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JEITA CP-5105B
目
次
················································································································
1
·············································································································
1
2.1 利 得
··················································································································
1
2.2 指向性
··················································································································
1
2.3 前後比
··················································································································
1
2.4 前側比
··················································································································
2
2.5 主ローブ
···············································································································
2
2.6 副ローブ
···············································································································
2
··················································································································
2
·········································································································
2
·························································································
2
················································································································
2
1.
適用範囲
2.
用語の意味
2.7 半値幅
2.8 電圧定在波比
2.9 アンテナインピーダンス
2.10 ヌ
ル
2.11
ヌルの方向
··········································································································
2
2.12
ヌルの深さ
··········································································································
2
··················································································
2
································································································
2
3.2 多基合成高指向性型アンテナ
···················································································
2
3.3 多基合成ヌル固定型アンテナ
···················································································
2
3.4 多基合成ヌル可変型アンテナ
···················································································
2
················································································································
3
···············································································································
3
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3
···································································································
3
····································································
3
····································································································
4
································································································
4
······································································································
5
··················································································································
5
···················································································································
7
···············································································································
7
··················································································································
9
3.
ゴースト改善用アンテナの型式
3.1 高前後比型アンテナ
4.
試験条件
4.1 試験場所
4.2 試験周波数
4.3 測定系のVSWR
4.4 供試アンテナ及び測定用アンテナの設置
5.
試験機器及び装置
5.1 測定用基準アンテナ
5.2 測定用アンテナ
5.3 バラン
6. 試
験
6.1 動作利得
6.2 指向性
(1)
JEITA CP-5105B
6.3 前後比
················································································································
10
6.4 前側比
················································································································
10
6.5 半値幅
················································································································
10
·············································································································
11
·······················································································
11
··········································································································
11
··············································································································
12
·······························································································
12
·············································································································
12
8.2 指向性
················································································································
13
8.3 前後比
················································································································
14
8.4 前側比
················································································································
14
8.5 半値幅
················································································································
15
·············································································································
15
·······················································································
16
··········································································································
17
·······················································································································
18
····
18
····························································································
21
··············································································································
21
·······················································································································
22
6.6 VSWR
6.7 アンテナインピーダンス
6.8 ヌルの深さ
7.
試験項目
8.
試験結果の図示方法
8.1 動作利得
8.6 VSWR
8.7 アンテナインピーダンス
8.8 ヌルの深さ
参
考
1.
アンテナインピーダンス及びVSWRの測定におけるバラン及び測定用給電線の補正
2.
測定用基準アンテナ
3.
バラン
解
説
(2)
JEITA CP-5105B
電子情報技術産業協会規格
VHF・UHFテレビジョン及びFM放送
受信アンテナ試験方法
Testing Methods of Receiving Antennas
for VHF / UHF Television and FM Broadcast Transmissions
まえがき
この規格は,社団法人 電子情報技術産業協会 標準化センター AV&IT 機器標準化委員会
受信システム・アンテナ標準化 G が TSC-16(電子情報技術産業協会規格類の作成基準)の様式によって
作成したものである。
1.
適用範囲
この規格は,屋外で使用する 76MHz から 770MHz までの周波数帯域のVHF・UHFテ
レビジョン及びFM放送受信アンテナ(以下,受信アンテナという。)と,ゴースト改善用テレビジョン
受信アンテナ(以下,ゴースト改善用アンテナという。)の電気的諸特性を比較評価するための試験方法
について規定する。
2.
2.1
用語の意味
利
得
この規格に用いる主な用語の意味は,次による。
利得には,次に定義する有能利得と動作利得があるが,この規格では,動作利得をいう。
(1) 有能利得
有能利得とは,均一な電界の中にある受信アンテナの指定方向(1)の受信有能電力と,
同一条件のもとに設置した半波長ダイポールアンテナの受信有能電力との比をいい,dB で表す。
注(1) 指定方向とは,多くの場合最大放射方向をいう。
(2) 動作利得
動作利得とは,有能利得から,受信アンテナのアンテナインピーダンスと給電線の
特性インピーダンスの不整合による損失を減じたものをいい,dB で表す。
また,ゴースト改善用アンテナの利得(2)も動作利得のことをいう。
注(2) ゴースト改善用アンテナの利得とは,指向性の最大方向の動作利得をいい,dB で表す。
ただし,多基合成ヌル可変型アンテナにおいては,正面に対し 30 度方向にヌルを形成し
たときの動作利得をいう。
(以下,利得以外の特性においても本条件による。)
2.2
指向性
指向性とは,指定平面においてあらゆる方向に対するアンテナの出力電圧とそのうちの
最大出力電圧の比をいう。
2.3
前後比 前後比とは,指定平面における受信アンテナの指定方向(角度 0 度とする。)の出力電圧と
180 度±60 度の範囲の方向にある最大出力電圧の比をいい,dB で表す。
- 1 -
JEITA CP-5105B
2.4
前側比
前側比とは,指定平面における受信アンテナの指定方向(角度 0 度とする。)の出力電
圧と,主ローブを除いた 0 度±120 度の範囲の方向にある最大出力電圧との比をいい,dB で表す。
2.5
主ローブ
主ローブとは,指定平面における受信アンテナの指定方向(角度 0 度とする。)を含む
ローブをいう。
2.6
副ローブ
副ローブとは,主ローブ以外の全てのローブをいう。
2.7
半値幅 半値幅とは,指定平面における受信アンテナの主ローブの最大出力電圧の-3dB 以上の出
力電圧相対値を示す範囲の角度幅をいう。
2.8
電圧定在波比
電圧定在波比(以下,VSWRという。)とは,アンテナインピーダンスと給電線の
特性インピーダンスの不整合のために生じる反射波電圧と,進行波電圧が無損失給電線上につくる定在
波電圧の最大値と最小値の比をいう。
2.9
アンテナインピーダンス
アンテナインピーダンスとは,給電線接続端子からみた受信アンテナ
のインピーダンスをいう。
2.10
ヌ
ル
ヌルとは,一般に指向性の隣接する 2 つのローブの間に形成される最小値の点をいう
が,ここでは指向性の主ローブと隣接する大きい方のサイドローブとの間に形成される最小値の点をい
う。
2.11
ヌルの方向
ヌルの方向とは,ゴースト改善用アンテナの機械的正面からの角度をいい,±180
度以内の範囲で表す。
2.12
ヌルの深さ
ヌルの深さとは,指向性における最大方向の出力電圧とヌルの方向の出力電圧の比
をいい,dB で表す。
3.
3.1
ゴースト改善用アンテナの型式
高前後比型アンテナ
ゴースト改善用アンテナは,次の 4 種類とする。
高前後比型アンテナとは,多素子八木式アンテナの反射器をスダレ状又は
コーナ状に多数の素子で構成した単基アンテナ,あるいは複数の放射器に位相差給電をしたアンテナで,
特に前後比をよくしたものをいう。
3.2
多基合成高指向性型アンテナ
多基合成高指向性型アンテナとは,複数の同一アンテナを同一水
平面内に配置し,各アンテナ間の位相を 0 度±90 度の範囲で合成し,特に半値幅を狭くしたアンテナを
いう。
3.3
多基合成ヌル固定型アンテナ
多基合成ヌル固定型アンテナとは,複数の同一アンテナを同一水
平面内に配置し,各アンテナ間の位相を 180 度±90 度の範囲で合成し,ヌルを持たせたアンテナをい
う。
3.4
多基合成ヌル可変型アンテナ
多基合成ヌル可変型アンテナとは,複数の同一アンテナを同一水
平面内に配置し,各アンテナ間の位相を可変し,合成指向性のヌルの方向を変えることができるアンテ
ナをいう。
- 2 -
JEITA CP-5105B
4.
試験条件
4.1
試験場所
試験場所は,周囲の物体からの反射の少ない場所とする。
なお,地面は反射面として作用するから,その反射波はできるだけ防止する。また,妨害波の多い場
合は,その妨害波をできる限り防止する。
4.2
試験周波数
試験周波数は供試アンテナの使用周波数帯域において表1のとおりとする。
表
備考 1.
1
使用周波数帯域の両端の周波数が表1にない場合は,その両端の周波数を追加
する。
備考 2.
試験場所の周辺で,試験周波数が妨害を受ける場合は,適宜ずらす。
備考 3.
試験周波数の間で,特性の変化が大きいアンテナは,その間の周波数についても
測定する。
4.3
測定系のVSWR
測定系のVSWRは,インピーダンス及び利得測定の場合は 1.2 以下とす
る。なお,指向性測定の場合でも,1.5 以下とすることが望ましい。
4.4
供試アンテナ及び測定用アンテナの設置
試験は,供試アンテナを送信又は受信のいずれで測定
してもよい。供試アンテナ及び測定用受信又は送信アンテナ(以下,測定用アンテナという。)の設置は
次による。
4.4.1
地上高
供試アンテナの最下端の地上高(3)は,4m 以上とする。
また,測定用アンテナは,供試アンテナと中心が同じ高さになるように設置する。
注(3) 地上高とは,地面又は床面からアンテナまでの高さをいう。
4.4.2
供試アンテナと測定用アンテナとの距離
供試アンテナと測定用アンテナとの給電点間の距離
(D)は,次の式がよく用いられているが,4.4.3 を考慮して少なくとも 20m 程度以上とすることが望ま
しい。
- 3 -
JEITA CP-5105B
D ≧
2 (W12 + W22)
λ
(m)
ここに,W1 :供試アンテナの最大寸法(m)
W2 :測定用アンテナの最大寸法(m)
λ :試験周波数の自由空間波長(m)
4.4.3
地面反射波の影響
備考
地面反射波の影響は,1dB 以内になるようにする。
地面反射波の影響を防止するためには図1に示すように,測定用基準アンテナの位置を,基準
点の上下及び前後にそれぞれ約
1
2
波長ずつ変化させて電界変動が 1dB 以内となる地上高及び
送受信間距離(D)を設定する。
図
5.
5.1
1
試験機器及び装置
測定用基準アンテナ
測定用基準アンテナは,図2(a),(b)に示す構造の 3 素子八木式アンテナ
とする。その寸法は各試験周波数によって選定し,そのアンテナインピーダンスは 300Ωとし,VSWR
は 1.2 以下とする。また,動作利得は,FM帯域及びテレビジョン低域の場合は,4.5dB,テレビジョン
高域の場合は,5.0dB,UHFテレビジョン帯域の場合は,5.3dB とする。
(a)
FM・VHF帯域用
(b)
- 4 -
UHF帯域用
JEITA CP-5105B
備考 1.
FM帯域の 76,83,90MHz は,それぞれ 80,86,93MHz の基準アンテナを代用する。
備考 2.
VHF帯域の 90,108,170,222MHz は,それぞれ 93,105,173,219MHz の基準アン
テナを代用する。
備考 3.
寸法の許容差は,±1mm とする。
図
5.2
測定用アンテナ
2
測定アンテナは,8 素子八木式アンテナの垂直 2 段スタックと同等以上の指向
性を持つアンテナとする。特に垂直面内での半値幅を 50 度以下とし,下側の副ローブを小さくして地
面反射波による影響を少なくするように考慮する。
5.3
バラン バランは,測定項目によって分類し,表2の特性を持つものとする。
なお,U形バラン及びスプリット形バランの構造を,図3(a),(b)に示す。
- 5 -
JEITA CP-5105B
表
図3(a)
2
U形バラン
- 6 -
JEITA CP-5105B
構
造
単位
mm
断面図
外管上に同じ
λS :試験周波数の長さ(電気長)
λl :使用周波数帯域の最低周波数の波長(電気長)
図3(b)
6.
6.1
試
スプリット形バラン
験
動作利得
動作利得は,図4(1)又は(2)で供試アンテナと測定用基準アンテナを放射器の位置が
同じになるように交互に置換し,それぞれの場合におけるレベルメータの入力電圧が等しくなるように
標準信号発生器の出力を一定に保ちつつ,標準可変減衰器(以下,減衰器という。)を調整し,次の式に
よって求める。
G = GS + α2 -α1 + LF (dB)
ここに,G :供試アンテナの指定方向の動作利得(dB)
GS :測定用基準アンテナの指定方向の動作利得(dB)
α1 :測定用基準アンテナを用いたときの減衰器の減衰量(dB)
α2 :供試アンテナを用いたときの減衰器の減衰量(dB)
LF :供試アンテナのVSWRによる給電線の減衰の増加量(dB)で,6.1.2 に
よって求める。
この際,供試アンテナに結合するバラン及び給電線は,特定用基準アンテナに用いるものと同一のも
のとする。ただし,図4は供試アンテナを送信した場合である。
- 7 -
JEITA CP-5105B
(1) 送信側に減衰器を入れた場合
(2) 受信側に減衰器を入れた場合
図
6.1.1
4
ゴースト改善用アンテナの動作利得
(1) 高前後比型アンテナ
試験は 6.1 のとおりとする。ただし,複数の放射器を有するアンテナ
は,放射器間の中心位置が測定用基準アンテナの放射器の位置と同じになるように設置し,交
互に置換して求める。
(2) 多基合成高指向性型アンテナ及び多基合成ヌル固定型アンテナ
試験は 6.1 のとおりとする。
ただし,複数の同一アンテナの放射器間の中心位置が測定用基準アンテナの放射器の位置と同
じになるように設置し,供試アンテナを指向性の最大方向に向けて,交互に置換して求める。
(3) 多基合成ヌル可変型アンテナ
試験は 6.1 のとおりとする。ただし,供試アンテナを上記(2)と
同じ位置に設置し,まずアンテナの機械的正面方向に対し,右又は左に 30 度回転させ,位相又
は振幅調整器を調整してその位置でヌルを作る。次に,指向性の最大方向に向けて測定用基
準アンテナと置換して求める。これを測定周波数ごとに行う。
6.1.2
給電線の減衰の増加量
測定用給電線の実効減衰量は,給電線上のVSWRによって増加し,
その増加量 LF は,次式によって求める。
- 8 -
JEITA CP-5105B
LF = 10 log10
= 10 log10
ただし |Γ|=
1 - |Γ|2 e-4 α ℓ・K
1 - |Γ|2
(S + 1)2 - (S - 1)2 e-4 α ℓ・K
4S
(dB)
S + 1
S + 1
ここに,ℓ :測定用給電線の長さ(m)
α :測定用給電線の減衰量(dB/m)
K :0.1151
S :供試アンテナのVSWR
Γ :供試アンテナの電圧反射係数
また,増加量 LF は,図5によって求めてもよい。
図
6.2
指向性
5
供試アンテナを図6に示すように測定すべき面が水平となるように設置し,供試アンテ
ナの放射器を中心に回転させ,レベルメータで指定方向からの角度θ を関数とした受信電圧を測定して
求める。
なお,測定の際,供試アンテナの支持物,バラン及び給電線の影響が少なくなるように考慮する。
- 9 -
JEITA CP-5105B
(a)
水平指向性測定の場合
(b)
図
6.2.1
ゴースト改善用アンテナの指向性
垂直指向性測定の場合
6
試験は,6.2 のとおりとする。ただし,多基合成ヌル可変型
アンテナは,6.1.1(3)の動作利得の試験と同様に機械的正面に対し,30 度方向にヌルを形成した状態で
測定する。
6.3
前後比
前後比(F/B)は,6.2 によって求めた指向性の指定方向(角度 0 度とする。)の出力電圧
(Ef)と 180 度±60 度の範囲の方向にある最大出力電圧(Eb)との比から,次の式によって求める。
F/B = 20 log
6.3.1
Ef
Eb
(dB)
ゴースト改善用アンテナの前後比
試験は,6.3 のとおりとする。ただし,多基合成ヌル可変型
アンテナは,6.1.1(3)の動作利得の試験と同様に機械的正面に対し,30 度方向にヌルを形成した状態で
測定する。
6.4
前側比
前側比(F/S)は,6.2 によって求めた指向性の指定方向(角度 0 度とする。)の出力電圧
(Ef)と,主ローブを除いた 0 度±120 度の範囲の方法にある最大出力電圧(Es)との比から,次の式によっ
て求める。
F/S = 20 log
6.5
Ef
Es
(dB)
半値幅 半値幅は,6.2 によって求めた指向性の最大出力電圧の-3dB の出力電圧相対値を示す範
囲の角度幅を測定して求める。
6.5.1
ゴースト改善用アンテナの半値幅
試験は,6.5 のとおりとする。ただし,多基合成ヌル可変型
アンテナは,6.1.1(3)の動作利得の試験と同様に機械的正面に対し,30 度方向にヌルを形成した状態で
測定する。
- 10 -
JEITA CP-5105B
6.6
VSWR
VSWRは,図7に示すようにネットワークアナライザを使用して測定し,直交表示
又はスミスチャート表示にて求める。
6.6.1
ゴースト改善用アンテナのVSWR 試験は,6.6 のとおりとする。ただし,多基合成ヌル可変
型アンテナは,6.1.1(3)の動作利得の試験と同様に機械的正面に対し,30 度方向にヌルを形成した状態
で測定する。
6.7
アンテナインピーダンス
アンテナインピーダンスは,図7に示すようにネットワークアナライ
ザを使用して測定し,直交表示又はスミスチャート表示にて求める。
6.7.1
ゴースト改善用アンテナのアンテナインピーダンス
試験は,6.7 のとおりとする。ただし,多
基合成ヌル可変型アンテナは,6.1.1(3)の動作利得の試験と同様に機械的正面に対し,30 度方向にヌル
を形成した状態で測定する。
図
6.8
ヌルの深さ
7
まず,供試アンテナをヌル方向に向けて,このときのレベルメータの入力電圧を記
録する。次に,指向性の最大方向に向けて,レベルメータの入力電圧が等しくなるように標準信号発生
器の出力を一定に保ちつつ,標準可変減衰器を調整し,次式によって求める。
ただし,多基合成ヌル可変型アンテナは,6.1.1(3)の動作利得の試験と同様に機械的正面に対し,
30 度方向にヌルを形成した状態で測定する。
N = α1 - α2
(dB)
ここに,N :ヌルの深さ(dB)
α1 :指向性最大方向に向けたときの減衰器の減衰量(dB)
α2 :ヌル方向に向けたときの減衰器の減衰量(dB)
- 11 -
JEITA CP-5105B
7.
試験項目
試験項目は表3による。
表
試
動
験
作
項
利
目
3
試験周波数
備
考
得
表1による
図8
指
向
性
表1による
図9
前
後
比
表1による
図 10
前
側
比 (4)
表1による
図 11
半
値
幅
表1による
図 12
R
表1による
図 13
アンテナのインピーダンス
表1による
図 14
さ (5)
表1による
図 15
V
ヌ
S
ル
W
の
深
注(4) ゴースト改善用アンテナは,除外する。
注(5) ゴースト改善用アンテナのみ適用する。
8.
試験結果の図示方法
試験結果の図示方法は次による。
なお,図8~図 14 は,VHFテレビジョン全帯域用 8 素子八木式アンテナの例を示す。
また,図 15 はゴースト改善用アンテナの例を示す。
8.1
動作利得
動作利得の測定値は,図8に示すように周波数特性で表し,測定点は,打点をもって
示す。
図
8
- 12 -
JEITA CP-5105B
8.2
指向性
指向性の測定値は,図9に示すように円形記録紙上に電圧相対値で表す。レベルメータ
の出力は,記録計器によって円形記録紙に図示させる。記録計器を用いずにレベルメータの読みを直接
読みとる場合は,10 度ごとの測定点を打点をもって示す。
なお,アンテナの指定方向を角度 0 度の位置にとり,試験周波数を明示する。
図
9
- 13 -
JEITA CP-5105B
8.3
前後比
前後比の測定値は,図 10 に示すように周波数特性で表し,測定点は打点をもって示す。
図
8.4
前側比
10
前側比の測定値は,図 11 に示すように周波数特性で表し,測定点は打点をもって示す。
図
11
- 14 -
JEITA CP-5105B
8.5
半値幅
半値幅の測定値は,図 12 に示すように周波数特性で表し,測定点は打点をもって示す。
図
8.6
VSWR
12
VSWRの測定値は,図 13 に示すように周波数特性で表し,測定点は打点をもって示
す。
また,基準インピーダンスを明示する。
図
13
- 15 -
JEITA CP-5105B
8.7
アンテナインピーダンス
アンテナインピーダンスの測定値は,図 14 に示すように周波数を明
示してスミスチャート上に打点するか,ネットワークアナライザのスミスチャート表示のコピーで表し,
基準インピーダンスを明示する。
図
14
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8.8
ヌルの深さ
ヌルの深さの測定値は,図 15 に示すように周波数特性で表し,測定点は打点をもっ
て示す。
図
15
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参
1.
考
アンテナインピーダンス及びVSWRの測定におけるバラン及び測定用給電線の補正
スミス
チャート上に表示されたインピーダンスは,供試アンテナにバラン及び測定用給電線を接続したときの
インピーダンスとなり,バラン及び測定用給電線の電気的長さ( ℓ )とその損失( α ℓ )について,次の要
領で補正する。
(1) 供試アンテナにバラン及び測定用給電線を接続したときのインピーダンスを,給電線の特性
インピーダンスで正規化し,スミスチャート上に打点する(参考図1の点 A)。
(2) 供試アンテナを取り去り,バランのアンテナ端子を短絡又は開放したときの測定値を(1)と同じ
チャート上に打点する(参考図1の点 B)。
(3) チャートの中心と(2)で求めた点を直線で結び,その延長線がチャートの円周と交わる点から,
短絡の場合は 0±j0 の点まで,また,開放の場合は,∞±j∞の点までの波長に換算した長さと
回転方向を決定する(参考図1の点 B は短絡の場合を示す。)。
(4) (1)で求めた点 A を,その点を通過するチャート上の同心円に沿って(3)で求めた長さと同じ波
長だけ(3)で求めた回転方向に移動する(参考図1の点 C)。
(5) (2)で求めた点 B を,その点を通るチャート上の同心円に沿って,チャートの中心と 0±j0 の点
を結ぶ直線上に移動する。この点の値を R±j0 とする(参考図1の点 D)。
バラン及び測定用給電線の損失 α ℓ は,この R から次の式又は参考図2によって求める。
α ℓ = 8.686 tanh-1 R (dB)
(6) (1)で求めた点 A を,その点を通るチャート上の同心円に沿って,チャートの中心と∞±j∞の
点を結ぶ直線上に移動し,この点の値を Sm±j0 とする(参考図1の点 E)。
ここに Sm は,バラン及び測定用給電線の損失 α ℓ を補正する前の供試アンテナのVSWRとする。
(7) 供試アンテナのVSWR
S =
S は,次の式又は参考図3によって求める。
(Sm + 1) + (Sm - 1) e2 α ℓ ・K
(Sm + 1) + (Sm + 1) e2 α ℓ ・K
(8) S±j0 の点をチャート上に打点する(参考図1の点 F)。
(9) (8)で求めた点を,その点を通るチャート上の同心円に沿って,チャート上の中心と(4)で求め
た点 C とを結ぶ直線上に移動する。この点の値が求める供試アンテナの正規化されたインピー
ダンスである(参考図1の点 G)。
(10) コンピュータを内蔵したネットワークアナライザでは,上記(1)~(9)までの補正を校正モード
で行うことができる。したがって,バラン及び測定用給電線の長さ( ℓ )とその損失は全て補正
され,校正されたバラン及び測定用給電線に供試アンテナを接続すれば,求めるインピーダン
スをディスプレイ上で直視することができる。
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参考図1
アンテナインピーダンス及びVSWRの求め方
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参考図2
参考図3
バラン及び測定用給電線の損失
供試アンテナのVSWRの値とVSWRの測定値の関係
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2.
測定用基準アンテナ
UHFテレビジョン帯域用の測定用基準アンテナとしては,本文で述べた
アンテナインピーダンスが 300Ωのものの他に,200Ωのものを用いることもできる。アンテナインピー
ダンスが 200Ωの測定用基準アンテナの寸法図を参考図4に示す。また,動作利得は 5.8dB とする。
参考図4
3.
バラン
UHFテレビジョン帯域用のバランとしては,本文で述べた 300Ω-75Ω変換のものの他
に,200Ω-50Ω変換のものを用いることもできる。200Ω-50Ω変換のバランの構造を参考図5に示す。
構
造
単位
断面図
λS :試験周波数の波長(電気長)
λl :使用周波数帯域の最低周波数の波長(電気長)
参考図5
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mm
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