全方向性アンテナ

無線通信において、全方向性アンテナは、軸に垂直なすべての方向（方位角方向）に等しい無線電力を放射するアンテナの一種であり、電力は軸に対する角度（仰角）に応じて変化し、軸上でゼロに減少する。^{[1] [2]} 3次元でグラフ化すると（グラフを参照）、この放射パターンはドーナツ型として説明されることが多い。これは、球状の放射パターンを持ち、すべての方向に等しい電力を放射する等方性アンテナとは異なる。垂直に向けられた全方向性アンテナは、地球の表面上の無指向性アンテナとして広く使用されている。これは、放射される電力が仰角とともに低下する一方で、すべての水平方向に等しく放射するためである。そのため、空や地球に向かって無駄にされる無線エネルギーはほとんどない。

全方向性アンテナは、ラジオ放送アンテナ^[3]や、携帯電話、FMラジオ、トランシーバー、無線コンピュータネットワーク、コードレス電話、GPSなどの無線を使用するモバイルデバイス、さらには警察やタクシーのディスパッチャーや航空機通信などのモバイル無線で通信する基地局に広く使用されています。

最も一般的な全方向性アンテナの設計は、導電性グランドプレーン上に取り付けられた垂直ロッド導体で構成されるモノポールアンテナと、2本の共線垂直ロッドで構成される垂直ダイポールアンテナです。1 /4波長モノポールと1/2波長ダイポールは、どちらも水平方向に最大放射する単一の広いローブで構成される垂直放射パターンを持っているため、人気があります。最もコンパクトな共振アンテナである1/4波長モノポールは、おそらく世界で最も広く使用されているアンテナです。長さが波長の5/8波長モノポールも、その長さでモノポールが水平方向に最大電力を放射するため人気があります。 ${\displaystyle 5/8=0.625}$

低利得全方向性アンテナの一般的なタイプには、ホイップ アンテナ、"ラバー ダッキー" アンテナ、グランド プレーン アンテナ、垂直方向ダイポール アンテナ、ディスコーン アンテナ、マスト ラジエーター、水平ループ アンテナ(形状から俗に「円形アンテナ」と呼ばれることもあります)、およびハロー アンテナがあります。

より高利得の全方向性アンテナも構築できます。この場合の「高利得」とは、アンテナが高仰角および低仰角でより少ないエネルギーを放射し、水平方向により多くのエネルギーを放射することを意味します。高利得の全方向性アンテナは、通常、共線ダイポールアレイを使用して実現されます。これらは、共線的（一列に）に取り付けられ、同位相で給電される複数の半波長ダイポールで構成されます。 ^[4]同軸共線（COCO）アンテナは、転置された同軸セクションを使用して、同位相の半波長放射器を生成します。^[5]フランクリンアレイは、短いU字型の半波長セクションを使用し、その放射が遠方場で打ち消されて、各半波長ダイポールセクションの位相が等しくなります。別のタイプは、全方向性マイクロストリップアンテナ（OMA）です。^[6]

全方向性放射パターンは、最も単純な実用的なアンテナであるモノポールアンテナとダイポールアンテナによって生成されます。これらは、共通軸上の 1 本または 2 本の直線棒導体で構成されています。アンテナ利得 (G) は、アンテナ効率 (e) に​​アンテナ指向性(D) を乗じた値として定義され、数学的には次のように表されます。パターン形状の仮定に基づく、全方向性放射パターンの指向性(D) (デシベル単位)と半値ビーム幅(HPBW) の有用な関係は次のとおりです。^[7]${\displaystyle G=eD}$${\displaystyle \sin(b\theta )/{b\theta }}$

${\displaystyle D\approx 10\log _{10}\left({\frac {101.5}{{\text{HPBW}}-0.00272\,{\text{HPBW}}^{2}}}\right)\ {\text{ dB}}.}$

• チョークリングアンテナ
• 指向性アンテナ