アンテナの偏波とは、放射される電磁波の電界の向きを指します。この電界の向きが、アンテナが信号を送受信する方法を決定します。偏波は、アンテナの設計に応じて、リニア（直線）、円、または楕円になります。
まず、リニア偏波は電界の方向が一定です。これは地表に対して垂直または水平になり得ます。偏波が一致しないアンテナは信号強度を失うため、送信機と受信機の偏波を合わせることが不可欠です。次に、円偏波は電波の進行とともに電界が回転します。回転方向に応じて、右旋円偏波または左旋円偏波になります。このタイプは、反射やマルチパス効果による信号劣化に強いです。例えば、GNSS衛星は右旋円偏波を使用します。そして、楕円偏波はリニア偏波と円偏波の特性を組み合わせたものです。電界は円や直線ではなく、Ellipseを描きます。これは、2つの直交する成分における信号振幅の不均一性から生じます。
偏波は信号強度、品質、信頼性に影響を与えます。適切な偏波は、送受信アンテナ間の効率的なエネルギー伝達を保証します。偏波が異なる場合、偏波不整合と呼ばれる損失が発生します。これらの損失は、深刻な場合、数デシベルに達することがあります。さらに、環境要因も偏波に影響を与えます。建物や表面からの反射は、電波の向きを変える可能性があります。その結果、信号受信が劣化したり変動したりすることがあります。円偏波は、移動環境や動的な環境において、このような影響を軽減するのに役立ちます。また、アンテナの向きが偏波を決定します。アンテナを回転させると、その偏波面が変わります。設置時には、アンテナを適切に調整する必要があります。この調整は、通信システム、レーダー、ナビゲーション受信機にとって非常に重要です。
偏波ダイバーシティは、システム性能を向上させることができます。これは、異なる偏波を持つ複数のアンテナを使用します。この構成により、困難な条件下での信号信頼性が向上します。
GNSSシステムに最適な選択肢は何ですか？
GNSSシステムは通常、右旋円偏波（RHCP）アンテナを使用します。主な理由は、円偏波が物理的な向きの不一致に対してより高い許容度を持つためです。例えば、垂直に配置されたホイップアンテナ（垂直偏波）で送信し、同じタイプのアンテナで受信する場合、両方のアンテナが垂直に揃っていると信号は強力です。しかし、受信アンテナが90度回転して水平偏波になると、信号強度は20デシベル以上低下します。これは、水平偏波アンテナが垂直偏波信号を効率的に受信できないためです。
円偏波アンテナは、水平偏波アンテナと垂直偏波アンテナの2つを組み合わせたものです。それらの出力は90度の位相差で結合されます。この位相差の方向によって、アンテナが右旋円偏波（RHCP）を生成するか、左旋円偏波（LHCP）を生成するかが決まります。
