Antenna Gain（アンテナ利得）

アンテナ利得（Antenna Gain, G）とは、アンテナが特定の方向に電波エネルギーを集中して放射または受信する能力を示す指標です。等方性アンテナ（dBi）またはダイポールアンテナ（dBd）と比較して表され、アンテナの指向性と効率を定量化します。

定義と単位

アンテナ利得は、以下の要素を組み合わせたものです：

• 指向性（Directivity）：特定方向への集束度

• 効率（η）：入力電力のうち放射に使われる割合

単位の違い：

• dBi：理想的な等方性アンテナに対する利得

• dBd：λ/2ダイポールアンテナに対する利得

dBi と dBd の関係式：

dBi = dBd + 2.15

利得の計算式

アンテナ利得は、アンテナファクター（AF）と周波数（f）を用いて次の式で求められます：

G(dBi) = –AF + 20 × log₁₀(f) – 29.8

ここで：

• AF = アンテナファクター（dB/m）

• f = 周波数（MHz）

• 29.8 = 50オームシステムの補正項

この式により、周波数ごとの送受信効率を定量的に評価できます。

実用例

現実のアンテナでの利得の例：

• Wi-Fiルーター：2～3 dBi（屋内向け均一カバレッジ）

• 衛星用パラボラアンテナ：30 dBi以上（長距離通信）

• 携帯電話用アンテナ：0～9 dBi

• 指向性アンテナ（Yagi、パッチ等）：高利得・狭ビーム用途向け

無線システム設計への影響

アンテナ利得は無線システム設計において以下の点で重要です：

• カバレッジ範囲：利得が高いほどビームが狭く、遠距離通信が可能

• 電力効率：同じ距離でも送信出力が低くて済む

• 通信品質：利得と指向性のバランスでリンク性能が向上

目的に応じた利得設計が、性能・効率・規制適合性の実現に不可欠です。