ポイント：八木アンテナ

60 年代から 70 年代にかけて、米国の郊外の通りをドライブ中にふと上を見上げたら、間違いなくテレビ アンテナが林立していることに気づいたでしょう。 地上波テレビが唯一の選択肢だったとき、人々は信号を引き込むために多大な労力を費やし、時には巨大なアンテナを屋根の上に飛ばしていました。

屋外アンテナは、ケーブルプロバイダーが支配的になるにつれて、20 世紀の最後の 3 分の 1 でほぼ姿を消し、選択肢が限られ受信状態が悪かった、悲しく過ぎ去った時代の見苦しい遺物として縁石に投げ捨てられました。 しかし今では、あなたのような安っぽいケーブルカッターが、かつてはうっそうと茂っていた森を再び成長させ始めており、今度は無線でデジタル番組を受信するためにアンテナを高く上げています。 新しいアンテナの多くは、パフォーマンスについて法外な主張をしたり、HDTV 専用に設計されていると宣伝したりしています。 もちろん、これはすべてマーケティング上のナンセンスです。なぜなら、当時も今も、ほとんどすべてのテレビアンテナは、古典的な八木デザインの何らかの形にすぎないからです。 このアンテナの物理学は、アンテナがどのように発明されたかという物語と同様に興味深いものです。

八木アンテナとして知られるようになったアンテナは、1920 年代初頭に、仙台にある東北帝国大学の宇田信太郎教授の研究室で始まりました。 宇田博士は VHF 帯域で研究しており、アンテナの指向性を高める方法を探していました。 共振ループ アンテナを実験しているときに、アンテナの近くに静的ループを配置すると、あたかもループが反射板として機能しているかのように、信号が無指向性パターンから遠ざかる傾向があることを発見しました。

宇田氏は同僚の八木秀次氏とともに、さまざまな構成を試しました。 彼らは最終的にループ アンテナを単純なダイポールに置き換え、ビームをさらに整形するために長いブームにディレクターと呼ばれる追加の要素を追加しました。 宇田氏と八木氏は、研究室の屋根に取り付けられた15メートルの木製ブームに8人のディレクターを乗せて68MHzで135kmの距離を通信することができたが、これは当時としては並大抵のことではなかった。

彼らの発明を「波動投影型指向性アンテナ」と名付けたので、アンテナに誰かの名前が付けられるのは必然でした。 それがどうして八木博士のみの功績とされるようになったのかというと、八木博士の裏切りと宇田のちょっとした世間知らずの物語である。 宇田博士はこのアンテナに関する最初の日本語の論文を発表しましたが、理由は不明ですが、八木博士は宇田氏については言及せずにアンテナに関する日本と米国の両方の特許を出願しました。 日本の特許はイギリスのマルコーニ社に譲渡され、アメリカの特許はRCAに譲渡されました。 宇田についての言及はなく、八木博士がさまざまな無線工学会議で「彼の」アンテナについて議論するために英語圏を旅していたため、アンテナは徐々に単に「八木アンテナ」または「八木アレイ」と呼ばれるようになりました。

皮肉なことに、帝国日本の軍部間の対立と縦割り意識のおかげで、国産の発明が日本軍に導入されたのは、1942 年のシンガポールの戦い中に設置されたイギリスのレーダーが捕捉されただけでした。 日本の諜報員らは「八木」を日本人の名前だとさえ考えておらず、イギリス人が作った単なる隠語だと考えていた。

八木宇田アンテナの主な特徴は、高い指向性と高い利得です。 各要素の長さが信号の波長の一部に近い必要があるという事実を考慮すると、主に 30 MHz を超える高周波数の場合に最も実用的です。 ただし、それより長い波長では使用できないというわけではありません。多くのハムは、大きな八木を通して 20 m および 40 m の帯域を使用しています。

宇田博士のオリジナル設計と同様に、八木は少なくとも 2 つの寄生素子と平行かつ同一平面上にある単一の駆動素子で構成されています。 最小限の設計は、(無線信号の方向に対して) 被駆動要素の「後ろ」に単一の反射器要素が配置され、被駆動要素の前に単一のディレクタ要素が配置されます。 実際のアンテナには複数のダイレクタがあることが多く、その数が多いほど指向性が厳しくなり、少なくともある点まではゲインが高くなります。