通信技術の発達と共に、日常生活だけでなくさまざまな産業において無線を活用するシーンが増えています。

この記事では無線に欠かせないアンテナについて仕組みや種類、特徴などをわかりやすく解説します。

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１．アンテナとは

アンテナとは、電波を空中に放射したり、空中に存在する電波を受信したりする装置です。無線機、テレビやラジオ、スマートフォンなど、私たちの周りには様々な無線通信機器があり、それら全てにアンテナが組み込まれています。

（1）アンテナの仕組み

無線機を例に、アンテナの仕組みを解説します。

無線機（送信側）では、発せられた音声を電気信号に変えています。電気信号は、そのままでは遠くまで送ることができないため、電気信号を電波に変え、アンテナを使って電波を送ります。
アンテナから飛び出した電波は、空気を伝わって四方八方に広がっていきます。電波は、目で見ることはできませんが、とても速く遠くまで届くことができます。
受信側の無線機のアンテナは、この電波をキャッチする役割をしています。受信器のアンテナは、電波をキャッチして再び電気信号に変えます。そしてこの電気信号が音声に変換され、発せられた言葉を聞き取ることができます。

（2）アンテナの種類

アンテナは、その形や大きさ、そしてどんな電波を送受信するかによって、多くの種類があります。ここでは代表的なアンテナの種類について紹介します。

① 八木・宇田アンテナ

	形	たくさんの棒を並べたような形
	特徴	特定の方向に電波を強く送ったり、受信したりする
	用途	テレビの屋外アンテナや、アマチュア無線などでよく使われます

②パラボラアンテナ

	形	皿のような形
	特徴	電波を集めたり、特定の方向に電波を送ったりすることができます
	用途	衛星放送を受信するアンテナや、電波望遠鏡など、遠くの電波を受信するのに使われます

③ホイップアンテナ

	形	短い棒状
	特徴	直線状の導体で構成され構造が非常にシンプルで、特定の方向に強く電波を送受信するのではなくほぼ全方向に電波を送受信します
	用途	携帯電話の外部アンテナやラジオ、自動車などに多く使われています

（３）アンテナの指向性とは

アンテナの指向性とは、電波の方向によって受信しやすさが変わる性質のことです。一定の方向からの電波に対する受信感度は良好で音声や映像がクリアであるものの、他の方向からの電波を拾いづらいなどの違いがある状態です。

アンテナは、指向性の有無によって、指向性アンテナと無指向性アンテナに分類することもできます。

指向性アンテナ	電波の受信感度が方向によって違う。つまり、ある方向からの受信感度が強い
無指向性アンテナ	あらゆる方向からの電波を平均的に受信するアンテナ

指向性については以下の動画も参考になります。

引用：【高周波・無線】初心者も理解できる！アンテナの指向性 #61

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２．電波とは

（1）電波法における電波

電波とは、電磁波の中でも周波数が300万MHz（=3THz:テラヘルツ）以下のものと電波法により定められています。
電磁波とは電界と磁界の相互作用により空間に発生する波です。その波が1秒間に何回繰り返されているかを表しているのが「周波数」で、Hz（ヘルツ）が単位として使用されます。

電波は日常生活の中では、テレビやラジオ、スマートフォンなどに使われていますが、それ以外にも船舶や航空機などさまざまな産業における通信でも活躍しています。

（２）電波の性質

電波には以下のような性質があります。

①障害物があると「反射」や「回折」する

電波は、紙や木、ガラスなど通り抜けることができるものと、金属や壁など通り抜けることが難しいものがあります。

引用：https://www.docomo.ne.jp/area/feature/

通り抜けられないものに当たった場合には、電波は反射したり回折（ものに沿って移動し、ものがなくなった場所から再び広がる）したりします。
電波の反射や回折によって、障害物があっても通信が可能です。

②距離や障害物によって弱くなる

電波は長距離の移動によって弱まります。基地局やトランシーバーなどの無線機器と受信器の距離が遠くなることで、音声や画像が乱れることがあるのはこのためです。
また、反射や回折を繰り返したり、障害物を通り抜けることでも減弱します。

③電波干渉により不安定になる

同じ周波数どうしの電波がぶつかり合うと、お互いに影響を与えあって電波が不安定になることがあります。

引用：https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/00332/061800001/

④周波数ごとに特徴や活用方法が変わる

電波は周波数ごとにさまざまな特徴があり、それぞれに合った用途で活用されています。

引用：http://www.miyazaki-gijutsu.com/series4/densi0713.html

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３．アンテナのVSWRとは

（1）VSWRとは

VSWRとはVoltage Standing Wave Ratio（電圧定在波比）の略で、アンテナの性能を評価する上で重要な指標です。VSWRを計測することで、アンテナの性能を評価し、無線通信のトラブルを防ぐことができます。

電波をスムーズに送受信するためには、アンテナとつながっている機器との間に、うまく電気の流れがつながっていなければなりません。VSWRはこの、電気の流れがどれだけスムーズに行われているかを示すものです。VSWRが低いほど、電気の流れがスムーズで、アンテナが効率よく働いているということになります。

VSWRを計測することで、以下のことが分かります。

アンテナの調整	VSWRの値を見て、アンテナの調整が必要かどうか判断できる
機器の故障の発見	VSWRが高い場合は、アンテナや無線機が故障している可能性がある
最適なアンテナの選択	複数のアンテナがある場合、VSWRを比較することで、最適なアンテナを選ぶことができる

VSWRを測るためには、以下のようなVSWR計が必要です。VSWR計は、アンテナに電波を送り、反射してくる電波を計測することで、VSWRの値を出します。

引用：https://www.thamway.co.jp/japanese/?cn=cHJvZHVjdHM=&pn=cHJvZHVjdDA0LTA3

VSWR計には、大きく分けて2つの種類があります。

アナログVSWR計	針が振れてVSWRの値を表示する
デジタルVSWR計	液晶画面に数値が表示される

一般的に、アナログ計よりもデジタル計の方がより正確な測定が可能です。

（2）VSWRが高いとどうなるの？

VSWRとは、アンテナがどれだけ効率よく電波を送受信できているかを表す数値です。VSWRが高いということは、アンテナと機器の間で電波が反射してしまい、効率よく電波を送受信できない状態になっている可能性があります。

 VSWRが高いと、以下のような問題が起こることがあります。

電波の損失	電波が無駄に減ってしまうため、受信感度が低下したり、送信電力が弱くなったりします。
機器の故障	強い電波が反射して、機器を故障させる可能性があります。
ノイズの発生	電波の反射によって、ノイズが発生し、映像や音声に乱れが生じることがあります。

VSWRが高いと、電波の損失や機器の故障につながる可能性があります。

VSWRについては以下の動画も参考にしてください。

引用：【完全解説】①無線の超基礎知識、VSWRについて何もしらなくても、10分で完璧に理解させて見せます！

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４．アンテナのブースターとは

ここでは、ブースターについてその必要性や選び方などをわかりやすく解説します。

（1）ブースターの必要性

ブースターは、弱くなった電波を再び強くしてくれる装置です。

テレビの映像は、テレビ局のアンテナから送られる電波によって届けられています。そして受信側のアンテナによって電波をしっかりとキャッチすることで、綺麗な映像を受け取ることができます。

しかし電波は、建物の中を通ったり長いケーブルを通ったりするうちに弱くなり、テレビ画面にノイズが入るなどの影響が出ることがあります。また、複数の部屋にテレビを設置している場合にも電波を分けることで、テレビに届く電波が弱くなることがあります。

そんな時に活躍するのがブースターです。

ブースターを使うと、弱くなった電波を再び強くすることが可能です。

（2）ブースターの種類

電波を強くしてくれるブースターですが、実は様々な種類があります。それぞれの特徴や選び方を理解することが重要です。

ブースターの種類は以下の通りです。

設置場所による分類	屋内用ブースター	・本体と電源が一体で設置が簡単 ・テレビの近くなど屋内に設置 ・工事不要で手軽に設置可能 ・増幅できる電波の量が限られており、電波が非常に弱い場合など効果が限定的な場合がある
	屋外用ブースター	・本体と電源が分離している ・アンテナ近くに設置 ・屋内用よりも強力に電波を増幅可能 ・設置工事が必要な場合がある
対応周波数別に分類	UHF地デジ用ブースター	地上デジタル放送専用のブースター
	BS/CS用ブースター	衛星放送専用のブースター
	マルチブースター	地デジ、BS/CSの両方に対応したブースター
その他	4K/8K対応ブースター	高画質の4K/8K放送に対応したブースター
	ケーブルテレビ用 ブースター	ケーブルテレビの信号を増幅するブースター

（3）テレビアンテナのブースターのトラブル対処方法は？

ブースターを設置してもノイズが入るなどのトラブルが起こることがあります。ここではブースターのトラブルについての対処法を解説します。 

電波についてのトラブル発生時には、まず以下について確認しましょう。

原因	対処法
【接続不良】 ケーブルの接続がゆるんでいる、端子が汚れている	ケーブルをしっかりと接続し直し、端子をクリーニングします
【電源不良】 コンセントが抜けている、電源コードが断線している	・コンセントを確認ししっかりと差し込む ・電源コードを交換
【設定ミス】 利得設定が間違っている、自動設定がうまく機能していない	取扱説明書を参照して、適切な設定を行います
【故障】 ブースター本体の故障、部品の破損	メーカーに修理を依頼します

ブースターのトラブル予防には、設置場所も重要です。直射日光が当たらない涼しい場所や、周囲に電子レンジや無線LANルーターなど電波干渉を起こす機器がない場所に設置しましょう。　

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５．アンテナに関するご相談は株式会社FAプロダクツへ

FAプロダクツは年間200台もの実績がある関東最大級のロボットシステムインテグレーターです。一貫生産体制をとっており、設計から製造までをワンストップで対応。費用・時間にムダなく最適化を行うことができます。
アンテナについても、ぜひご相談ください。

また、導入前に「Plant Simulation」や「Process Simulate」のシミュレーションを行うことで、ムダの削減・設備の最適配置・生産性向上を実現できます。
・Plant Simulation：生産ラインや物流フロー全体の流れをシミュレーション
・Process Simulate：ロボットや機械の動作を3Dで再現し、干渉や作業効率を検証
FAプロダクツでは、シミュレーションの活用支援も行っておりますので、ぜひご相談ください！

Plant Simulationについてはこちら

Process Simulateについてはこちら

【所在地】
つくばベース：茨城県土浦市卸町2-13-3
TEL：050-1743-0310

【実績】
ＮＭ社（電子部品の製造販売）、ＨＳ製作所（情報通信・社会産業・電子装置・建設機械・高機能材料・生活の各システム製造販売）、ＴＴ社（ショッピングセンターなどリテール事業）、ＳＭ社（自動制御機器の製造・販売）、ＯＲ社（自動車安全システムの製造販売）