サイドローブ

アンテナ工学において、サイドローブとは、アンテナまたはその他の放射源の遠方場 放射パターンの主ローブではないローブ（局所的最大値）のことです。

ほとんどのアンテナの放射パターンは、さまざまな角度の「ローブ」のパターンを示します。ローブは放射信号強度が最大になる方向で、放射信号強度がゼロになる角度である「ヌル」で区切られています。これは、アンテナの回折パターンとして考えることができます。無線波を 1 方向に放射することを目的とする指向性アンテナでは、その方向のローブは他のローブよりも電界強度が大きくなるように設計されています。これが「メイン ローブ」です。他のローブは「サイドローブ」と呼ばれ、通常は望ましくない方向への不要な放射を表します。^[1]メイン ローブのすぐ後ろにあるサイドローブはバック ローブと呼ばれます。無線波長に対してアンテナが長いほど、放射パターンのローブの数が多くなります。送信アンテナでは、サイドローブ放射が多すぎるとエネルギーが無駄になり、他の機器に干渉する可能性があります。もう 1 つの欠点は、機密情報が意図しない受信機に拾われる可能性があることです。受信アンテナでは、サイドローブが干渉信号を拾い、受信機のノイズ レベルが増加する可能性があります。

サイドローブの電力密度は、通常、メイン ビームの電力密度よりもはるかに低くなります。通常、サイドローブ レベル (SLL) を最小限に抑えることが望ましいです。サイドローブ レベルは、メイン ビームのピークに対するデシベル単位で測定されます。メイン ローブとサイドローブは、送信と受信の両方で発生します。メイン ローブとサイドローブ、放射パターン、開口形状、開口重み付けの概念は、光学(電磁気学の別の分野) や、スピーカーやソナーの設計、アンテナ設計などの音響分野に適用されます。

アンテナの遠方場 放射パターンは、その開口分布のフーリエ変換であるため、開口分布がガウス分布である場合、またはアンテナが小さすぎて可視空間にサイドローブがない場合は、ほとんどのアンテナにサイドローブが存在します。アンテナが大きいほど、メインビームが狭くなり、サイドローブも狭くなります。したがって、アンテナが大きいほど、可視空​​間にサイドローブが多くなります (アンテナのサイズが大きくなると、サイドローブはエバネッセント空間から可視空間に移動します)。

均一な振幅分布（または均一な重み付け）を持つ長方形の開口アンテナの場合、第1サイドローブは主ビームのピークに対して−13.26dBである。このようなアンテナの放射パターンは標準的な形をしている。

さまざまな値のXを標準方程式に単純に代入すると、次の結果が得られます。

円形開口アンテナの場合も振幅分布が均一であり、第1サイドローブレベルは主ビームのピークに対して−17.57dBである。この場合、放射パターンは標準的な形をしている。

ここで、は1 次第 1 種のベッセル関数です。これはエアリーパターンとして知られています。さまざまな値のXを標準方程式に単純に代入すると、次の結果が得られます。 ${\displaystyle \displaystyle J_{1}(x)}$

上記の 2 つの例に示されているように、均一な開口分布は、特定の開口サイズに対して最大限の指向性を提供しますが、同時に最大のサイドローブ レベルも生成します。指向性の低下を犠牲にして、開口分布のエッジをテーパー状にする (均一性から変更する) ことでサイドローブレベルを低減できます。

サイドローブ間のヌルは、放射パターンが複素平面の原点を通過するときに発生します。したがって、隣接するサイドローブは、通常、互いに 180° 位相がずれています。

素子間隔が半波長より大きい離散開口アンテナ（フェーズドアレイなど）の場合、空間エイリアシング効果により、一部のサイドローブの振幅が大幅に大きくなり、メインローブのレベルに近づきます。これらはグレーティングローブと呼ばれ、図に示すようにメインビームと同一か、ほぼ同一のコピーになります。

グレーティング ローブはサイドローブの特殊なケースです。このような場合、サイドローブは、メイン ローブと最初のグレーティング ローブの間、またはグレーティング ローブ間にあるすべてのローブとみなされます。グレーティング ローブは、他のサイドローブのすべてではないにしても、ほとんどよりも振幅が大きいため、サイドローブとグレーティング ローブを区別することは概念的に便利です。グレーティング ローブの数学は、X 線回折の数学と同じです。

• サイドローブとビーム幅 - アンテナのチュートリアル