ラジアル（ラジオ）

RF エンジニアリングでは、ラジアルには 3 つの異なる意味があり、どちらも無線アンテナから放射される (または交差する) 線を指しますが、どちらの意味も互いに関連していません。

接地システムラジアルワイヤ

アンテナ構築の文脈で使用される場合、ラジアル ワイヤは物理的なオブジェクトです。アンテナのベースから伸びるワイヤで、アンテナのベース付近の地面の導電性を増強または置き換えるために使用されます。ラジアル ワイヤは、地表より上 (高架ラジアル)、地表 (地上ラジアル)、または地中 1 センチメートル程度に埋められた (埋設ラジアル) のいずれかで走ることができます。アンテナ ベースに最も近いワイヤの端は、アンテナ システムの電気的接地に接続され、遠端は接続されていないか、地面に打ち込まれた金属杭に接続されています。

トップローディングラジアルワイヤ

対称的に配置されたラジアル線をアンテナの上部に取り付け、その頂点から水平に伸ばすこともできます。実用的な長さのラジアルの場合、その効果は、短いアンテナの給電点インピーダンスを、すべてのラジアルの合計長さに等しい量だけアンテナの高さを延長するのとほぼ同じように改善し、約 12 個のラジアルあたりで収穫逓減点に達するまで改善します。ラジアル自体は放射しませんが、最大電流点をマストの主要部分に沿って上方に上げることで、短いアンテナのアンテナ放射を間接的にわずかに改善することがあります。

地図の放射状線

送信システムの計画の文脈で使用される場合、放射状線は、ラジオ局の放送範囲を説明するときに使用される概念です。この場合の放射状線は、送信機から放射状に等間隔の水平方向の方位を持つ地図上に描かれた複数の線です。放射状線は、計算または測定によって送信信号が到達できる範囲まで延びます。

中波や長波の AM 放送帯域、および一部の低短波周波数などの低周波で送信する局では、周波数が非常に低いため、使用可能なアンテナは波長に比べて必然的に短くなり、最も一般的なのは1/4 波長垂直アンテナです。これらのワイヤは、ラジアル、グラウンド ラジアル、接地ラジアル、接地システム ラジアル、またはアーシング ラジアルと呼ばれます。

アンテナ ベースのラジアルは、長波長用に使用される無線アンテナの種類に適した接地面を提供します。これらの「ハーフダイポール」アンテナは、鏡のような接地システムによって電気的に反射されるアンテナの虚像が、接地システムの上にある実際のアンテナの動作に不可欠な部分であるため、正常に機能するためには接地線またはアース線が必要です。ラジアルは通常、土壌に埋められるか、土壌の上に平らな放射状パターンで敷かれます。

接地システムのラジアルは、完全に真っ直ぐである必要も、完全に水平である必要もありません。 ラジアルは電気的な「接地」を提供しますが、周囲の地面と実際に接触する必要はありません (接触することが推奨されます)。

ラジアルが小型アンテナの構造に機械的に組み込まれている場合、そのアンテナはグランドプレーンアンテナと呼ばれます。これらのアンテナでは、ラジアルは斜めに傾斜しており、スカートとも呼ばれます。

地面の上または地面の中にあるラジアルは共振しません。また、ラジアルの長さと数には実用上の自由度がかなりありますが、ライセンス要件では過度の数と長さが要求される場合があります。^[a]高く設置されたラジアルは、電界が地面に到達する前にそれを遮断する効率がはるかに高いため、3 本または 4 本で十分ですが、その電気的特性は隣接する土壌によって減衰されないため、共振する長さに切断する必要があります。

適切に設計されていれば、接地システムのワイヤの遠端には非常に高い電圧がかかります。地面より高く設置されている場合、アンテナの機能を向上させるためではなく、安全対策として、ワイヤの端を接地棒に接続することがよくあります。同じ危険性があるため、高架式ラジアルは、通行人の手の届かない、またはフェンスで囲まれたエリアの上になるように、地面より少なくとも 8 フィート高く設置されます。

放射器の近傍にある金属物体もすべて接地システムに直接接続する必要があります。そうしないと、金属が無線周波数 電圧で充電され、感電の危険が生じます。また、寄生放射器として機能するほど大きい場合は、アンテナの放射パターンに影響を与えたり、歪ませたりする可能性があります。^[b]

同様のラジアルワイヤをアンテナの上部（ベースではなく）に配置することもできます。これにより、アンテナ内の電流のより効率的な分散も促進されますが、アンテナの上端に追加されたラジアルワイヤの構造は、キャパシタンスハットまたはトップローディングと呼ばれます。グランドラジアルと同様に、トップラジアルは、アンテナの頂点から放射するように配置された対称的に配置されたワイヤで、理想的には上部から水平に伸びています。電気的には、これはアンテナの上部にコンデンサを取り付けることと同等であり、コンデンサのもう一方の接点は、コンデンサの反対側のプレートを構成するグランドシステムに配線されます。

トップローディングアンテナは、アンテナの高さを効果的に増やす方法です (一部の目的には有効ですが、すべての目的に有効ではありません)。これにより、給電点のリアクタンスを減らすか、マストの垂直部分の電流量を増やすことで間接的に放射抵抗を増やします。コイルを使用して同様にアンテナに負荷をかけることもできますが、コイルを使用すると、必要なワイヤの量が多くなり、抵抗損失が発生します。ラジアルを容量負荷に使用すると、実質的に損失は発生しません。

ラジアルの場合、電気角9度以下（⁠1/40⁠ 波長がそれぞれ 10 ミリ、またはそれより短い場合、給電点のインピーダンスとマストの電流への影響は、約 12 本のラジアルまで、すべてのラジアルの全長の 99% に等しい長さのワイヤだけアンテナの高さを延長するのと同じです。^[c]対称ラジアル自体は放射しませんが、ラジアルは最大電流ポイントをアンテナの主要部分に沿って上方に上げることで、アンテナの放射をわずかにから中程度に改善する可能性があります。

水平ラジアル ワイヤは理想的ですが、サポートが難しい場合があります。代わりに、同じ長さの下向きの支線ワイヤの導電性上部セグメントをアンテナの頂点に電気的に接続できます。これは理想的とは言えませんが、塔の長い上部ラジアルの場合はより実現可能な場合が多いです。支線ワイヤを水平ラジアル ワイヤの代わりに上部負荷に使用する場合、支線ワイヤはマストの下部にあまり長く伸ばしてはいけません。支線ワイヤはマストからの放射をいくらかブロックするため、放射マストが支線ワイヤによって「影」にされることで生じる損失と、マストの放射部分の電流増加によって実現される間接的なゲインとの間で矛盾が生じます。

測定、計画、および無線通信の規制のために地図上に放射状の線を使用することを放射法と呼びます。これは、上記の接地放射とは関係ありません。

送信計画の分野では、ラジアルは、地図上の共通点から等間隔の線（方位）に沿った等間隔の点（ベクトル）であり、ラジオ局の放送範囲（放送局や携帯電話基地局などを 含む）内の平均海面からの標高（AMSL）を決定するために使用されます。

これにより、局の平均地上高(HAAT) が決定され、有効放射電力よりもカバレッジ エリアに大きく影響し、他の隣接局またはセルとのRF 干渉の可能性にも影響します。この情報は、建設許可の申請とともに提出する必要があります。指向性アンテナを使用する場合は、計算に使用されるポイントが異なる場合があります。

ラジアル方式は北米でより一般的に使用されており、FCC と CRTC は中波送信の計画と規制にこの方式を使用しています。ヨーロッパとアジアでは、ラジアルの使用は 1970 年代から好まれなくなり、多くの国ではラジアル アンテナの証明は補助アンテナの証明としてのみ認められています。カナダとメキシコは人口密度が低いため、米国 FCC が実施した完全なラジアル モデルを実装したことはありませんでした。

ラジアル法は、直交座標に基づく方法に取って代わられつつあります。直交法は計算に多くの CPU 時間 (およびメモリ) を必要としますが、アンテナ システムをより現実的に表現するものと理解されています。ラジアル法の主な重要性は、アンテナ システムの複雑さに関係なく、一般的な家庭用コンピュータの CPU 時間で 15 分未満 (多くの場合はわずか 5 分) で、アンテナ システムの迅速な証明を完了できることです。

ITU は過去 50 年間にわたり、加盟国の人口密度の違いを考慮して、アンテナ システム全体に最低 5 本のラジアルアンテナを公式に義務付けてきました。

世界中の多くの放送規制当局が長波および中波アンテナのパターンと電力を規制する何らかの方法を見つける必要がありましたが、ラジアル方式を完全な形で実装することを選択したのは FCC だけでした。

ラジアルを完全に実装するという FCC の決定は、1925 年から 1975 年にかけて進展しました。テクノロジーは変化し、1980 年代までには、ステーション干渉とステーション パターンのコンピューター地形シミュレーションが、通常は直交座標系またはその他の非ラジアル方式を使用してメインフレームで実行できるようになりました。

ラジアルに関する FCC の規則は、1996 年から 2013 年にかけて段階的に緩和されました。2013 年のラジアルに関する規則は、おそらく今後 10 年間は変更なく存続すると予想されます。

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