このページでは、アンテナのもう一つの基本パラメータであるアンテナゲインを紹介します。 アンテナ利得は、実際に発生する損失を考慮しているため、アンテナの仕様書では指向性よりも一般的に引用されています。
利得3dBの送信アンテナは、同じ入力電力で損失のない等方性アンテナから受信する電力より、アンテナから遠くで受信する電力が3dB高くなる（2倍）ことを意味します。 なお、ロスレスアンテナとは、アンテナ効率0dB（または100%）のアンテナのことです。 同様に、特定の方向に3dBの利得を持つ受信アンテナは、ロスレス等方性アンテナより3dB多く電力を受信することになります。
アンテナの利得は角度の関数として議論されることがあります。 この場合、基本的には放射パターンをプロットしており、その単位（またはパターンの大きさ）はアンテナ利得で測定されます。 利得でプロットされた放射パターンの例を図1に示します：
Figure 1.
ただし、多くの場合、利得は全方向の「ピーク利得」であり、単一の数値が引用される。 アンテナ利得(G)は、指向性(D)およびアンテナ効率と次のように関連付けることができます：
 |
|---|
実際のアンテナ利得は非常に大きなディッシュアンテナで40-50dBにもなることがありますが（これは稀です）、これは、アンテナの設計者の責任です。 指向性は、実際のアンテナ（例：ショートダイポールアンテナ）では1.76dBまで低くできますが、理論的には0dB以下になることはありません。 ただし、損失や低効率のため、アンテナのピークゲインが任意に低くなることがあります。
高利得アンテナは有利か
アンテナ（無線LANアンテナ、gpsアンテナ、テレビアンテナなど）のメーカーは、しばしばアンテナ利得を指定しています。 たとえば、wifi アンテナのメーカーは、wifi アンテナを「高利得アンテナ」として販売し、同様の低利得アンテナよりも高価になることがあります。 問題は、高利得が必要かどうかです。
答えは、「場合による」です。 目的の信号がどこから来るかはっきり分かっている場合は、（目的の方向に向かって）最大利得を得たいと思うでしょう。 しかし、目的の信号がどこから来るかわからない場合は、低利得のアンテナを持つ方がよいでしょう。
{ 例1 } – テレビのアンテナ。 屋根にテレビアンテナを取り付け、テレビ放送のアンテナが南側（例えば、街の南の丘の上）にあることが分かっている場合、高利得のアンテナを持つことが望ましいです。 少なくとも12-15dBの利得のあるアンテナが望ましいです。
{ 例2 }. – GPS（Global Positioning System）。 携帯端末のGPSアンテナは受信専用です。 gpsアンテナの仕事は、受信アンテナに対して異なる方向にある複数のgps衛星からの受信信号を測定し、自分の位置を三角測量することです。 この場合、非常に指向性の高いアンテナは好ましくないでしょう。
{ 例3 }. – モバイルセルラーアンテナ。 スマートフォンのセルラーアンテナは、1つのセルラーネットワークタワーと通信を行います。 しかし、セルラーアンテナは、どのような向きで保持してもよく、ネットワークタワーに対してどのような位置でも構いません。
アンテナ利得の単位に関するメモ
アンテナの仕様書を見ると、通常、アンテナ利得の単位がdB、dBi、dBdのいずれかで記載されています。 これらの用語を以下に定義します。
dB – これまで説明してきたように、デシベルです。 10dBとは、等方性アンテナに対して、放射のピーク方向で10倍のエネルギーを持つことを意味します。 これまで使ってきたdBと同じです。 3dBiはピーク方向で等方性アンテナに対して2倍（2x）のパワーを意味します。
dBd – “ダイポールアンテナに対するデシベル”。 なお、半波長ダイポールアンテナの利得は2.15dBiです。 したがって、7.85dBdはピークゲインがダイポールアンテナより7.85dB高いことを意味し、これは等方性アンテナより10dB高い。
アンテナの基本
アンテナチュートリアル（ホーム）