市販アンテナはどういった状況に適したアンテナなのか (電波感度をよくするケータイ・スポット・アンテナの開発Blog)

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市販アンテナはどういった状況に適したアンテナなのか

2005.10.03

「ケータイフィギュア」・・・最近はいろんなマニアが存在するんですね〜。

ミニカーを集めたり、アニメのキャラクターを集めたことのある方は結構いらっしゃるかとは思いますが、最近はケータイが、フィギュアになって販売されているようですね。

それだけ携帯電話に個性があり、多種多様になっているいうことなんでしょう。

さて、これまで、電波が入りにくい場所では、単に電波が届いていないだけでなく、電波が「干渉」している場所もあることがわかりました。

そのような場所で、２種類の市販アンテナで実験してみました。

今回、２種類のアンテナを比較します。

無指向性アンテナ・・・全方向からの電波を同じ強さで受信するアンテナ

指向性アンテナ・・・・一つの方向へ対しての受信する力を高めるアンテナ

【実験環境】

ＦＯＭＡが使えるか使えないかギリギリのリビングルームで、テストを行いました。

下図赤丸部分の電波状態で電波が弱く、時々「圏外」になる場所です。

■携帯電話単体でのテスト　（ＲＳＣＰ値＝受信希望波電力値）

接続率：

発信８０％　着信３０％

アンテナピクト表示：１本

ＲＳＣＰ値：−110〜−104【dBm】

品質：発信の接続に時間がかかり、通話が切れそうな音になったり、通話品質アラームが頻繁に鳴る。

着信待受けはアンテナピクト表示が「１本」であるにもかかわらず、発信相手には「圏外」アナウンスが流れてつながりませんでした。

■無指向性外部アンテナでのテスト

接続率：０％　圏外になるため発着信が全く出来ない。

アンテナピクト表示：圏外

アンテナを接続するとアンテナピクト「１本」から「圏外」になる。

市販されている無指向性アンテナ

■指向性外部アンテナでのテスト

接続率：発信９０％　着信４０％

アンテナピクト表示：１〜２本

品質：発信は１回接続ができませんでしたが、それ以外はすぐつながり、途切れず問題なく使えました。また、携帯単体に比べ安定した音質が保たれているように感じました。

着信待受けはアンテナ無し時と同じくアンテナピクト表示が「１本」であるにもかかわらず、発信相手には「圏外」アナウンスが流れました。

左が無指向性アンテナ　右が指向性アンテナ

【アンテナの性能比較測定】

「指向性」と「無指向性」でどれだけ感度の差があるのか、電波が弱い（携帯本体−94【dBm】）場所で比較実験を行いました。

無指向性アンテナ　−101【dBm】携帯単体比　−7【dBm】

指向性アンテナ　　 − 91【dBm】携帯単体比　＋3【dBm】（基地局方向に向けた最大値）

【まとめ】

無指向性アンテナは内蔵アンテナに比べると、電波の強さが７ｄＢ低い（約５分の１）、指向性アンテナは電波の強さが３ｄＢ高い（約２倍）ということがわかりました。

テストした無指向性外部アンテナでは、弱電や弱電干渉のところに取付けた時には効果がみられませんでした。原因は、弱い電波を受けてからケーブルで携帯に接続するため、ケーブルでの電力ロスが大きいと考えられます。

指向性アンテナでは、電波が受信する方向に調整しないと電波状態が良くなりませんでした。方向調整では、通常は携帯のアンテナマークの表示に頼るしかなく方向調整が難しいように感じました。今回は、弊社にて開発した電波感度表示器と併用し、基地局との方向調整を行いました。

指向性アンテナを使うには細かく電波の強さがわかるメーターみたいなものが必要だと思いました。

指向性アンテナはなぜ電波感度が良いのか？

携帯電話は電波を使って基地局と通信をしています。また、携帯電話の電波はその基地局に向かって電波を飛ばしています。通常携帯電話のアンテナは無指向性アンテナといって全方向からの電波を同じ強さで受信するアンテナを使っています。その無指向性アンテナはすべての方向に対して受信【図１】するため、１つの方向から届く弱い電波はどうしても受信する力が少なくなります。それに対して、指向性アンテナというアンテナがあります。指向性アンテナは、一つの方向へ対しての受信する力を高めるアンテナ【図２】だといえます。

しかし、指向性アンテナは電波到来方向に方向調整をしないと電波を受信することができません。