駆動要素と寄生要素

複数の導電性要素 (通常は金属棒)で作られたアンテナ アレイ では、駆動要素または能動要素(駆動ラジエーターまたはアクティブ ラジエーターとも呼ばれる) は受信機または送信機に電気的に接続されますが、寄生要素(またはパッシブ ラジエーター) は接続されません。

多素子アンテナアレイ（八木宇田アンテナなど）では、駆動素子または能動素子は、受信機または送信機に電気的に接続されたアンテナ（通常は金属棒）内の素子です。送信アンテナでは、駆動素子は送信機からの無線周波数電流によって駆動または励起され、電波の発生源となります。受信アンテナでは、駆動素子は受信のために入ってくる電波を集め、それを小さな振動電流に変換して受信機に印加します。八木アンテナのような多素子アンテナは通常、給電線を介して受信機または送信機に接続された駆動素子と、寄生素子と呼ばれる駆動されない他のいくつかの素子で構成されます。駆動素子は多くの場合ダイポールです。寄生素子は共振器として機能し、駆動素子と電磁的に結合してアンテナの放射パターンを変更し、電波を一方向に向け、アンテナの 利得を増加させます。

アンテナには複数の駆動素子がある場合もありますが、最も一般的な多素子アンテナである八木アンテナには通常 1 つの駆動素子しかありません。たとえば、AMラジオ局の送信アンテナは、多くの場合、複数のマスト ラジエーターで構成されており、各マスト ラジエーターは半波長 モノポール駆動素子として機能し、特定の放射パターンを作成します。素子が 1/4 波長間隔で配置された 2 素子アレイは、 2 番目の素子が最初の素子に対して-90° 位相がずれたソースで駆動されると、明確なカーディオイド 放射パターンになります。対数周期アンテナ(LPDA) は、長さが短くなる多数のダイポール素子で構成され、すべての素子が駆動されます。ただし、素子の長さが異なるため、特定の周波数で共振するのは多数のダイポールのうち 1 つだけであり、一度に駆動されるのは 1 つだけです。駆動されるダイポールは、信号の周波数によって異なります。フェーズド アレイには、数百の駆動素子がある場合があります。家庭用マルチバンドテレビ アンテナは、一般的に、1 つの駆動ダイポールを備えた UHF 八木アンテナと、その背後に交互のアクティブ要素を備えた VHF 用のログ周期アンテナのハイブリッドで構成されています。UHF と VHF 間の駆動要素は結合され、多くの場合、受信機への75  Ω同軸ダウンリードに合わせて調整されます。

アンテナアレイで「駆動要素」が参照される場合、他の要素は駆動されない（つまり、寄生、受動）ものとされ、アレイは密に結合されている（間隔が波長よりはるかに短い）と想定されることがよくあります。

無線アンテナにおいて、寄生素子またはパッシブ・ラジエータは導電性の素子であり、通常は金属棒で、電気的に他のどこにも接続されていない。^[1]八木宇田アンテナ などの多素子アンテナは、通常、給電線を介して無線受信機または送信機に接続された「駆動素子」と、接続されていない寄生素子で構成される。寄生素子の目的は、駆動素子から放射される電波の放射パターンを修正し、それらを一方向にビーム状に向けることで、アンテナの指向性(ゲイン) を高めることである。寄生素子は、ギターの共鳴箱のようなパッシブ共振器として機能し、近くの駆動素子からの電波を吸収し、異なる位相で再放射することでこれを実現する。異なるアンテナ素子からの電波が干渉し、目的の方向へのアンテナの放射を強め、望ましくない方向の電波を打ち消す。

八木アンテナの無給電素子は駆動素子と平行に取り付けられ、すべての素子は通常、アンテナの放射方向に対して垂直な一列に並んでいます。無給電素子が放射パターンに与える影響は、次の素子との距離と長さの両方に依存します。アンテナの駆動素子は通常、半波長 ダイポールで、その長さは使用される電波の波長の半分です。無給電素子には 2 種類あります。「反射器」は半波長よりわずかに長く (約 5%)、電波を反対方向に反射する役割を果たします。「導波器」は半波長よりわずかに短く、特定の方向への放射を増やす役割を果たします。八木アンテナでは、駆動素子の片側に反射器が、反対側に 1 つ以上の導波器が取り付けられることがあります。すべての素子が平面にある場合、通常は反射器は 1 つだけ使用されます。反射器を追加してもゲインはほとんど向上しないためです。ただし、端の垂直ブラケットにアンテナの平面の上下に追加の反射器が取り付けられることもあります。

通常、すべての要素は、アンテナの中心軸に沿った金属ビームまたはブラケットに取り付けられます。寄生要素は支持ビームから絶縁されている場合もありますが、多くの場合は直接クランプまたは溶接され、電気的に接続されています。これは、要素に沿った RF 電圧分布が両端で最大になり、接地ビームが取り付けられている中間点でゼロになる (ノードを持つ)ため、機能には影響しません。

寄生素子を追加すると、アンテナの利得は徐々に改善されます。^[2] ダイポールに反射器を追加して 2 素子八木アンテナにすると、ダイポールに比べて利得が約 5  dB増加します。これに導波器を追加して 3 素子八木アンテナにすると、ダイポールに比べて利得が約 7 dB 増加します。経験則として、これを超える寄生素子を追加すると、利得が約 1 dB 増加します。^[2]

棒状でない寄生素子の例として、寄生マイクロストリップパッチ アンテナが別の駆動パッチ アンテナの上に取り付けられることがあります。このアンテナの組み合わせは、元の素子よりもわずかに低い周波数で共振します。ただし、主な効果は、アンテナのインピーダンス帯域幅が大幅に増加することです。場合によっては、帯域幅が 10 倍に増加することがあります。

すべてのタイプの薄導体多素子アンテナに寄生素子があるわけではありません。対数周期アンテナは八木アンテナに外観が似ていますが、そのすべての素子は駆動素子であり、送信機または受信機に接続されています。

• ARRL アンテナブック(第 23 版)。ニューイントン、コネチカット州:アメリカ無線中継連盟。2015 年。サブセクション11.1。ISBN 978-1625950444。