アンテナと空間との関係

日本語をなおして再度投稿させていただきます。この質問は、
・送受信機とアンテナとの関係（給電点）ではなく、アンテナと空間との関係です。
・アンテナの形状／長さとインピーダンスとの関係についてではありません。
・回路上の複素インピーダンスとそれらマッチングのことではありません。
・数値の話ではなく、もっと基本的な疑問です。

これまで自分は、FDTDなど数値計算にマクスウエル方程式の一部をツールとして使ってきました。また、趣味でRF回路を作ったりアンテナの調整に手計算でスミスチャートを用いながら、反射の考え方についても「自分は理解している」と思いこんでいました。しかしそれは誤解で、そのとなりにある基本的なことがまるでわかっていないことに気が付きました。まことにお恥ずかしい話ですが、それをここで質問させていただく次第です。
疑問の発端は、「電磁波を吸収する物体は、表面のインピーダンスが空間のインピーダンスとできるだけ同じになるよう調整されている」という、ある会社の電磁波吸収体の紹介記事でした。

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では、空間から見た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。

また、この背景について、なにか資料（本や教科書や企業の技術資料など）をご存じでしたら教えていただければ幸いです。

No.11 ベストアンサー 回答者： ochimushakannjinn 回答日時： 2016/08/16 11:14

マジレスです。

「周波数が小さい電波では近傍界はほぼ存在しない」
→そのようなことは全くありません。波長に比例しておなじだけ存在します。

「電気長をよく考慮に入れてください。」
→この問題に電気長はまったく無関係です。

「グリーン関数的解釈では近傍界のみが対象になる。」
「グリーン関数にはあまり首を突っ込まないほうがいい。」
→この問題にグリーン関数が関係するなどという事はありません。

「負荷インピーダンスで偏微分」
→そのようなことはしません（そもそもできません）。

この回答へのお礼

はい。
もちろんそのへんは理解していますので大丈夫です（笑）。
でもご心配まことにありがとうございました。

お礼日時：2016/08/17 20:26

No.10 回答者： ochimushakannjinn 回答日時： 2016/08/15 18:56

具体的に、「空間から見たアンテナのインピーダンスの計算方法とその目標」を質問されたほうが良い。

私もこの質問には興味があるので。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
何度かトライしているのですがなかなか御回答をいただけないのは私の質問が悪いからだと反省しています。御指導を踏まえまた挑戦させていただきます。

お礼日時：2016/08/17 20:21

No.8 回答者： ngkdddjkk 回答日時： 2016/08/15 12:46

http://t-sato.in.coocan.jp/terms/near-field.html

周波数が小さい電波では近傍界はほぼ存在しないので、電波領域では考慮に入れないのでしょうね。

高周波帯では問題になるんでしょうけどね。

この回答へのお礼

何度もありがとうございました。
お分かりの方の御回答を待ってみますので、
以降、無視していただけると幸いです。

お礼日時：2016/08/15 14:04

No.7 回答者： ngkdddjkk 回答日時： 2016/08/15 12:40

(笑)

電気長をよく考慮に入れてください。

この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時：2016/08/15 14:09

No.6 回答者： ngkdddjkk 回答日時： 2016/08/15 12:19

グリーン関数にはあまり首を突っ込まないほうがいい。

要は、xにある物理量がx'という点に進行するために用いる関数です。
従って、空間とアンテナ、空間と電波吸収体の"接続点"の前後が重要になるわけです。

接続点のインピーダンスマッチングが重要と言われるのはそんな理由です。

この回答へのお礼

「グリーン関数にはあまり首を突っ込まない」
これは安心しました(笑)。

近傍界のインピーダンスは377Ωに比べ何倍何十倍と全くかけ離れた値になりますが、377オームでなくこちらでアンテナは設計されているということでしょうか。

お礼日時：2016/08/15 12:32

No.5 回答者： ngkdddjkk 回答日時： 2016/08/15 11:56

特に2は、近傍界と遠方界は関係なく、グリーン関数的解釈では近傍界のみが対象になる。

(入力インピーダンスが等価回路として表されるため。

この回答へのお礼

「グリーン関数」とはちょっとびっくりしました。わたくしあまり学が無いもので、詳しくわかる教科書や文献またはWeb情報をいただければ嬉しいのですが。
それと、「アンテナについては遠方界(377Ω)でなく近傍界を対象に」ということでしょうか。

誠にお手数ですが、いま一度お答えをいただければ幸いです。

お礼日時：2016/08/15 12:14

No.4 回答者： ngkdddjkk 回答日時： 2016/08/15 11:53

1、そのようになるように設計される。

2、そのようになるように設計される。

この回答へのお礼

おっしゃるとおりですね（笑）

お礼日時：2016/08/15 12:09

No.3 回答者： ngkdddjkk 回答日時： 2016/08/15 11:22

意味がわかりませんでしたか？

電波吸収体の表面インピーダンスが大気中の特性インピーダンスと整合すれば、電波エネルギーが最も効率よく吸収されるという回路的解釈です。
方程式を立てて負荷インピーダンスで偏微分すればマッチング条件と吸収電力を計算できます。

定在波アンテナも同じです。出力インピーダンスを接続点で大気中の特性インピーダンスと整合させれば最も効率良い電波放出となるからです。
電磁気学の包含関係にある解釈ですよ？

この回答へのお礼

何度も申し訳ありませんが、
質問についてお答えいただけないのであれば無視していただけると有難く思います。
お分かりになる方から御指導をいただきたいので。
ありがとうございます。

お礼日時：2016/08/15 11:48

No.2 回答者： ngkdddjkk 回答日時： 2016/08/14 22:28

377Ωは大気中の特性インピーダンスの値です。

この回答へのお礼

質問についてお答えいただければ幸いです。
お答えがいただけない場合はどうぞ無視してください。
ありがとうございます。

お礼日時：2016/08/15 11:03

No.1 回答者： ngkdddjkk 回答日時： 2016/08/14 22:26

インピーダンスマッチング(伝達電力最大条件)であるからです。

送信側をテブナンの定理で電圧源と抵抗(インピーダンス)の等価回路で表した場合、接続点で等価負荷インピーダンスを電源側のインピーダンスに合わせると、負荷に出力される電力が最大になるという単純な理由です。

その辺のアンテナや電波の本には書いてあるはずなんですがね〜。

この回答へのお礼

質問についてお答えいただければ幸いです。
おわかりでない場合はどうぞ無視してください。
ありがとうございます。

お礼日時：2016/08/15 11:06