まずは、あらゆるアンテナの基本形である、1/2 波長ダイポールアンテナについて解説します（右図参照）。

　右図は 1/2 波長ダイポールアンテナのなかでも、もっとも基本的な中央給電型の動作を示しています。
　アンテナにはこのダイポールを基本とした、共振型以外にも進行波型というものもありますがここでは割愛します。 

　1/2 波長ダイポールアンテナは、あらゆるアンテナの基本形と言いました。
　1/2λ（波長）のこれを半分にしたものが、ハンディ無線機や車載アンテナなどに多用される、1/4 λホイップ・アンテナ（細い線型）等であり、用途などに応じて 1/2 λホイップ型もあります（この場合はどちらも先端給電型）。

　電波の源となる高周波は、半波長毎に極性が反転しています。もしアンテナに用いる導体の長さが、1 波長あったとすると電流は打ち消し合い電波としてうまく出ていってくれません。

　そこで導体の長さを 1/2 波長にすることで電流分布のように、うまくアンテナへ電流を”のせる“のです。

　小型な FM ラジオ受信用として、またこれと酷似したアマチュア無線の自作（HB9CV アンテナ）として、ポピュラーな形式です。小型な割に 2 素子八木アンテナよりも、高利得という特徴があります。

　また八木アンテナと類似の形状のため、指向性は非常によく似たものとなっています。実際に作るとなると多少調整が大変な面がありますが、おもしろいアンテナです。
　さらにテレビ受信用等として 3 素子程度のものを、2 パラ（2 つのアンテナをヨコに並べて使う）で使用し、途中に位相器を入れ特定の方位に指向性のヌル点（感度が急激に落ち込む点）を作り、強力な近接ゴースト（いわゆるマルチパス）除去用として実用化されています。

　特に従来のアナログ 1〜3ch になる VHF LOW バンド受信においては、通常のアンテナでは指向性がブロード（電力半値角が広い）なため、ゴースト除去が非常に難しくなっています。
　そこで位相差給電アンテナもしくは、1〜3ch 専用のアンテナが使用されることがありました。
　アナログテレビは既に '11 年に停波してしまいましたが、現在では FM 用の単体アンテナとして位相差給電アンテナの製品が用意されているようです。

　八木アンテナの段落で述べましたが、従来のアナログ・テレビアンテナは 2 バンド構成で、VHF LOW バンドすなわち 1〜3ch のバンドに限れば、性能が低いのが普通です。
　よく送電線の鉄塔や高層ビル・マンションの側で、民放はよく映るが 1〜3ch だけ映りが悪い、という原因はこれにありました。

　　コーリニアアンテナ

　ここでは予定よりも順番を早めておそらく、みなさんが一番お世話になっている、アンテナをご紹介します。詳細は後述しますが携帯基地局のアンテナは、ほとんどがこの形式です。

　このアンテナは利得が非常に高いという反面、自作する場合は調整が大変（複数のエレメントが存在するため）で寸法精度も高く工作しないと、うまく動作しません。図のように 1/2 波長（λ）ダイポールの発展型アンテナなので、垂直ダイポール型と同軸様の素子を用いたタイプがあります。

　通常これらはケースに収められておりエレメントは見えません。一部垂直ダイポール型ではコーナーリフレクターや（かつての NTT で高速沿いに多かった）、メッシュ状のパネル・リフレクターを取り付けたタイプが存在します（これらのエレメントはむき出し）。

　利得を上げるには素子数を増やせば良いのです。同軸型ではインピーダンス整合のために給電部に工夫がいります。ちなみにコーリニア（アレイ）アンテナの、コーリニアとは”同一線上の“という意味です。

　参考までに八木の章でもご紹介した指向性パターンの例を（同軸型コーリニアの場合）、下図に示します。アンテナの指向性すなわち放射特性は送受信とも変わることがありませんので、各用語やそのイメージは下図を参考にしてください。

　　ホイップアンテナ

　ホイップアンテナは日本語では”単一型“と称され携帯電話や、車載用のアンテナはほとんどこの形式です。文頭、アンテナの基礎の部分でご紹介した 1/2 波長ダイポールのうち、先端給電型がホイップ型にあたります。

　ホイップ型にはこのほか主に 1/4 波長や 5/8 波長などが多用されます。5/8 波長を簡易的に位相器（コイル）を介して、多段にしたものなどもありこの場合は高利得化も可能です。
　現代のようにアンテナが内蔵される以前の、収納式だった携帯電話のアンテナは約 3/8 波長付近が多いようです。これはひとえに端末の小型化と、密接な関係があります。

　少なくともムーバ以前の端末には 1/2 波長ホイップが採用されていました。それでも、端末が小型化するにつれてアンテナ自体も、小型化が求められるようになってきたのです。厳密に言えば携帯端末のホイップアンテナは、端末本体のアースとともにアンテナとして動作します（これをイメージアンテナという）。
　つまり端末本体のシールド・ケースや基板上のグランド・パターンが、アンテナのグラウンド（疑似的なアースの役目）の役目をするのです。

　1/2 λ未満の長さでは動作にグランドが必須となるため、アンテナにとって最重要事項とも言えます。
　インピーダンスの整合やアンテナの整合帯域を広く保つためにも重要と言え、世界中で大問題となった旧型 iPhone の体たらくアンテナにも、関連があると言って良いでしょう。

　手に持って使用する端末機なのに、手に持つと放射効率と感度が激減するというからくりは、なんと内蔵アンテナと対で動作するグランド部分（例のスリットのあたりですな〜）がなんと、外装に露出していて手に触れてしまう構造だったため、というトンチンカンなものだったようです(ノvﾟo)。

　ヨタ話はこれくらいにしておいて本題に戻ります。動作に必須と書きましたが 1/4 波長〜 1/2 波長未満のアンテナには、アースをとらなければアンテナとして動作しない、と言う条件があるため。

　アースとは接地、すなわち大地に電線をつなぐことを意味します。しかし携帯端末では接地するわけにはいかないので、人工のアースとして筐体やシールドケースを利用するのです。

　他の 1/4λ形式としては、AM ラジオ送信所のアンテナが該当します。AM ラジオは中波ですから波長が 100m 前後にもなりますが、1/4 波長では当然放射効率もいまいち、打ち上げ角（垂直面指向性）も高くなってしまいます。

　このためカウンターポイズと呼ばれるアースを、垂直に立つ放射エレメ ントに対して放射状に地面にはわせることにより、接地抵抗成分を減少させる手法が用いられます。
　またカウンターポイズとは直接地面に電線を埋め込むのではな く、地面上にはわせることにより大地との静電容量を稼ぎ、容量的なアースをとるものです。

　当然、カウンターポイズは家電品などの保安用アースにはなりませんが、ラジオ受信用や無線機などのアースとしては十分実用になります。もし AM ラジオや短波ラジオの感度を上げたい、と思ったら数 m の電線をアンテナをして用いるとともに、同じくらいの長さの電線を庭などにはわせるだけで受信感度がアップしますのでお試しを。

　　グラウンド・プレーンアンテナ

　グラウンド・プレーンアンテナは、よく消防署の固定局アンテナや、簡易業務局の基地局アンテナによく使われています。

　構造としてはホイップアンテナにラジアルと呼ばれる、疑似アースの役目をする素子を取り付けた形状となっています。図では 1/4 波長のものを示していますが、このほかにも 5/8 波長や 5/8 波長の放射エレメントが多段（奇数段）になったものなど、実に多彩なバリエーションが存在します。

　インピーダンス整合のため、ラジアルを下方向に向け、角度を付けたものも多く見られます。角度はインピーダンス 50Ωではおおよそ 60゜付近で、アマチュア無線用に多く見られる形式です。

　グラウンド・プレーンは 1/4 波長のものを特に、開発者の名前をとって別名”ブラウン・アンテナ“とも呼ばれます。水平面の指向性が無指向性なので、扱いやすく高利得化も簡単なので広く普及しています。

　このアンテナの変形として任意方向のラジアルに、1/2 波長の素子を放射素子と同じ方向に取り付けた、”ガージオイド“と呼ばれる形式も存在します。これは任意の方向に感度をとりたくない方向がほしい場合などに使用されます。 
　その形状は一見 PHS のアダプティブ・アレイアンテナの出来損ない、とも言える形状をしています。

　　ループアンテナ〜円ループ〜

　ループアンテナは文字通り導体を円や四角い形状に（何角形でも良い）、ループさせた構造を持っています。そして意外と身近なところたとえばかつてのポケベルや、AM ラジオなどに用いられているポピュラーなアンテナです。

　右図は基本的な円ループアンテナの構造です。円ループアンテナは円周が 1 波長となっており、文字通り円状のアンテナです。

　ループアンテナも八木型と同じエレメント配列とすることで、単一指向性が得られます。円ループ・アンテナの八木型を特に、龍骨アンテナなどと称することがありますが、これは見た目がまるで龍の背骨のような感じがするからでしょう。

　なおループアンテナのループ形状は、三角（デルタループ）からはじまり、四角形・五角形・六角形なども可能で丸が一番利得が高くなります。

　かつてのポケットベル内蔵のループアンテナは長方形でした。

　　ヘンテナ

　ヘンテナはアマチュア無線家が開発したループアンテナで、非常にシンプルな構造ながら一説にはおおよそ 3 エレ八木に近い利得を持つと言われている高性能のアンテナです。

　私は自作ヘンテナを航空無線受信用と、地デジ用に 2 本製作してきました。そのシンプルな構造から手間もコストもかからず作れるものとしては、非常に満足していてしっかりと作れば長く使うことができるでしょう。

　実際の性能面でも右写真の FM 用ヘンテナ(昔使っていたもの。約 180x60cm)を例に挙げると、以前使用していた園芸用の棒（緑色のアレ）ダイポール比で確実にシグナルメータ 1〜2 つ分程度は感度がアップしています。

　具体的には弱電界ノイズだらけで満足に受信できなかった NHK 三つ峠と FM 富士（距離約 100km 弱）が、モノラルながらほとんどノイズ無しにまで改善（私も予想外でした）。
　その他、「ジリジリジリ…」といったノイズがからみがちでモノラルでも快適に受信できなかった FM 横浜（距離約 50km 弱）も、「ジリジリ…」ノイズは解消ヽ（´ー｀）ノしホワイトノイズもほぼ無しと言った具合で大ざっぱに見積もってもダイポール比で、+3dB 以上はあるだろうことは推測できます(^_^;)。

　冒頭では大きいことを言っていますが、大方 3 エレ以上 5 エレ未満の八木と同等くらいの実力というのが私の感触です。


　・地デジの簡易アンテナにも最適

　右写真は私が実際に使用していたことのある、地デジ簡易受信用の自作ヘンテナです。

　給電部には取り扱いを考慮し F コネのメスを取り付けてありますが、外す予定がなければ同軸コネクタ直結でかまいません。
　エレメントはφ2mm の真ちゅう棒で（パイプでもかまわない）各接合部はしっかりと半田付けの上、エポキシ系接着剤で固定・防水してあります。

　またへんてこな”足“のようなものは 2 エレ化改造した際のブームで、シングルエレメントで用いる際はアンテナマスト直づけで構いません。

　具体的には東京タワーから約 20�q で、東京 MXTV を除く在京キー局+放送大学を極めて良好に受信できました。強電界でなおかつ強いマルチパスが無ければ、ほとんど問題なく実用になるでしょう（8 の字指向性で F/B 比がとれないため）。

　私は以前キー局より弱い MXTV を含めほかの独立 UHF 局を良好に受信するため、当初シングルエレメントで使っていたヘンテナを 2 エレ化改造し 1 年半ほど利用していました（550MHz で設計。各自地元で放送されている物理チャンネルの中心付近にあわせるとよい）。

　2 エレヘンテナはダイポール比で 6dB 強と利得も若干あがり、比較的広いビームをもつので（電力半値角で 70 度程度）複数局を狙うのに都合が良くなっています。更に F/B 比も 11dB 強（ただし設計周波数付近のみ。設計周波数から離れると F/B 比はかなり劣化する）。

　具体的には内部で 2 分配相当（理論的に各チューナへの入力は -3dB 以上減。電力比なのでレベルが半減することになる）となる W チューナーの BD レコへ接続しても十分な利得を確保しています。
　キー局と比較して電界の弱い MX テレビ（3kW）を含め千葉テレビや、テレビ埼玉に関しても十分なレベルを保っており単純な構造の 2 エレとはいえバカにできないな、と再認識させられました。

　自作のできる方なら簡易型の市販アンテナなど、買うのがばかばかしくなるほどホントに単純な構造かつ安価なので不況の強い見方といえるでしょう（ボカスカ）。

　左図はヘンテナの基本概念図でこの形だけ守れば、きちんと動作します。UHF など小型のものでしたら固めの針金や（2mmφ程度のしんちゅう棒などが手軽）、銅単線などだけでもループ構造を作れます。

　比較的大きくなる VHF のものでは写真にあったようにアルファベットの「H」型のような骨組みにループ・エレメントとなる電線などを張れば OK。

　ただし実際に送信に使用するにはシュペルトップと呼ばれる同軸バランなどで整合をとるのがベストです。
　しかしきちんと調整すればバラン無しでも SWR1.1 未満くらいにはできるでしょう（435MHz 帯用製作時の実測で 1.05。調整は給電エレメントとループの接続点を上下させて行う）。

　また受信専用と割り切るのならば未調整でも十分な性能を有しています。

　大昔アナログ VHF テレビ（中電界地域）の室内アンテナの代わりにヘンテナをつないだ際、ヘタな市販の室内アンテナよりもきれいに映ったときの光景が今でも脳裏に焼き付いています(^_^;)。 

　非常に単純に見えますがヘンテナとは非常に不思議な動作原理すら、ハッキリとはわかっていないアンテナなので”ヘンテナ“という呼び名が付きました。一見、垂直偏波のように見えますが実は図のものは水平偏波です。

　よく見てみると、給電されているエレメントは水平です。見た目的にはここから、水平偏波ということをわかっていただけると思います。なお、UHF 帯なら比較的小型になるので頑丈に作れば、モービル用（移動体通信用）にも使用できます。 
　ただし、8 の字の指向性を持つのが多少問題とも言えますが、それでも指向性は非常にゆるいカーブなので回さなくても大きな差し支えはないでしょう。

　水平偏波用は 8 の字指向性ですが垂直偏波用となると、ほぼ無指向性に近くなるので全くと言っていいほど問題ないといえます。

　なかでもフェイズド・アレイは、航空・軍用レーダーによく利用されます。理由は電気的に指向性を可変できるからに他なりません。 

　従来ホーミングアンテナと呼ばれる、パラボラのディッシュ（反射器）を小刻みに動かす方法や、アンテナ全体を動かすことで、指向性を可変していました。しかし、機械的動作ゆえの限界やメンテナンス性の悪さが欠点でした。 
　それを解決するのがフェイズドアレイアンテナで、このアンテナは各素子間の電力合成時の位相次第で、指向性を瞬時に変えられるのです。地対空迎撃ミサイルとして有名なパトリオットのレーダーや、イージス艦・空母などのレーダーアンテナを見ればそれがおわかりになるでしょう。

　このフェイズド・アレイは機械的にアンテナを動かす方法に比べ、極めて高速に指向性を可変できます。しかもすべて電気的に処理さ れるので軽量かつ、可動部分がないため高信頼性です。
　個々の小型アンテナ素子自体には様々な形状があり、詳細は割愛しますがおおよそパターンアンテナか、小型のヘリカル素子、ラジアルラインスロット型等々ざっと、挙げただけでも数種類にのぼります。 

　肝心の電気的に指向性を変える原理は、下図左のように電力合成時に位相をずらすことにより、同相合成する場合に比べ、矢印のように上方向に対し指向性がつくことによります(A/B 素子が 1/2λの間隔のとき)。

　　アダプティブ・アレイ・アンテナ

　 アダプティブ・アレイ・アンテナは、アレイ・アンテナのなかでも特にマルチパスによるフェージング除去用として、優れた効果を発揮する複合アンテナです。 無線家の方ならおわかりでしょうが、このアンテナは最大比合成のダイバーシティーアンテナの考え方を発展させものです。

　右図（現：ウイルコム）は PHS サービスで使用される、アダプティブ・アレイ・アンテナの一種です。実際にはコーリニアアンテナを複数本用い、アッテネータ（減衰器）および位相器（ディレイライン）を各素子間に挿入した構造となっています。

　このアンテナの特徴はなんと言っても指向性のヌル点（感度が急激に落ち込む点）を、任意の方向に作れるところでしょう。感度はほとんどない、と言っていいほど落ち込みますのでその方向からのマルチパスはないことになります。

　従ってマルチパスの到来方向が一つだけの場合は、原理的にフェージングは発生しないことになります。 

　しかし実際は単純な環境ではないので、その効果は希薄になってしまいます。それでも比較的高所となるロケーションにアンテナを設置する場合、必須ともいえる機能だといえるでしょう。

　地上高が高いと言うことは、遠方の基地局との干渉波、より長周期の反射波など、悪条件が重なります。見通しが伸びることは、V/UHF 帯において重要ですが、デジタル通信ではむやみに地上高だけをあげても FER（フレーム誤り率:バーストエラー）が増えるのでこれがまた、やっかいなのです。

　実際はまずビームチルティングが携帯基地局同様、行われています。これはアンテナの垂直面の指向性を下に向けることで、FER を改善しようとするものです。特に隣接セル干渉および、ビルなどの反射波（マルチパス）に有効さとれます。

　電波による放送には多種多様のアンテナが使用されています。しかも一般的に間近で目にすることはないところに建っているため、そ の形式すらご存じない方も多いかと思います。
　ここではなるべく図解や写真を交えて、わかりやすい構成にしたいと考えています。


　　テレビ・FM 局のアンテナ

　みなさんはおそらく東京タワーをご存じだと思います。あのタワーには上から NHK〜民放という具合にテレビやラジオ放送用、さらには番組中継受信用パラボラ架台なども。
　その他各種公共通信用として警視庁・消防庁などから、業務無線用の通信用アンテナも多数取り付けられています。


　　代表的な放送用アンテナ

　テレビや FM ラジオ局のアンテナとして、ポピュラーなのが”スーパー・ターンスタイル・アンテナ“です。写真のようにチョウの羽根を広げたようなエレメント形状をしています（スーパーターンスタイルは商品名）。

　このチョウの羽根のようなエレメントは 2 つ一組で使うのが普通です。指向性はループ型ですからループエレメントと直交する方向 8 の字形であり、1/2 λダイポールと等価です。従ってこれを、分配・直交して 2 つ 1 組として使用することで無指向性としていました。

　あまりよい写真がなくて申し訳ないのですが、上記写真のうち細くなっている部分にスーパーターンスタイル・アンテナが多数並んでいるのがわかると思います。

　もちろん自立型ではなくたくさんの支線（ステー）が、碍子とともに放射状に張られているのが特徴となっています。
　AM 局の送信アンテナはこの形式が、最もポピュラーと言ってよく地方へ行くと田んぼの中などにいきなり現れるので、ご覧になったことのある方もおられるのではないでしょうか。

　写真の形式は 1/2 波長で、それより低い周波数のものは大きくなりすぎるため 1/4 波長で、厳重なアースがカウンターポイズとして張られています（1/4 波長アンテナはイメージ・アンテナがないと動作しないため）。

　なお AM 送信所のそばでは電話・テレビなどにに放送が入ってしまう、という電磁波障害（インターフェア）が発生することもあります（アンプの入力に手で触れるだけでもラジオが聴けてしまうことや、接触不良の端子やボリュームでなんちゃって鉱石検波されてしまうことも…）。

　また恐ろしいことにアンテナ塔の直下へ行くと、電源を接続しない蛍光灯が光り出すという怪現象(^_^;)も発生する模様です。それは AM 在京局の出力が 100kW と強力なためで、決してポルターガイスト現象の類ではありませんので、念のため(^_^;)。

　 パラボラアンテナは構造形式により二つに分類されます。一つは一時放射器(A)を焦点にとりつけた通常のパラボラ・アンテナ。
　そして右図 A の部分に二次反射器をもちいたタイプを特にカセグレン・アンテナといいます。

　どちらの基本構造も放射器（A）の後方に右図 F 点（又は凸面二次反射器※）を焦点とした、放物曲面をもつ反射鏡を置く構造。

　　※二次反射器表面は F 点より僅かに主反射鏡に寄りになる

　もちろん見ての通りこれまでご紹介した、”共振型“とは全く違う動作です。


　　一見分かりづらい両者の違い

　通常のパラボラ・アンテナとカセグレンアンテナの主な違いは、図中の A に放射器をおくか二次反射器をおくかです（既述の通り厳密には位置は異なる）。

　そしてカセグレン型の場合は主反射鏡 B の中心部に、直接放射器を配置するかコールゲートホーンと呼ばれる筒状の部材がつくものに大別できるでしょう。
　前者の場合は必ず主反射鏡に穴（放射器となる電磁ホーンの開口部）があいているのがポイントです。

　一般的に BS/CS の受信用（オフセット型）として広く知られていますが、他にもレーダー用、電波望遠鏡、宇宙通信用、地上のマイクロ波回線用などその超高利得、という特徴を生かした用途によく用いられます。

　※オフセット型は、反射鏡の一部を切り取った形。詳しくは次項参照のこと。

　再度冒頭のイラスト図をご覧ください。A は放射器で BS/CS 用の場合は通常、ここにダウンコンバーター（信号を扱いやすい低い周波数に変換する）および、LNA（ローノイズ・アンプ）が内蔵されます。
　F を焦点とする放物曲線をもつ主反射鏡が B です（大型の送信用では直接導波管が接続されるものも多い）。

　放射器から出た電波は反射鏡で反射し開口部から、平面波として空中を伝搬していきます。非常に単純な構造ですがアンテナ指向性のキレを示す電力半値角は、小径反射鏡でもわずか 3゜程度のものもあります。
　このことからいかに鋭い指向性を持っているかを、うかがい知ることができるでしょう。

　また一般的に数十 dB 以上という利得もさることながら、前後比も非常に高い性能をマークしています。このためパラボラを背中どうしで向かい合わせて、全く同じ周波数で中継するという芸当も可能になってしまいます（通常アンテナでは回り込みが起こり実用にならない）。

　これは”白黒合わせ“と呼ばれ、テレビや電話回線等のマイクロ波中継網に使用されていました。
　通常、電波による中継を行う場合は回り込みや相互干渉をさけるため、異なる周波数を用います。
　しかしパラボラのような前後比が極めて高性能なアンテナを用いると、同一周波数による中継が可能になってしまうのです（地デジの SFN のようなトリッキーな手段も必要ないのがポイント）。

　パラボラの動作原理を理解するには、懐中電灯の構造をイメージしていただけると良いでしょう。懐中電灯は点光源である豆電球の光を反射鏡で一方向に集めることで、明るく面的に対象物を照らします。

　パラボラアンテナの動作原理も光を電波に置き換えるだけで、まったくと言って良いほど同じ動作であることが子供でも理解可能でしょう^ ^;。

　オフセット型パラボラアンテナはパラボラ・アンテナから反射鏡の一部を切り取った形状をしています。

　それに伴い焦点も移動するため、右図のような構成になりなんといってもその特徴は、開口率の高さではないでしょうか。

　通常、パラボラアンテナは開口部を放射器が覆う形になります。しかしオフセット型では開口部になにもないため、開口率（影となる部分がないため）が高くなり小型でも高性能なアンテナが実現できるのです。

　その形状から自然と指向性が上を向くため、仰角の高い衛星をねらう場合でも反射鏡の角度が直角に近くなる、という特徴も持ち合わせています。このため積雪などに強くなると言う利点もあり、そのまま BS/CS 用アンテナに活かされています。

　さらにオフセット型は可般型の SNG（衛星ニュース取材）地球局や、NTT の屋上に設置されている DYNET（地上電話回線の迂回・代替用）地球局のアンテナとしてよく用いられていますし、小型の衛星の送受信用にはよく形式が使用されています。

　逆に放送衛星の場合ロールオフと言われる、近隣諸国への漏れ電波を低減するため鏡面修正型オフセットアンテナを用います。これは指向性ビーム修正用に二次反射鏡の鏡面にわずかなデコボコをもたせ、日本列島をちょうどカバーするようなビーム形状に細工したものです。

　鏡面修正アンテナの特徴としてロールオフを低減できるとともに、アンテナの放射効率もアップするのでサービスエリア内の受信品質の向上にも寄与します。