アレイゲイン

アレイアンテナシステムでは、アレイゲインはアレイによって達成される信号対雑音比(SNR)の改善の尺度です。アレイ出力信号の SNR をアレイ入力信号の SNR で割って計算されます。直感的には、アレイゲインは、信号がN 個のアレイ要素からコヒーレントに追加され、ノイズが同じ要素から非コヒーレントに追加されるという事実によって実現されます。ノイズが無相関であると仮定すると、アレイゲインはアレイ要素の数N以下となり、重みベクトルが合計が 1 になるように正規化されているという仮定の下で、アレイゲインはアレイ重みベクトルの2 ノルムの 2 乗の逆数に減少します。

${\displaystyle A={1 \over {\vec {w}}^{H}{\vec {w}}}}$

均一に重み付けされたアレイ（すべての要素が均等に寄与するようにテーパーがかかっていないアレイ）の場合、アレイゲインはNに等しくなります。^[1]

アレイゲインは、「ゲイン」、「電力ゲイン」、「指向性ゲイン」、または「指向性」と同じものではありませんが、アレイの周囲のノイズ環境が等方性であり、アレイ入力信号が等方性放射器からのものである場合、アレイゲインはアレイビームパターンから通常の方法で定義されるゲインに等しくなります。「電力ゲイン」および「指向性ゲイン」という用語は、IEEE では非推奨です。^[2]

電波天文学では、現代の通信によるバックグラウンド ノイズのため、良好な信号対雑音比を達成するのは困難です。強力な天文電波放射の場合でも、SNR レベルは 0デシベル未満になるのが一般的です。この問題に対処するには、可視天体観測の場合と同様に、アンテナを長時間にわたってソースにさらす必要があります。アレイ ゲインは、複数の、場合によっては数十の無線受信機を使用して、できるだけ多くの信号を収集することで実現されます。

アンテナアレイを搭載したロボットは、アレイゲインを使用してデッドスポットを排除し、干渉を減らすことで、より良い通信を実現します。^[3]

• 多様性の獲得