp(mz:インピーダンス整合度、mp:偏波効率)が得られ、この理想的な状態mz=mp=1のときの受信断面積をアンテナの実効面積Aeと呼ぶことにしてAe=λ^2/4π Gaとなった。
そのとき、λ^2/4πは無指向性アンテナの実効断面積とみなせることが分かった、ということ。
注意点を挙げれば、実効断面積は、アンテナの機械的な面積とは異なること。


>第二の不思議な点は遠方の電力流密度は送信アンテナから見て全て半径方向です。離れた(d点)点にある受信アンテナの実効面積をそのままなぜ使えるのかがよくわかりません。

アンテナの受信断面積や実効面積は、アンテナまで到来した入射電力密度を乗じて電力を求めるのに使う。
距離dは伝播損失に関わる。


>受信アンテナの放射曲面と送信アンテナの放射曲面は曲がり方が反対に向いています。実効面積は真っ直ぐ飛んでくる平面波の電力流のどれだけの面積相当分を受けられるかで決まるように思うのです・・・

実効面積を考えた時点でアンテナの形状は無関係。
実効面積は機械的なアンテナの大きさを表しているものではないことに注意。

>何分初心者なので思い違いをわかり易く教えていただければ幸いです。

このようなレベルの質問をしている時点で、「初心者」とは言いがたいものがある。
あとは、自分で勉強してください。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

お礼が大変遅くなりました。私の疑問に沿ってご回答頂き大変ありがとうございました。まだわからない所だらけですが時間をかけて勉強していきたいと思います。

お礼日時:2007/01/23 13:04

#1です。



誤記訂正させてください。

(誤)無視恒星アンテナ → (正)無指向性アンテナ

(追伸)
#2さんへ、こんな変換が出るとは思いもよりませんでした。
    • good
    • 0

No.1の方の回答にありました


理想的な無視恒星アンテナ 初めて目にしました!!
どんなアンテナでしょうか?
    • good
    • 1

良いことに気づきましたね。


ありますよ、「絶対利得」!
ダイポール・アンテナを基準にした利得を相対利得といい、理想的な無視恒星アンテナを基準にした利得を絶対利得といい、両者には次の関係があります。

(相対利得)[dB]=(絶対利得)[dBi]-2.14[dB]

http://www.circuitdesign.co.jp/jp/technical/guid …アンテナの利得
(リンクには、「http://・・・・・#アンテナの利得」までとしてください。日本語は繋がらないようです。)

絶対利得は計算上のものなので、実測することはできませんが、ご質問のように電力などの計算をするときは簡単になりますので、絶対利得を使います。

電力の計算は、下記リンク先の式を使ってdB単位で計算すると楽に出ます。参考にしてください。(この計算では、絶対利得で求めます。)
http://www8.plala.or.jp/ap2/mark/1rikugi.html#2112

この回答への補足

ご回答ありがとうございました。ご紹介頂いたURLのフリスの伝達公式を読ませていただきました。二つ理解できませんでした。ひとつは
ゲインGと実効面積を関係付ける公式です。この式には波長の2乗がかかっています。ところが送信アンテナから放射された電力密度は単にゲインGをかけるとその場での電力密度が得られると書かれています。まるでゲインは面積の比であるように見えます。なぜ波長が必要なのでしょうか。

第二の不思議な点は遠方の電力流密度は送信アンテナから見て全て半径
方向です。離れた(d点)点にある受信アンテナの実効面積をそのままなぜ使えるのかがよくわかりません。

受信アンテナの放射曲面と送信アンテナの放射曲面は曲がり方が反対に向いています。実効面積は真っ直ぐ飛んでくる平面波の電力流のどれだけの面積相当分を受けられるかで決まるように思うのですが・・・
何分初心者なので思い違いをわかり易く教えていただければ幸いです。

補足日時:2007/01/19 20:43
    • good
    • 0

このQ&Aに関連する人気のQ&A

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Q相対利得

相対利得とは何ですか?

Aベストアンサー

アンテナの相対利得のことでよろしいでしょうか?
アンテナの利得は、あるアンテナからある方向に放射されている単位面積あたりの電力と、この同一電力を供給した基準アンテナによる同一方向、同一距離での電力密度の比のことです。

基準アンテナとして用いられるのが、半波長ダイポールアンテナ、等方性アンテナがあり、相対利得は、半波長ダイポールアンテナを基準にしたときの利得です。(絶対利得は等方性アンテナとなります。)

また、相対利得と絶対利得の関係は、
絶対利得=相対利得+2.15dB(電力比1.64倍)
となります。

参考URL:http://www.circuitdesign.jp/jp/technical/guide4.asp#アンテナの利得

QdBμV/mとdBμVとdBm

教えてください!
dBμV/mとdBμVはどういう関連があるのでしょうか?
また、数値的に換算できるのでしょうか?
dBμV/mをdBmに換算するにはどのように計算すればよいのでしょうか?
仕事上知りたいのですが理系ではない自分は理解できません・・・
どなたかお教えください!!!

Aベストアンサー

dBμV/mは電界強度です 空間の電波の強さを示します /m 1mあたりを意味します

dBμVは電圧です 1μVを基準にしたときの電圧です
20dBμV であれば 10μV になります

dBμV/m と dBμV は 他の条件を仮定しないと換算できません

なお dBm は1mWの電力を基準にした電力を示します 負荷抵抗・インピーダンスを仮定すれば 電圧としても求められます

Q等方性アンテナの相対利得(真数)について

こんにちは
下記A-3の問題のCの答えは、0.61です。
絶対利得は、等方性アンテナを基準に用いた利得。相対利得は、半波長ダイポールアンテナを基準に用いた利得。は理解しているのですが、この問題のように真数まで登場する場合、どのように頭の中を整理して覚えれば良いでしょうか?

配列指向係数の意味についてもご教示願います。

http://www.khz-net.com/kema/003radio/01licence/1rikugi/1rikugi-22-01-kougaku-b.pdf#search='アレーファクタ、配列指向係数'

Aベストアンサー

>個人的にはλ/2ダイポールアンテナ1つだけを基準にすべきだと
>思うのですが、そのようなことを言っても無駄なので2つを覚えるようにします。

電界強度の計算には、完全無指向性アンテナの方が便利です。
例えば、実用的に重要なフリスの伝達公式などは、
完全無指向性アンテナの電界強度から導かれているので、
完全無指向性アンテナを基準にしているほうが便利です。

一方、λ/2アンテナは、我々が手にできる基本的なアンテナなので、
人の感覚的という意味で、基準にしやすいですね。

基準をどちらかひとつの決めてくれればよかったと思いますね。
でないと、毎回、基準は何?と気にしなくてはいけないですから。


>開口面周辺部の照射レベルを低くするとなぜサイドローブは軽減されるのでし
ょうか?

パラボラアンテナは、とても指向性の鋭いアンテナです。
パラボラアンテナの開口面を完全な放物面に加工でき、
送信部を放物面の焦点に設置できれば、
開口面の形のまま、電波は飛んでいきます。
ただし、これは理想的な状態で、
実際には、加工精度の低さなどから、
開口面の形から広がります。
そして、遠くほど、どんどん広がっていくわけです。

開口面周辺部の照射レベルが高いということは、
そういう状態です。
そのため、サイドロープが出るわけです。

>個人的にはλ/2ダイポールアンテナ1つだけを基準にすべきだと
>思うのですが、そのようなことを言っても無駄なので2つを覚えるようにします。

電界強度の計算には、完全無指向性アンテナの方が便利です。
例えば、実用的に重要なフリスの伝達公式などは、
完全無指向性アンテナの電界強度から導かれているので、
完全無指向性アンテナを基準にしているほうが便利です。

一方、λ/2アンテナは、我々が手にできる基本的なアンテナなので、
人の感覚的という意味で、基準にしやすいですね。

基準をどちらかひと...続きを読む

Q占有周波数帯域幅と最大周波数偏移の求め方を教えて下さい。

占有周波数帯域幅と最大周波数偏移の求め方を教えて下さい。

FMの変調指数を5、周波数20MHzの搬送波を16kHzの正弦波信号でFMしたときの占有周波数帯域幅BFMと最大周波数偏移Δfを求めたいのですが、わからないので教えていただけませんか?よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

答えを教えるのは簡単ですが・・・。

↓の理論のところを見てください。
1.変調指数から最大周波数偏移を求める
2.次に占有周波数帯域幅(近似値)を求める

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%91%A8%E6%B3%A2%E6%95%B0%E5%A4%89%E8%AA%BF

QdBm → V の変換方法

dBmをVに変換したいのですが、
以下の方法で正しいかどうかを見ていただけませんでしょうか?
もし間違っていたらご指摘の方をどうかよろしくお願いします。。。

※ちなみに50Ω系です。
(例)
「6.50dBm」→「?V」の場合

10log( P / 1mW )= 6.50
よって P=4.467mW
V^2=PR から、
V^2 =4.467*((10)^-3)*50
V ≒ 0.4726 

これは正しい計算方法ですか?

また、2つめの質問になってしまうのですが、
出てきた0.4726Vという値は0 to Peakなのでしょうか?
それともPeak to Peakになるのでしょうか。

皆様からのご回答をお待ちしております。。。

Aベストアンサー

計算は正しいです。
電力が1mWから6.5dBm(4.47mW)になる、つまり4.47倍の時
電圧は√(4.47)倍になります。つまり0.224V×√(4.47)=0.47V

Q誘電率(ε)と誘電正接(Tanδ)について教えてください。

私は今現在、化学関係の会社に携わっているものですが、表題の誘電率(ε)と誘電正接(Tanδ)について、いまいち理解が出来ません。というか、ほとんどわかりません。この両方の値が、小さいほど良いと聞きますがこの根拠は、どこから出てくるのでしょうか?
また、その理論はどこからどうやって出されているのでしょうか?
もしよろしければその理論を、高校生でもわかる説明でお願いしたいのですが・・・。ご無理を言ってすみませんが宜しくお願いいたします。

Aベストアンサー

電気屋の見解では誘電率というのは「コンデンサとしての材料の好ましさ」
誘電正接とは「コンデンサにした場合の実質抵抗分比率」と認識しています。

εが大きいほど静電容量が大きいし、Tanδが小さいほど理想的な
コンデンサに近いということです。
よくコンデンサが突然パンクするのは、このTanδが大きくて
熱をもって内部の気体が外に破裂するためです。

伝送系の材料として見るなら、できるだけ容量成分は少ないほうがいい
(εが少ない=伝送時間遅れが少ない)し、Tanδが小さいほうがいい
はずです。

Q電波出力、周波数と飛距離の関係

電波出力と飛距離は比例するのですか。
同じ出力であれば周波数の高いほうが遠くまで届きますか。
(一般的な市街地で。)

Aベストアンサー

電波が届く、というと受信機の感度も関係してきます。電波が弱くても、感度のいい受信機だと聞こえます。
衛星放送は2GHz程度、200Wくらいの出力で、3万6千キロメートル離れたところから出しています。そのかわり、電波は日本に集中して向けています。受ける方も、パラボラをきっちりと衛星に向けないと受かりません。

携帯電話は800MHzから1.2GHzくらい、0.1W。直進性はありますが、壁に反射もして、基地局から2kmくらいまで通信できると言われてます。

テレビは30MHzから700MHzくらい、50kWから200kWくらいで四方八方に出しています。見とおし距離で100kmくらい。

短波ラジオは3MHzから30MHz、出力は1kWもあればアンテナさえよければ、電離層と地表で反射を繰り返し、世界中で聞こえます。

ラジオは300kHzから3MHz、出力は50kWくらいなら、地表にはって伝わるので1000kmくらいは聞こえるかな。

電波の届き方はいろいろあるので具体例をあげてみました。

QdB?dBm?dBi?…?

電波等について勉強をしているのですがいろいろなdBが出てきて分からなくなってきました。。。

下記の物で分かる方はそれぞれの意味・関連性・計算方法等ご教授ください><
・dB
・dBm
・dBc
・dBi(アンテナゲイン?)
・dBuV/m(電界強度?)
・dBmeirp(等価等方輻射電力?)

宜しくお願いします。

Aベストアンサー

基本は、#1さんがおっしゃっているように、dB(デシベル)です。
dB自体は、相対的なものなので、それにサフィックスを付けて、基準値を示すことで、絶対値とすることがよくあります。

電波関係の勉強中ということなので...

・dBm=1mWを基準とした電力値 0dBm=1mW 10dBm=10mW といった具合です。電波の世界では、50Ωの負荷(アンテナ)とすることが多いように思います。
・dBc=carrier(搬送波)に対する(電力)比を表します。これでスプリアス(不要輻射)を規定したりします。
・dBi=アイソトロピックアンテナ(仮想的な利得がないアンテナ)に比べたアンテナ利得。
・dBμV/m=1μV/mを基準とした電界強度。昔のアナログ(FM)移動通信の世界では、dBμと呼んでいました。
・dBmeirp=あまり見ないですが、EIRP(等価等方放射電力)をdBmで表しているのでしょう。

その他にも
・dBr=relative powerを表す。
・dBd=ダイポールアンテナを基準としたアンテナ利得。
などもあります。

基本は、#1さんがおっしゃっているように、dB(デシベル)です。
dB自体は、相対的なものなので、それにサフィックスを付けて、基準値を示すことで、絶対値とすることがよくあります。

電波関係の勉強中ということなので...

・dBm=1mWを基準とした電力値 0dBm=1mW 10dBm=10mW といった具合です。電波の世界では、50Ωの負荷(アンテナ)とすることが多いように思います。
・dBc=carrier(搬送波)に対する(電力)比を表します。これでスプリアス(不要輻射)を規定したりします。
・dBi=アイソト...続きを読む

Q電磁波の周波数と指向性の関係

よく知られているように、電磁波は周波数が上がるとその指向性も向上します。
以前はなんの抵抗もなくそういうものかと思っていたのですが、
最近ふと疑問に思い考えてみるとうまく説明できないことに気付きました。

『なぜ周波数が上がると指向性が出てくるのでしょうか?』

無理やり考えると、アンテナサイズが小型化できるので、
指向性を持たせたアンテナ設計が可能になるのでしょうか…?
しかし高周波電磁波そのものに指向性という性質が現れるとしか思えません。
(今まで出会ったものは、「周波数が上がる→指向性が上がる」
と当たり前のように書いてあるので、恐らく何かあるのではないかと・・・)

この疑問を解決して気持ちよく新年を迎えたいものですf^^;
ご存知の方、ご教授頂けると幸いです。
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

周波数が高くなるほど直進性や指向性が強くなるという文面は良く見かけます。しかし確かに漠然としていますね。前提条件の記載不備ではないでしょうか。

直進性すなわち影への回り込みに関しては、遮蔽物寸法と波長の比が同じであれば周波数に関わらず相似的な現象になる筈です。しかし暗黙の前提として地形や建物の大きさなど、人間の社会基盤に合わせて遮蔽物寸法が固定されれば、波長が短くなるにつれ回り込みの絶対寸法が減少する様を「直進性が強くなる」と表現することも無理ないように思えます。

指向性に関して「アンテナが同じ大きさであれば、周波数が高いほど指向性の強いものが作れる」と言うのは事実でしょうが、ご質問のニュアンスは「指向性が強くなる」、もっと必然的に「強くなってしまう」という感じかもしれません。そのような表現も、適当な前提を付加すれば可能です。「同一電界強度の場で同一受信電力を得る為には、周波数が高いほど指向性が強くならざるを得ない」と言えそうです。

例えば半端長ダイポールアンテナの指向性は波長によらず同一ですが、取り出せる受信電力は、そこに渡来する電力密度に実効面積(おおよそ 0.1 λ^2 )を乗じたもので、周波数と共に減少します。実効面積はしばしば性質的に、素子に沿った方向にλ/2、直角方向にλ/4の範囲として解釈されます。周波数が高くなれば小型にはなりますが、相応に感度が低下するわけです。受信機のS/N比はアンテナからの信号電力と初段増幅器の雑音で決まりますが、周波数が高いからといって雑音は容赦ありませんから、同じS/Nを保つ為には、アンテナからの電力を同様に確保せざるを得ません。つまり周波数が高いほど波長に比べて広い範囲(断面積)に渡来する電力を捕らえる必要があり、単なるダイポールアンテナでは用を成さなくなると考えられます。複数波長に及ぶ大きな面積の電波を合算するには、部分要素からの位相を合わせて正しく加算する必要があります。それを実現するアレイアンテナやパラボラアンテナ、八木アンテナは、いずれも強い指向性を持つものとなります。斜めからの入射に対して合算位相が合わなくなる傾向は、波長に対して全体構造が大きくなるほど強くなることは想像に難くないでしょう。

受信電力確保の点からは周波数が高くても無闇に小型化できません。そして複数波長に及ぶ電磁界電力の合算構造は、好むと好まざるに関わらず指向性を発生させてしまうと考えては如何でしょう。

周波数が高くなるほど直進性や指向性が強くなるという文面は良く見かけます。しかし確かに漠然としていますね。前提条件の記載不備ではないでしょうか。

直進性すなわち影への回り込みに関しては、遮蔽物寸法と波長の比が同じであれば周波数に関わらず相似的な現象になる筈です。しかし暗黙の前提として地形や建物の大きさなど、人間の社会基盤に合わせて遮蔽物寸法が固定されれば、波長が短くなるにつれ回り込みの絶対寸法が減少する様を「直進性が強くなる」と表現することも無理ないように思えます。

指...続きを読む

Qダイポールアンテナとモノポールアンテナの違い

ネットで調べたところ、ダイポールアンテナとモノポールアンテナの違いはグランド面(接地)があるかないかのようですが、グランド面はどんな役割をするのですか?グランドなので、そこの電圧は常に0なんでしょうか?

アンテナの動作もよくわからないため、とんちんかんな質問してたらすみません。

Aベストアンサー

参考URLの(1/4)λの垂直接地アンテナはモノポールアンテナと同じものです。
モノポールのグランド面(接地面)は完全導体面の働きをします。つまり鏡のような働きをしており、参考URLの左側の半波長ダイポールアンテナと等価になります。アンテナ上の電流分布はダイポールの上半分の電流分布と(1/4)λの垂直接地アンテナの電流分布は同じになります。
したがってモノポールのアンテナを考える場合はダイポールで考えればいいということです。
アンテナは共振回路と等価です。
http://nippon.zaidan.info/seikabutsu/2003/00136/contents/0026.htm

また、50m以上のAMラジオ放送大きなアンテナは設置が困難ですので、(1/2)λのダイポールの半分の長さの(1/4)λのモノポールアンテナを使っているのです。AMラジオ放送局の垂直にそびえる巨大な長さのアンテナはモノポールアンテナで作られています。実際は更に長さを節約するために、アンテナの頂上に傘のようなものがついていますが、それで多少の長さの節約をして(1/4)λより短くしています。
基本はダイポールアンテナで考え、モノポールがダイポールの(1/2)の長さの半分だけで考えればいいことになります。
ダイポールアンテナの電流分布(1/2)λの定在波)は中央部で電流が最大になり、両端で導体がなくなるため電流の行き先がなくなるのでゼロになります。電圧分布は中央で電圧がゼロ、両端で電圧最大になります。

アンテナは(1/2)λ、λ、2λの定在波で共振させられますが、アンテナの経済性から(1/2)λの長さのものが使われ、また巨大な長さのアンテナは(1/4)λの長さのモノポールのアンテナが使われます。
なお、λは電波の周波数の波長です。λf=v(vは電波の伝播速度、fは電波の周波数です。)の関係はあります。空気中ではvはほぼ光速になります。アンテナ上では速度が多少遅くなり、波長が短くなります(波長短縮率)。波長短縮率は1以下で太い断面のアンテナほど小さくなります。

参考URL:http://as76.net/dai/emv/dipole.htm

参考URLの(1/4)λの垂直接地アンテナはモノポールアンテナと同じものです。
モノポールのグランド面(接地面)は完全導体面の働きをします。つまり鏡のような働きをしており、参考URLの左側の半波長ダイポールアンテナと等価になります。アンテナ上の電流分布はダイポールの上半分の電流分布と(1/4)λの垂直接地アンテナの電流分布は同じになります。
したがってモノポールのアンテナを考える場合はダイポールで考えればいいということです。
アンテナは共振回路と等価です。
http://nippon.zaidan.info/seikabuts...続きを読む


人気Q&Aランキング