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アンテナ測定「近傍界（Near-field）」と「遠方界（Far-field）」

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アンテナ測定において、**「どこで測るか（距離）」**は非常に重要です。電波はアンテナからの距離によって性質が大きく変化するため、目的に応じた測定環境を選ぶ必要があります。

主に**「近傍界（Near-field）」と「遠方界（Far-field）」**の2つに大別されます。

1. 遠方界測定 (Far-field Measurement)

アンテナから十分に離れた距離で測定する方法です。電波が「平面波」としてみなせる状態を利用します。

  • 特徴: * 最も一般的で、得られたデータがそのまま実際の使用環境（利得やパターン）として使えます。

    • 測定距離 R は、アンテナの最大開口長 D と波長 λ を用いて、一般的に以下の条件を満たす必要があります。

      R > 2D2/λ

  • メリット: 解析が単純で、測定精度が高い。

  • デメリット: 低周波や大型アンテナの場合、必要な距離 R が数kmに及ぶことがあり、広大な敷地や巨大な電波暗室が必要になります。

2. 近傍界測定 (Near-field Measurement)

アンテナのすぐ近く（数波長程度）で電波の「位相」と「振幅」をスキャンする方法です。

  • 特徴: * アンテナ表面の電磁界分布を測定し、それをフーリエ変換などの数学的手法で計算して遠方界パターンを算出します。

  • メリット: * 小さなスペース（暗室内）で大型アンテナの測定が可能。

    • アンテナ表面の不具合（どこから不要な電波が出ているか）を特定しやすい。

  • スキャン方式: 平面スキャン、円筒スキャン、球面スキャンなどがあります。

3. コンパクトレンジ測定 (CATR)

「遠方界の精度」と「近傍界の省スペース」を両立させた特殊な環境です。

  • 仕組み: 放物面反射鏡（リフレクタ）を使用して、近距離で強制的に「平面波」を作り出します。

  • 用途: 衛星アンテナやマイクロ波・ミリ波アンテナなど、本来なら広大な場所が必要な高利得アンテナを室内で測る際に多用されます。

測定環境の比較表

環境 測定距離 データの性質 主な用途
遠方界 長い（2D2/λ 以上） 直接的な放射特性 一般的なアンテナ評価、最終確認
近傍界 短い（数波長） 計算による推測値 大型アンテナ、開発段階のデバッグ
コンパクトレンジ 中程度（反射鏡を使用） 擬似的な遠方界 ミリ波、衛星通信、レーダー

補足：電波暗室（Anechoic Chamber）

これら全ての測定は、外部からのノイズを遮断し、壁面での反射を抑えるために、電波吸収体を内壁に貼り付けた「電波暗室」で行うのが基本です。

次は、ご自身の想定されているアンテナのサイズや周波数に合わせて、**「具体的にどの程度の測定距離が必要か」**を計算してみましょうか？

 

出典：Google Gemini

 

 

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