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素子とは？地デジアンテナの仕組を解説

2021.11.15

アンテナ工事

地上デジタル放送を視聴するのに必要なのがUHFアンテナです。このUHFアンテナのうち電波をキャッチするのが素子と言われる部分です。

この素子をはじめ、UHFアンテナはどのような仕組みになっているのか、今回のコラムで紹介します。一般的な八木式アンテナに加えて、平面アンテナや室内アンテナについても解説していきます。

アンテナは素子と呼ばれる金属の棒でテレビ電波を受信する

地上デジタル放送用のアンテナとしてすぐに思い浮かべぶのが、八木式アンテナではないでしょうか。ほとんどの住宅の屋根の上に立っている魚の骨のような形をしたアンテナです。

この八木式アンテナは、1924年に東北大学の教授である宇田新太郎氏と八木秀次氏との共同で発明され、開発されたものです。特許の申請を八木氏が行ったため、八木式アンテナと呼ばれるようになっています。

当時はテレビがありませんでしたので、無線などの電波を受信するのに用いられていました。現在でも地上デジタル放送のほか、FM放送の受信用やアマチュア無線などにも利用されています。

100年近く経っても同様の形状で広く使用されているのは、電波の受信能力が高いというメリットがあるからです。その電波を受信するのが素子と呼ばれる部分です。魚の骨に当たる金属の棒のことで、エレメントと呼ばれることもあります。

この素子の数によって電波の受信性能が変わり、多ければ多いほど性能が高くなります。ただし一般的な家庭で用いるには14本か20本程度で問題がなく、市販されている八木式アンテナも14素子、あるいは20素子のものがほとんどを占めています。

ただし最近は、電波の弱い地域でも受信できるように、26素子や30素子といった高性能の八木式アンテナも登場しています。

素子は電波を受信し、集めて、遮蔽する3つの役割がある

八木式アンテナにおいて素子は同じように見えますが、次の3つの部分に分かれて、それぞれで違う役割をしています。

・導波器（ディレクター）…電波をキャッチして、放射器に導く役割をしています。本数が多いほど、電波を受信する性能が上がります。魚の形で言えば、尻尾の部分です。

・放射器（ラジエーター）…導波器で導かれた電波を集め、給電部へ送る役割をしています。半波長ダイポールアンテナまたは折返しダイポールアンテナが用いられます。別名、輻射器とも言われます。

・反射器（リフレクター）…アンテナ後方からの不要な電波を遮って、必要な電波のみを放射器に反射させています。くの字の形をしていて、魚の形で言えば頭の部分に当たります。導波器よりも長くなっているのが一般的です。

電波を受信するのは導波器なので、この導波器を放送局に向けます。魚の形で言えば頭の方を放送局に向けるように思いますが、実は尻尾の方を放送局に向けるのが正解です。

電波は、導波器で受信し、放射器で集め、そして給電部に送ります。そしてこの給電部で給電をして電波を電気信号に変え、ケーブルを通してテレビに送っているのです。

平面アンテナは素子と同様の働きをする金属パネルを利用

地上デジタル放送を視聴するために設置されるアンテナは八木式アンテナだけではありません。近年は箱型で外壁や軒下などに取り付けることで、目立ちにくくする平面アンテナも広く設置されるようになってきています。

この平面アンテナは、販売している会社によって名称が異なり、ボックス型アンテナ、デザインアンテナ、箱型アンテナなどと呼ばれます。ただしどれも特徴は変わりません。構造も八木式アンテナと同様に、導波器、放射器、反射器の3つの部分に分かれています。それらが箱型のケースに仕舞われているため、スッキリして見えるのです。

ただし中身に入っているのは素子と形状は異なります。主に金属パネルが3枚入っており、それぞれが導波器、放射器、反射器の役目を果たしています。

平面アンテナの性能表示を見ると、「◯◯素子相当」というように「相当」という言葉が使われているのはこのように金属パネルを使用しているからです。その受信性能を素子の本数に例えて表示しているのです。

また、屋外にアンテナを取り付けられない場合などに用いられるのが室内アンテナです。こちらも箱型のケースの中に、金属パネルを入れているものが主流です。ただし平面アンテナと同様の構造になりますが、大きさが小さく、受信性能も低くなっています。

室内アンテナの場合は動作利得で性能が表記されていることがほとんどですが、通常は4～8dB程度です。屋外に設置する八木式アンテナや平面アンテナは約20dBですので、性能で言えば半分程度しかないということになります。

アンテナを選ぶ際の目安になりますので、ぜひ覚えておいてください。