アンテナを視覚的に識別する

Jan 09, 2024

これは、アマチュア無線家が何年もかけて習得するスキルですが、誰もが共有しているわけではないことに時折驚かされることもあります。マストや屋上にあるアンテナを何気なく眺めて、それが何に使われるかを推測する能力です。 もちろん、これは何もない空間から無線信号を精神的に解読する直観的な能力を意味するわけではありませんが、私たちのほとんどは特定のアンテナを見て、その周波数と性能に関する多くの情報をすぐに収集することができます。 この特権的な知識は、ベビーハムにアマチュア無線免許を授与する秘密の儀式でエルマー家から受け継がれたものなのでしょうか？ まったくそんなことはありません。むしろそこに留まり続けてください。そのコツをいくつか紹介します。

私たちは通常、周波数をメガヘルツ、または場合によってはキロヘルツやギガヘルツで考えます。 しかし、周波数コインのもう一方の面は、メートル単位の波長、つまり自由空間を移動するときの 1 サイクルの長さです。 光の速度で伝わる電波の機能は、周波数が光が 1 秒間に進む距離に当てはめることができるサイクル数に対応するということです。 したがって、光の速度を毎秒 3 x 10^8 メートルとすると、波長は 3 x10^8 をヘルツ単位の周波数で割ったものになります。 この式のより実用的なバージョンは、300 をメガヘルツ単位の周波数で割ると、メートル単位の波長が返されるため、たとえば 100 MHz での波長は 3 メートルになります。 周波数が低いほど波長は長くなるため、周波数が低いアンテナは周波数が高いアンテナよりも大きくなります。

特定の周波数の波長がわかれば、その周波数を使用するために必要なアンテナのサイズがすぐにわかりますが、3 メートルのアンテナを 100 MHz 用に設計するほど単純ではありません。 代わりに、典型的なアンテナは波長の一部 (通常は 2 分の 1 または 4 分の 1) を使用するため、すぐにアンテナのタイプを識別する要素が機能します。 違いの寸法を推測するスキルを磨く必要があります。そのためには、マストやその他の簡単に測定できる構造物が参照用にあると便利です。

最も基本的なアンテナ設計は、多くの読者にとってダイポールとしてよく知られているでしょう。ダイポールとは、それぞれ 4 分の 1 波長の長さの 2 本の導体が直線上に配置され、通常はそれらの間に中央の同軸フィーダが接続されています。 これは他の多くの設計の元になったアンテナであるため、他のアンテナ設計内でそれを見つける方法を知っていれば、その周波数での 4 分の 1 または 2 分の 1 波長の長さがすぐにわかります。 したがって、100 MHz アンテナは 3 メートルの波長の半分、つまり約 1.5 メートルの長さになります。 88 ～ 108 MHz の FM ラジオ ダイポール アンテナを持っている人が見えるまで屋根の周りに目を向けると、それはそのくらいの大きさのどこかにあるでしょう。

屋上、公共施設の建物、その他の場所にあるアンテナの周囲に目を向けると、ダイポールがほとんどないことに気づくでしょう。 それらの多くは、長くとがったもの、中央のブームに直角に要素が連なっているもの、または中央のブームに沿って三角形の要素が再び配置されているものです。 屋上のテレビ アンテナは、発明者の名前をとって八木宇田アレイと呼ばれるタイプの好例です。 彼らは、電波を使用した無線エネルギー伝送システムの作成に着手しましたが、その代わりに、ダイポールを一連の受動素子で結合した高指向性アレイを作成することに気づきました。 ただし、ダイポールは依然として同じであるため、そのサイズを推定できれば、周波数を特定できます。

八木宇田アレイに似た別のタイプのアンテナがあり、特徴的な三角形の形状を除いて非常によく似ています。 これは対数周期アンテナと呼ばれる広帯域アンテナであり、異なる周波数のダイポールの配列です。 もう一度言いますが、各ダイポールのサイズを推定できれば、最大のものと最小のものを調べることで周波数の広がりを計算することができます。

八木宇田アンテナと対数周期アンテナはどちらも指向性があるため、周波数を知るだけでなく、通信している局がどこにあるのかもわかります。 私はかつてバイクに乗ってオックスフォードシャーの小道をくまなく調べて、地元の村の水草の基地局を見つけながら、穏やかに楽しい夏の午後を過ごしたことがあります。この方法で、それぞれの植物には小さなマストに約 450 MHz の八木が設置されていました。それらをすべて並べることで、地図上で基準点を見つけることができました。特に驚くべきことではありませんが、それが私の地元の小さな町の下水処理場でした。