レオメトリ実験による科学衛星搭載ワイヤアンテナの低周波特性解析

摘要

衛星による波動の電界成分観測にはワイヤを用いたダイポールアンテナ（以下，ワイヤアンテナ），静電界観測には両端にプローブを付けたアンテナ（以下，プローブアンテナ）がよく用いられるが，これらの較正の際にはアンテナの実効長が問題となる．一般的には，AC波動観測の場合ワイヤアンテナの実効長は全長Lの半分L/2であるとされており，これが数百Hz以上で正しいことは検証されている．しかしながら，GEOTAIL衛星では同じアンテナを波動観測と静電場観測で共用しながら，波動観測においてはL/2，静電場観測においてはLと異なる実効長で較正を行っており，しかもそれぞれ信頼できるデータが得られている．本論文ではワイヤアンテナに対し，水中で小型アンテナの出力電圧を測るレオメトリ実験を行い，低周波領域での実効長の周波数依存性を求めた．その結果，実効長の周波数特性はアンテナの構造に依存し，側面のみが絶縁被覆されたワイヤアンテナを水やプラズマのような導電性媒質中に置いた場合，低周波でL，周波数が高くなるとL/2 に漸近することが判明した．更に，この結果を等価回路を用いて理論的に解析したところ，この現象が周辺媒質，ワイヤの絶縁被覆及び受信器の入力インピーダンスのバランスが原因となっていることが，明らかになった．