120年以上に渉ってクロスフィールド・アンテナを除きアンテナは全てヘルツ・アンテナでした。しかし、将来全てのアンテナはEHアンテナになるでしょう。このアンテナがどれだけ多くの効果・利点を持つかご説明しましょう。

EHアンテナシステムズの我々は、長年電磁界の概念について研究を続けEHアンテナの特許を1998年に取得しました。その後基本特許の内容を更に明確にし、どのようなアンテナもこの特許の基にEHアンテナに変換できる特許を追加しました。

基本の特許は特許番号米6,486,846で、他の国々への特許は特許協力条約によって進行中です。

はじめに

多くの方々は120年間使われてきたヘルツ・アンテナから新しい概念を持ったEHアンテナを使用するのに戸惑いを覚えているようです。　これは新しい概念に基づいたアンテナについての充分な説明がされなかったことと、なぜ今、新しいアンテナを使うのかと云う疑問からでしょう。

この文書ではEHアンテナの概念と利用価値について明確にします。　EHアンテナの利点を除くとフェイスシフト・ネットワークがアンテナで輻射を促すヘルツ･アンテナ以上の何物でもありません。

基本的な説明のために図1の等価回路をご覧ください。EHアンテナはヘルツ・アンテナに位相ネットワークとインピーダンス・マッチング・ネットワークが追加されたものです。　ヘルツ・アンテナには+jφはありません。そうです、EHアンテナはヘルツ・アンテナを改善したもので、EHアンテナの働きを知る前にまずヘルツ・アンテナを復習することにしましょう。

ヘルツ・アンテナの等価回路は放射抵抗（RR）と損失抵抗（RL）およびインダクタンス（+jＸ）とキャパシタンス（-jXc）で構成されます。

今、波長に比べてうんと小型のヘルツ・アンテナを考えてみましょう。　この小型アンテナは小さいインダクタンス付きのキャパシターです。　このアンテナを共振させるためには外部インダクタンスを付加して-jXcを打ち消します。　アンテナのサイズが短く直径が太いとハイ・キャパシテイでロー・インダクタンスになります。その結果外部インダクタンスの大きさはキャパシターの増加に比例して減少し、インダクタンスのもつ損失抵抗RLが低下してシステム全体の効率を上げることになります。一方アンテナのサイズが大きくなりアンテナのエレメントが1/4波長に近い長さになると、キャパシテイとインダクタンスのリアクタンスの値が等しくなり、アンテナは自己共振します。

-jDの作用は、加えられた電圧により電界Eが発生します、そしてアンテナの持つキャパシテイを流れる変位電流は磁界Hを発生しますが、磁界Hの位相は電界Eの位相よりも90°すすみます。　このことはどのヘルツ・アンテナにも不可欠で共通な部分であり、厳然と存在するにもかかわらず120年もの間何もされずに、ただ見過ごされてきました。。

EHアンテナ

まとめ

EHアンテナとヘルツ・アンテナの違いは、ヘルツ・アンテナに加えられる電圧と電流は同位相で電界と磁界の位相は異なります。　このために電磁波の放射はアンテナからはるかに離れた位置から始まります。
電界と磁界の位相を揃えるために、電流の位相を90°遅らせるフェイスシフト・ネットワークを付加することによって ヘルツ・アンテナはEHアンテナにすることができます。こうしてEHアンテナは送信機出力をアンテナから直接放射でき、これがEHアンテナの特許の基本になっています。

EHアンテナの電・磁界の物理的概要

EHアンテナの構造をより良く理解するために、電界と磁界について考察する必要があります。図はエネルギーの大きさを表しているのではありません、位相の関係を示しています。

ヘルツ・アンテナの図を参照すると、電界Eは加えられた電圧によって創られます。磁界HLはアンテナの導体がもつインダクタンスを流れる電流から創られ位相は遅れます。磁界HDはアンテナの持つキャパシテイを経た変位電流によって造られ位相は電圧よりも進みます。この図から電界Ｅと磁界HDが同位相でないために、ヘルツ・アンテナ自身からの放射はない事ことが分かります。
次にEHアンテナの図を参照してください。　EHアンテナは印加された電圧に対して電流の位相はシフトされます。これは磁界HLが90°遅らされ、印加された電圧に対して180°になります。変移電流により創られる磁界HDは90°既に遅れており、ここで加えられた電圧と同位相になっています。他の言葉で言えばHL/HDベクトルは反時計方向になります。180°位相がずれていることから磁界HLから磁界HDが差し引かれたように見えますが、どのアンテナも有効な磁界Hはアンテナ自体が持つキャパシテイを流れる変異電流によるものです。

この証拠として非常に小型のダイポールEHアンテナは導体のインダクタンスがほとんどないのでこれを流れてできる磁界HLはゼロといってもよいでしょう。　そして電界Eと磁界HD が同じ位相であるためアンテナ自身で放射が起こります。　これは磁界HDに抵抗損失が無いことから非常に効率の高いアンテナであることを意味しています。　更に電界Eと磁界HDは同位相で出力を放射できる状態にあり、大きな放射抵抗はE・Hアンテナからの放射を効果的に伝送することを示しています。
電界E、磁界H間の物理的関係が整うとポインテイングの定理に基づき放射されます。　全てのアンテナの磁界Hが変異電流によって造られるという更なる証拠です。

ミニマムサイズのEHアンテナとは何でしょうか？　関連する損失がエキスターナルチューニングインダクターで得られるアンテナキャパシテイによって決められます。
上で見られる様に非常に小型であるEH アンテナの導体には測定できる損失が無く、すべての損失は位相マッチング・ネットワークで発生します。これは概略1Dbとほんのわずかなものです。例えば　EHアンテナの長さ1/200波長・直径1/3インチのダイポールは1/2波長のヘルツ・ダイポール・アンテナより強く放射されます。

付記　　ポインテイングベクトルの定義

次に記す規準はポインテイング・ベクトル定義を実現するために必要な項目です。

1）電界Eと磁界Hは同じ大きさで交差していなければならない。

2）磁界Hは電界Eを取り囲むために正しく直角であること。

3）電界Eと磁界Hは377オームの比率であること。

4）電界Eと磁界Hは同じ曲率であること。