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ハイトパターン
(height pattern)

グランド・プレーン上に送受信アンテナを置いた場合、 受信アンテナには、 送信アンテナから受信アンテナに直接到達する直接波以外に、 グランド・プレーンで反射した反射波も到達する。

直接波の経路長 (d1) と反射波の経路長 (d2) の差、 従って受信アンテナの位置での直接波と反射波の位相差はアンテナの高さに応じて変化するが、 この位相差がその周波数における波長の整数倍に近い位置では 直接波と反射波は同相となって足し合わされ、 その位置から波長の 1/2 ずれた位置では直接波と反射波は逆相となって打ち消し合う。 このため、他の条件を変えずに受信アンテナの高さを変化させた時、 その高さに応じて受信レベルにハイトパターンと呼ばれる変化を生じることになる。

送受信アンテナとしてダイポール・アンテナを用い、 水平偏波とした場合、 送信アンテナは受信アンテナの方向とグランド・プレーンの方向に等しく放射し、 また受信アンテナは直接波と反射波に対して等しい感度を持つ。 このため、 アンテナ間距離 R がアンテナ高さ hi に対して充分に大きい場合、 直接波と反射波の双方が受信レベルに同等に寄与し、 直接波と反射波が同相となる位置での受信レベルは直接波のみの場合のほぼ +6 dB となり、 一方、逆相となる位置ではほぼ完全に相殺されて深いヌルを生じる。

アンテナ間距離 R がそれほど大きくない場合、 アンテナ高さ hi が大きくなると反射波の経路長 d2 が 直接波の経路長 d1 と比較して有意に大きくなり、 従って減衰が大きくなるため、それに応じて反射波の寄与が低下する。

ダイポール・アンテナが垂直偏波で、 アンテナ間距離 R がそれほど大きくない場合、 アンテナの指向性の影響で、 送信アンテナからのグランド・プレーンの方向への放射は少なくなり、 また受信アンテナの反射波に対する感度は低くなる。 このため、アンテナ高を変えた時の受信レベルの変動は、 水平偏波の場合よりも小さくなる。

送受信アンテナのいずれか、もしくは双方に指向性の高いアンテナを用いた場合や、 アンテナ間距離 R に対してアンテナ高 hi が大きい場合には、 それに応じてハイトパターンの影響は小さくなる。

ハイトパターンの例

ダイポール・アンテナ, R = 3 m, h1 = 1 m

ダイポール・アンテナ, R = 10 m, h1 = 1 m

ダイポール・アンテナ, R = 30 m, h1 = 1 m

参考資料

  1. Calculation of Site Attenuation from Antenna Factors, Albert A. Smith, Jr et al., IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility (Volume: EMC-24, Issue: 3), IEEE, 1982, DOI: 10.1109/TEMC.1982.304041
  2. 測定距離 10 m と 3 m でのエミッション測定の相関, T.Sato, 2015


by Tom Sato, 2015-12-31