レーダーアンテナ

1873 年、英国の数学者マクスウェルは電磁場の方程式、つまりマクスウェル方程式をまとめました。この方程式は、電荷は電場を生成し、電流は磁場を生成し、変化する電場も磁場を生成し、変化する磁場は電場を生成する可能性があることを示しており、これは電磁波の存在を予測します。

14 年後の 1887 年、ドイツの物理学者ハインリッヒ ヘルツは、電磁波の存在をテストするための最初のアンテナを設計しました。無線通信は 1901 年にイタリアの物理学者グリモ マルコーニが海洋上で通信するために大きなアンテナを使用したことから始まりました。

 アンテナの基本機能：高周波電流（または誘導波）エネルギーを電波に変換し、所定の分布に従って空間に送信するために使用されます。受信に使用すると、宇宙からの電波エネルギーを高周波電流（または誘導波）エネルギーに変換します。

 したがって、アンテナは誘導波と放射波の変換デバイス、つまりエネルギー変換デバイスと考えることができます。

 アンテナ利得

 アンテナの重要な特性は、送信に使用されるか受信に使用されるかに関係なく、アンテナ ゲインです。

 一部のアンテナ源はエネルギーを全方向に均等に放射し、このタイプの放射は等方性放射と呼ばれます。それは太陽があらゆる方向にエネルギーを放射するようなものです。一定の距離では、どの角度で測定した太陽エネルギーもほぼ同じになります。したがって、太陽は等方性放射体であると考えられます。

 他のすべてのアンテナは、等方性ラジエーターとは逆のゲインを持ちます。一部のアンテナは指向性があります。つまり、ある方向には他の方向よりも多くのエネルギーが送信されます。これらの方向に伝播するエネルギーと、アンテナが指向的に伝播しないエネルギーとの比は、ゲインと呼ばれます。特定のゲインを持つ送信アンテナを受信アンテナとして使用すると、受信アンテナも同じゲインになります。

 アンテナパターン

 ほとんどのアンテナは、一方向に他の方向よりも多くの放射を放射し、このような放射は異方性放射と呼ばれます。

 アンテナの指向性とは、遠方の同一距離の条件におけるアンテナの放射電界の相対値と空間方向との関係を指します。アンテナの遠方界強度は次のように表すことができます。

ここで、 は距離とアンテナ電流に依存しない方向関数です。それぞれアジマス角とピッチ角です。は波数、 は波長です。

 指向性関数は、アンテナの指向性グラフとしてグラフィックで表されます。平面の描画を容易にするために、2 つの直交する主平面方向の一般的な描画を行います。

アンテナ パターンは、アンテナ放射エネルギーの空間分布をグラフで表現したものです。アプリケーションに応じて、アンテナは一方向の信号のみを受信し、他の方向の信号は受信しない必要があります（テレビアンテナ、レーダーアンテナなど）。一方、車のアンテナは、送信機の考えられるすべての方向から信号を受信できなければなりません。

 望ましい指向性は、アンテナの目的の機械的および電気的構造を通じて実現されます。指向性は、特定の方向におけるアンテナの受信または送信の効果を示します。

 2 つの異なるタイプのグラフィックス (デカルト座標と極座標) を使用して、アンテナの方向をプロットできます。極座標グラフでは、点が回転軸 (半径) に沿って座標平面に投影され、放射の極座標グラフが測定されます。下の図に示すように。

空間方向グラフの最大値が 1 に等しい場合、方向グラフは正規化方向グラフと呼ばれ、対応する方向関数は正規化方向関数と呼ばれます。Emax は最大放射の方向の電場強度であり、Emax は同じ距離の方向の電場強度です。
パワー密度と放射方向の関係を示す方向図をパワー方向図と呼びます。