□ H12年12月期 B-04  Code:[HH0505] : スリーブアンテナの構造と電気的特性(指向性・インピーダンス等)
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2019年
12/18 12月期問題頁掲載
09/02 08月期問題頁掲載
04/13 04月期問題頁掲載
H1212B04 Counter
無線工学 > 1アマ > H12年12月期 > B-04
B-04 次の記述は、スリーブアンテナについて述べたものである。[ ]に入るべき字句を下の番号から選べ。ただし、[ ]内の同じ記号は、同じ字句を示す。
(1) 図に示すように、同軸ケーブルの芯線に[ア]波長のアンテナ素子を取り付け、その外被に長さ[ア]波長のスリーブを接続する。スリーブは、同軸ケーブルの外被に流れる電流を抑制し、全体として[イ]アンテナと同じ動作をする。
(2) スリーブアンテナを垂直に設置した場合、水平面の指向特性は[ウ]で、垂直面の指向特性は[エ]の特性である。
(3) 通常、特性インピーダンス75 [Ω]の同軸ケーブルを図のように接続すると[オ]は不要である。
問題図 H1212B04a
Fig.H1212B04a
1/2 半波長ダイポール 8字形 半円形 整合回路
1/4 1/4波長接地 無指向性 単向性 10 避雷器

 スリーブアンテナの性質について一般的なことが問われます。

[1]スリーブアンテナの構造と動作

項 目 特  性
構造・動作原理 同軸ケーブルの外側導体をλ/4折り返してスリーブとし、中心導体もλ/4だけ出した構造。全体として垂直のλ/2ダイポールとして動作するが、スリーブ部分がシュペルトップ(平衡電流を阻止する)として働くため、同軸ケーブルで給電できる
指向性・偏波面 指向性:水平面内は無指向性 垂直面内は8の字
偏波面:垂直
インピーダンス 73+j43 [Ω] λ/2ダイポールと同じ
利得・実効長(高) 2.15 [dBi] λ/2ダイポールと同じ
電流分布 給電点で最大で、先端に行くほど正弦波的に減少
周波数帯域 λ/2ダイポールと同程度
特徴・用途等  構造が簡単で、同軸ケーブルで直接給電できるアンテナだが、利得は高くない。75 [Ω]系の同軸で給電すれば、整合回路が不要。動作や特性はほとんどλ/2ダイポールと同様。アンテナ素子が直流的に接地されていないため、誘導雷に対して避雷器が必要

 スリーブアンテナは、垂直に立てたλ/2ダイポールと同様の動作をしますが、普通のダイポールアンテナと違う所は、同軸ケーブルで給電するのにバランが要らなことです。給電点で外部導体に接続され、送信機側に折り返されたスリーブ(さや状の導体)にミソがあります。
 この導体の外側にアンテナエレメントから同相(コモンモード)電流が誘起されますが、シュペルトップ(と同様の働きをする構造)になっているため、同軸の外部導体の外側には電流が流れません。このため、同軸ケーブルで不平衡給電ができるのです。
Fig.HH0505_a スリーブアンテナの構造と動作
Fig.HH0505_a
スリーブアンテナの構造と動作
 なお、私自身、シュペルトップがバランとして働く原理を今ひとつ理解していません。今後、一陸技の問題を題材にする中で、考えて行きたいと思います。

それでは、解答に移ります。
 …スリーブアンテナの素子の長さは6 1/4波長です
 …スリーブアンテナは2半波長ダイポールとして動作します
 …スリーブアンテナの水平面内指向性は8無指向性です
 …スリーブアンテナの垂直面内指向性は3 8字形です
 …インピーダンスは約73 [Ω]で、75 [Ω]同軸なら5整合回路不要です
となります。