1/4波長アンテナとは?
1/4波長アンテナ(1/4波長モノポールやダイポールの片側エレメントなど)は、物理的な長さが運用波長のちょうど4分の1になるアンテナです。設計周波数で自然に共振するため、効率がよく製作も簡単で、アマチュア無線・CB無線・Wi-Fi・FM放送をはじめ、さまざまなRF(高周波)プロジェクトに適しています。このツールは目的の周波数を入力するだけで、ワイヤーやロッドをカットすべき長さを算出します。
使い方
運用周波数をメガヘルツ(MHz)で入力し、使用する導体の速度係数(VF)を指定します。速度係数とは、実際のワイヤー内では信号が自由空間よりもわずかに遅く伝わることを補正する値です。裸線(ベアワイヤー)はおおよそ0.95〜0.97、被覆線や同軸ケーブルではこれより低くなることがあります。判断に迷う場合は、まず0.95を目安にするとよいでしょう。計算結果として、1/4波長の長さがメートル・センチメートル・インチで表示され、あわせて自由空間での全波長も求められます。
計算式の解説
光速を使うと便利な近似式が得られます。波長(m)= 300 ÷ 周波数(MHz)です。その4分の1にするため0.25を掛け、さらに速度係数を掛けます。
$$L = \frac{300}{f_{\text{MHz}}} \times 0.25 \times \text{VF}$$
この「300」は、光速(約300,000,000 m/s)をMHzに対して扱いやすい形で表したものです。
計算例
速度係数0.95で100 MHzの信号を例にとります。全波長は \(300 \div 100 = 3\) m です。その4分の1は0.75 m で、速度係数を適用すると \(0.75 \times 0.95 = 0.7125\) m となり、約71.25 cm(28.05インチ)になります。
よくある質問(FAQ)
なぜ速度係数を含めるのですか? 電波は実際の導体の中では少し遅く進むため、共振する長さは自由空間での1/4波長よりもやや短くなります。
どの速度係数を使えばよいですか? 裸の銅線では一般に0.95〜0.97程度でモデル化されます。太いエレメントでは端部効果(エンドエフェクト)によってさらに低くなることがあるため、SWRが最良になるようにカットしながら調整してください。
この計算は正確ですか? あくまで優れた出発点となる値です。ワイヤーの直径、被覆の有無、近くにある物体などの実環境の要因があるため、最終的にはSWR計やアンテナアナライザーで微調整することをおすすめします。