アンテナと空間インピーダンスについて質問です。

細かな数値の話ではなく、ごくごく基本的な疑問です。
趣味でアンテナについて調べ始めたものですが、みなさまのお知恵の一端をお貸しいただければ幸いです。

受信について、
１．良い状態で受信している定在波アンテナを空間から見たとき、アンテナの入力インピーダンスは377Ωくらいなのでしょうか。

送信について、
２．近傍界の磁界と電界の割合は遠方界のそれと大きく異なりますが、それでも、良い状態で送信している定在波アンテナアンテナは377Ωくらいの出力インピーダンスをもって空間に電力を放射しているのでしょうか。
３．送信機やケーブルから見たアンテナの入力インピーダンスと、空間のインピーダンス377Ωとの関係はどのようなものなのでしょうか。無関係なのでしょうか。

質問者からの補足コメント

• ご覧いただき感謝します。
  私の説明が至らず回答者様にはご迷惑をおかけしたかもしれません。補足させていただきます。
  本文にあるとおり、疑問は空間とアンテナの間の話です。送信機とアンテナの関係（一般にSWRを考えたりスミスチャートを使うような）ではありません。
  例えば、電磁波吸収体は空間から見た入力インピーダンスが377Ωに設計されるという話や、反射器のディメンジョンと反射の関係などもその一部です。質問は本文のとおりです。EH対応に立つものだと思いますがそうではないかもしれません。お詳しい方、どうぞよろしくおねがいいたします。

    補足日時：2015/04/14 21:03

No.1 ベストアンサー 回答者： angkor_h 回答日時： 2015/04/11 23:08

「377Ω」とは空間に於ける電界/磁界の比率ですか？（いわゆる120π)

「３．送信機やケーブルから見たアンテナの入力インピーダンス」は普通は50オームか75オームで設計されます。
答えになっていませんね、失礼しました。

この回答へのお礼

ご回答心から感謝いたします。
そうなんです。秒速約30万kmとすると約120πになる例のあれです。
もうちょっとねばってみます。ありがとうございました。

お礼日時：2015/04/12 09:11

No.2 回答者： unos1201 回答日時： 2015/04/14 07:42

>空間から見たとき

アンテナの種類や数によらず、空間からは直接電気的に接続されていないので、インピーダンスは存在しない、無限大でしょう。
＞出力インピーダンス
これは送信機の内部抵抗相当ですので、アンテナの入力インピーダンスとケーブルの特性インピーダンス、マッチング回路での損失分との差は反射波や熱として消耗されますので、一定ではありません。
＞空間のインピーダンス377Ω
真空中の計算上の数字ですが、この程度としてダミーを作成しても実験上では計算、理論上の電界強度などを試算できる目安です。特性インピーダンスの説明を見ると、

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%89%B9%E6%80%A7% …
＞電磁波の特性インピーダンスは、真空を含む誘電体 (通常は大気等) における電磁波の伝播に関する概念である。電気回路における電圧と電流の比という電気インピーダンスの定義を電磁波に準用すれば、特性インピーダンスは電場 Eと磁場Hの比

電磁波の伝播に関する概念、電波の発生源と受信のアンテナ間の空間の状態のインピーダンスですので同軸ケーブルの５０オームや７５オームに相当するものです。

送信のときのアンテナの入力インピーダンスはダイポール型では

http://www.gxk.jp/elec/musen/1ama/H14/html/H1408 …
＞半波長ダイポールアンテナの給電点のインピーダンスＺは、一般に次式で表される。
　　　＞Ｚ≒ 73.1 + j42.5 [Ω]
これはアンテナ固有のものですし、周波数により変化する、高度や周囲の影響を受けるものです。送信しようとする中心周波数でどの程度となりますので、実際には送信時の入力により発熱して損失することによりアンテナ線は伸びますし、張力や温度で変化するので、マッチングすることで効率よく送信することが可能になります。空間に対する送信機側からの見た目のインピーダンスはケーブル末端のインピーダンス、ここにダミーをつないでも負荷はほぼ同じですので、５０オーム程度とか７５オーム程度となります。

交流回路は複雑なことが多いのですが、慣れると全体でマッチングを取ったり、設計したり、調整しやすい、中間部はブラックボックスでも扱えるものです。そのブラックボックスの一部、空間での電波の伝播のインピーダンスが３７７オーム程度となるのです。

難しいかも知れませんが、一応、似たもので、入力と出力インピーダンスの説明の例を参考で出します。

https://oshiete.goo.ne.jp/qa/3863982.html
＞先ず、「入力から見たインピーダンス」、「出力から見たインピーダンス」という言い方がおかしいです。
＞出力インピーダンス(Ro)、入力インピーダンス(Ri)は、下図の位置に入ると考えます。
＞（注　Roは機器側から見た場合は「内部抵抗」とも言います）

http://www.op316.com/tubes/tips/b251.htm
＞ さて、（a）X側からみた入力インピーダンスは、
＞では、（b）Y側からみた出力インピーダンスをどう求めたら
＞最後は、（c）X～Y間の損失です。

これらの図を見ると、並列の状態、直列に相当する分などのイメージがつかめるかも知れません。

アンテナとコンデンサー、似たもので、コンデンサーを平行で無く徐々に開いて行き電極を１８０度に開いたのがダイポール型のもの、電極間に電荷を蓄えるコンデンサーは理解しやすいので、電波の予言をしたマクスウェル方程式を勉強すると理解できるかも知れません。

この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時：2015/04/14 21:05