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アンテナ自作、HF  目次

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お名前: 感想:

 バラン自作のノウハウ 2021/9/2

VNAで測ると、性能の良いバランを作るノウハウが判ってきた。

主に1:1バランの場合ですが。
・コア材は-43より-52や-61x2が使い易い。
・巻線はインピーダンスと長さ(巻数)が重要、太めのエナメル線が良い。
 巻線インピーダンスは低めの方がよく、よく撚ると平行線より低くなる。
・インダクタンス10〜25μH位となる巻線長で最良になることが多い。

なお、中央で折り返す巻き方は、折り返し線もコアの内側を通るので巻数に含める。
50MHzとか高い周波数のバランは難しい。1.5D2Vとか同軸ケーブル使用が無難かも。

 32to50Ω変換器の改良 2021/2/23

エナメル線密巻きが良い結果を受けて、フルサイズホイップ用32to50Ω変換器を改良した。

回路はアンテナ工作ハンドブック実践編に載ってたローインピーダンス向け結線に。
だが、この図は始め動かずに混乱した。右の接続点が付いてるのが間違いでした。
回路図→unun1625cir.PNG

エナメル線0.7mmは解けない様に5本テープで固定してから巻いてます。
さらにアルミ板0.1mmを内側に追加しコネクタ間のGNDを強化。

補正コンデンサなしの比較で、14MHz SWR 1.29→1.17,|Xs| 12.6→7.7に改善!
50Ω側に22pFを付けたら SWR 14MHz 1.05,29MHz 1.15と良好な特性になりました。
32Ω側の補正コンデンサは不要になった。

nanoVNA,CH1-CH0測定→unun16-25kc2.png 
XL5倍よりはるか下まで使えそうな特性だ、コアは61材でも良いかも。

 平行二線の特性インピーダンス 2021/2/15

市販バランの内部写真を見ると、エナメル線密巻きの物が多い。(コスト面?)
また、平行二線の特性インピーダンス計算式は線間が密接してると駄目な事が判った。

特性インピーダンスを測る事にした。方法は、
・オープン時のCoとショート時のLsから、√(Ls/Co)。
 →複数の同軸ケーブルで試すと、LCRメータで測ると高めの誤差が大きく出た。
・オープン時の|Zo|とショート時の|Zs|から、√(Zo*Zs)。
 →VNAで測定、極端な値になる周波数を避ければ良い値が出た。

種類 Z Ω
3.5D-FB 50.6
RG-316 51.6
ACコード 78
エナメル線0.7x2 53
エナメル線1.0x2 48
エナメル線1.6x2 45

エナメル線の密着はインピーダンス的にも良好だった。

 給電部のケース 2019/9/22

自作アンテナの給電部ケースには密閉性と加工の容易さから、食品タッパーを使うが耐久性が悪い。

常設すると日光の紫外線で固くなり一年くらいで割れてしまいます。割れたケース 
薄い銀テープを貼った所は大丈夫で効果はあった、修理品は貼る面積を増やした。

 50MHz用ヘンテナ 2019/1/3

昔、作ったヘンテナをレストアしNewYearPartyに利用した。
給電点
300cm 99cm 下から67cm

ポールはアルミパイプ16Φと14Φで5分割し差し込み式で合計5m、
横エレメントはアルミパイプ12Φ1mで大型クリップで固定、端にターミナルが付けてある。
縦エレメントは銅線1.5Φ。1:1バランはフェライトトロイダルコア。

初日、共振点がどうしても高くて困った、測ると縦エレメントが9cm短かった。上表は修正後。
被覆の無い銅線を使ってるので短縮効果もほとんど無いようで、MMANAの結果とほぼ同じ。

特性→hentena50MHz.png、SWR2以下は≒1MHzでした。
幅は1/6λより少し狭くするとSWR1.0により近くなるそうだ。

車載ホイップと比べると聞こえ方も飛びも明らかに良かった。ヘンテナ写真

 車載ホイップアンテナの垂直面指向性 2018/3/21

MMANAで車載ホイップは周波数が高くなると、放射パターンが天頂に向いていく事が判った。

マグネットベースの位置が端を想定していたが、中央に近づけると改善され良くなった。
NEC2forMMANA→carvert21-.gif 
ベースは屋根の中央に置いた方が良さそう。それでも28MHzや50MHzでは上に向いてしまう。
GPでもラジアルが1/4λより長くなると指向性は上向きになって行く。

以前、28MHzの車載ホイップと垂直バーチカルを比べたら、予想外に差が出たのはこれか。

12/1.MMANA ANT Dataファイルを更新しました。ANT_JE2TLZ2018.zip

 14MHzフルサイズホイップアンテナ 2017/11/25〜

今度の車は天窓が無い金属屋根の事もあり、14MHzのホイップアンテナをフルサイズで試してみた。
MMANAで車のモデリングは面倒なので、2x4mの0.5mメッシュとし計算したらホイップは1/4λの5.3mとなった。

7.3mの釣り竿で被覆電線を上げMコネに接続、マグネットベースでアルミ板を挟み車の屋根に容量結合した。
結果は共振点が低かったので、5m弱に短くして14MHzにしました。
SWR=1.6、インピーダンスは34ΩでMMANAどうりの値でした。14MHz_WhipANT1.png

強風だと釣り竿がしなるが、先が軽いので強めの風でも大丈夫そう。ANT写真 
CQ WW DX Contestで使ってみた、簡単にセットできそれなりに飛ぶ感じでした。

マグネットベースを中央近くにしたら共振周波数が上がり、エレメント長は5.1mとなった。

18MHzや21MHzにも対応できれば、設置が簡単で良いかと試した。
14MHz用を18MHzで計算すると74Ω+j260Ω。これは直列にバリコンを入れて+jを打ち消せばOK?
MMANAではOKだったが、エレメント直下に入れてみたらSWR3位にしかならずNG。??

次は33Ω→52Ωにすべく4:5トランスを作ってエレメント直下に入れて見た。
実測はNG、うまく動かない。ケーブル側に付けたら動作OK、SWR1.1になった。
変換トランス、写真、回路図T32-50cc_cir.PNG、特性T32-50cc.PNG

<コメント>

 ローディングコイル 2014/11/26

バーチカルアンテナのローディングコイルはバンド切替時にショートしてインダクタを切り替えていた。
だが、このショートしたコイルが悪さしてQが下がり損失が出るようである。
そこで、片方を切り離す事にしたのだが、上か下のどちらを切るのが良いか実験した。

上を切る(コイルの下側が有効)と高いバンドでターン数が僅かになり、使いにくかった。
下を切りコイルの上側を使うことにした。

また、2Φのやわらかいアルミ線で創ったコイルは高いバンドで特性が不安定になりダメだった。
2.5Φの園芸用でかためのアルミ線コイルは全バンドで安定していた。

コイル写真

 長方形ループアンテナ 2014/10/27

移動用にもう少しよく飛ぶアンテナを考えていた。
Webを探すとデルタループや、2ele八木はいまいちで、ヘンテナの評判が良い。
シュミレーションでも低い場合はヘンテナの方が打ち上げ角が低い。

ただ、ヘンテナは21MHzでは長辺(高さ方向)が7.1mにもなる事と、マルチバンド化がネックだ。
そこで、インピーダンスが約50Ωになる1:2の長方形ループにした。構造も簡単だ。
Gainは若干おちるが、打ち上げ角は低く、長辺も4.8m弱に抑えられる。

NEC2 for MMANA
Freq MHz 高さ m R Ω +J Ω Gain dBi at El deg L μH C pF
21.1 2.25 45.2 6 6.54 32
21.1 3.25 45.9 4 7.24 29 - -
24.9 2.25 81.9 599 7.44 27
24.9 3.25 83.5 597 8.09 24 3.0 24.1
28.3 2.25 373 2085 7.89 23
28.3 3.25 369 2085 8.52 20 4.4 9.8

ループ全長は14.25mで被覆電線を使っているので誘電体の短縮効果が少し出ている。
上部は補強を兼ねて三角にしているが、特性への影響は僅かなようだ。

21MHzは1:1バランのみ、24-28MHzはLCマッチングを追加してSWでBAND切り替えしている。
マッチングBox回路→loopANTmach1.gifマッチングBox写真

24-28MHzのインピーダンスがシュミレーションと違ったのか、LCマッチングのLをだいぶ小さくした。
また、28MHzはSWR2以下が700KHzとやや狭かった、LCマッチングだから仕方ないか。

水平面ビームはブロードでサイドになった時のみ弱くなる感じ。
CQ-WW-DXcontestで使ってSSB-50Wでもアセンション島や仏領ギアナができて飛びはまあ良かったと思う。

 釣り竿バーチカルvsモービルホイップ 2014/10/21

結果は釣り竿バーチカルの圧勝で受信Sで1〜2高く、聞いた感じも明らかに強力だった。
モービルホイップも先端まで3.2〜3.4mの高さがあるのだが、思ったより差があった。

モービルホイップは設置が超簡単だが、DXを狙うなら釣り竿バーチカルの方が良さそう。
なお、CM-144Wとsuper10FMでは、super10FMが僅かに良いかな?分からない?という程度だった。

 SRAの基礎実験 2013/11/7-22

久しぶりにスパーラドアンテナを調べてみたら、各局の努力によりノウハウの蓄積が進んでいた。
そこで、簡単に出来るFM放送受信用を作って調べてみました。

FM放送用SRAその2とその4SRAその1

FM放送用SRA その1 その2 その3 その4
共振コイル 直径13mm密巻14t 1.5μH 直径16mm密巻13t 2μH 直径33mm 9t 2φ線 2.3μH
共振コンデンサ 約3pF 可変 約2pF 約0.5pF
リンクコイル 直径13mm 2ターン 直径16mm 1ターン 直径32mm 1ターン
二次放射器 直径12.5mm銅シート円柱 直径15mm銅シート円柱 直径60mmアルミホイル円盤 直径31mmアルミホイル円柱
ボビン 空芯、紙 空芯、紙 フィルムケース+紙

(二次放射器と共振コイルは接続していない、受信用なのでマッチングは手抜き)

室内にて、TH-F7でNHK-FM(82.5MHz)を受信して比較。

アンテナ 付属ホイップ SRAその1 SRAその2 SRAその3 SRAその4 水平ダイポール
長さ 16cm 3.8cm 3.8cm 1.5cm(φ60) 5.5cm 190cm
信号強度 S2〜S4 S4〜S7 S5〜S8 S5〜S8 S6〜S9 S8〜S9+
SWR 4程度 ≒2.5 ≒2.5 ≒1.5 ≒2.5

付属ホイップよりSRAの方がかなり強く受信できました。
ただ、ダイポールに比べると劣ったので、その2で直径を太くしたら、性能UPした。
さらにFM用としてはかなり直径を太くしたら、性能UPしたもののダイポールとの差は残っている。

その3円盤型と、その2円筒型の差は僅か、特性もほぼ同じだった。コイルが同じなら同程度?
円盤の中心に穴ありと無しも比較したが差は判らなかった。

銅とアルミの差を見るべく、その2の円筒をアルミホイルにしてみた。
円筒のアルミホイルをきちんと接触させると信号強度はほぼ同程度になった。

その2でコイルと銅の円筒を接続してみた、共振周波数が少し下がりSWRも少し改善した。
僅かだが良くなった感じがする、Sでは差がでない程度ではある。
コイルと円筒がより密着したからかもしれない。

その4でコイルの線を太くしQを上げたが、インピーダンス特性の変化は少なかった。

SRA その1 その2 その4
アンテナアナライザ結果 SRA_825_131105.PNG SRA_82_131113.png SRA_82_131120.png

特徴的なのは、指向性がほとんどない様で、廻しても水平、垂直でも同じように入る。
ダイポールでは水平と垂直偏波の差が明らかに判るので室内反射ではない。
ダイポールにATTを入れてみたら、約-7dBでSRAその4と同程度になった。(≒-5dBi)

東京電機大学、Dr.根日屋 の小型アンテナの解説
(ダウンロードの講義使用スライド→講義資料のダウンロード→第9回 アンテナの基礎知識)

これらを見ると今回の無指向性や低Gainの結果は理にかなっていると思う。
超小型な割に頑張っている印象はあるが、Gainをダイポールに近づけるのは大変そうだ。

HFではダイポールでさえ高くきちんと張れなければ性能は落ちるので、それと比べてどうかだと思う。
また、SRAの水平偏波も垂直偏波もという特性がHFの電離層反射にうまく作用しているのかもしれない。

トリマで共振周波数を変えて、各放送局を受信できている。
これは、スモールループ(MLA)の様にバリコンでバンド切り替えが出来る可能性ありです。

*意外な事が判った。SRAその2は円筒を外すと付属ホイップとその1の間くらいまで性能が落ちた。
だが、SRAその4は円筒を外しても変わらなかった。 もちろん外した時も共振周波数を調整している。
外すと共振周波数は下がるが、インピーダンス特性はシフトしているだけの様だった。
その4は空芯バーアンテナかMLAとして動いていた?? 難しい。

 EEM-MOM 2013/10/16

MMANAは使いやすく優れているのだが、別の電磁気解析ソフトも試してみたく前から探していた。

Sonnet-liteは遠方界(放射パターン)が表示できないのが残念ですし、
他の市販ソフトのお試し版もなかなか手が出せる物ではなかった。(元々高価なソフトですから)
4nec2は使えそうな気もしたが、日本語の情報が少なく断念。

そのうち、EEM-MOM、EEM-FDMを見つけた。.NET Frameworkベースなのでソフトサイズは小さい。
また、自分がダウンロードした時は.NET Framework4.0だったので、WindowsXPでも動いた。

アンテナモデルの作成はxyzで指定するので、MMANAほど楽ではないが、円形や平板も使えるので何とかなる。
デモ版なので解析モデルの上限はあるが、やってみると基本的なアンテナは解析できて実用的だった。
遠方界の3D、360度の表示や近傍界が表示できるのが良い。

・グランドプレーンの遠方界

 MMANAは上側しか表示されないが、支線を強化しても実際は下側も出ていて地面の影響(反射)で上に向くのでした。

・グランドプレーンの近傍界 → (距離変化をアニメーションGIFにした) 
 距離が離れた所で電波になっていく様子がわかる(と思う)。

ホームページの解説、計算例も豊富で理解しやすかった。また、EEM-FDMも試しています。

 バーチカルの支線 2013/3/13、2104/11/2

短縮バーチカルの下側エレメント(支線)を1本からグランドプレーン(GP)の様に2本にしてみた。
1本を斜めに引くとパターンに偏りが出るので、それと僅かだが打ち上げ角の改善が狙いです。

一般にGPの支線は1/4λと言われているが、2本にしたら短くしないと元の周波数に合わなくなった。
MMANAで計算してみると、1本の時に対し2本では片側85〜92%の長さとなった。

Band 短縮コイル1 下側エレメント1 短縮コイル2 下側エレメント2
14MHz 13.5t 10.4uH 3.12m+3.8m 14t 2.17m+4.3m
18MHz 7.3t 4.06uH 3.12m*2 8t 4.8uH 3.28m*2
21MHz 5t 2.49uH 2.45m*2 5.2t 2.6uH 2.75m*2
24MHz 0t 0.25uH 2.07m*2 3t 1.26uH 2.17m*2
28MHz 0t 0.25uH 2.07m片寄せ 0t  2.17m片寄せ

vertical_HF1.png
インダクタンスはDE5000で測定。MMANAよりさらに短くなったので建物の影響も大きそう。
2本の支線を片方に寄せて1本相当にすると28MHz、開いて逆V型にすると24.9MHzと大幅に共振点が動いた。

下側エレメントはACコード用の被覆電線を分割して1本にして使っています。
BAND切り替えで伸ばす時は、片側に付け足して中央をずらす方法としています。

また、2本にしたらSWR帯域が少し広がったようです。

 Vダイポールの実験 2013/1/6

V型ダイポールだとエレメントが全部、屋根の上に出るので性能が出やすいかと試してみた。
エレメントはアローラインAL-21Fの支線を使って、木板に仮固定した。

結果は釣り竿アンテナに比べて、-4〜5dbと悪く、S/Nは変わらず。
支線は短く短縮率が大きいので、MMANAで計算してみたら妥当な結果だった。

エレメントをもう少し長くしてみても、高さが低いと-4db位になった。
元のAL-21Fはと計算してみたら短縮率は大きいにもかかわらず、+3db位と良い。
高さが低い場合は垂直系の方が性能が出やすいみたいだ。

 圧着端子 2012/12/1

この所、アンテナが変だった。
最初の受信では感度が悪く、送信すると戻る感じだったが、とうとうSWRが高いままになってしまった。

調べてみると共振周波数が高くなっていて、テスターチェックしたらコイルと上エレメントが導通して居なかった。
圧着端子は固いままであったがアルミ線の表面と端子間に酸化膜ができてしまった模様。

付け替えたら直った、この辺が自作の弱点かもしれない。

ANT01552s.jpg

 21MHz三角ループアンテナ 2011/11/5

ハムフェアで移動用デルタループを見て、いいなー、買おうかな?と思ったが、
とりあえず手持ちの釣り竿でフルサイズのループアンテナを設計して考えた。

三角ループとデルタループはシミュレーションでは同じだが実際には違いが出るという。
MMANAでも地上高が低い時は真上への輻射が増えてダメな感じ。でもデルタにすると大掛かりだ。

そこで、三角の中央から水平偏波で給電するのは止めて、三角の端から給電した垂直偏波とした。
これによりDX向きの低輻射角でほぼ無指向性となった。triangleLoop21.gif
マッチングはDDD無線クラブ掲載の3:2トランスを作って、112Ω→50Ωとしました。

ループ全長は14.25mで21.2MHzに同調した。ループは少し長くなるはずだが、被覆電線の誘電体効果だろう。
三角の頂点にはけっこう重さが掛かるようで、7.3m竿の先がしなっています。
SWRはバンド内1.3以下と広帯域。さすがはフルサイズ。 triangleLoop21.PNG

先週のCQ-WW-DXで使ってみた、川の堤防上ではあるが垂直偏波の割にノイズはそれほど多くない感じ。
2時間3回の運用で60局、まあまあ良かった感じはある。
(SSBで50Wなので、そう楽ではなかった)

 トップハットの実験 2011/10/20、2012/2/25

ふと、バーチカルに小さなトップハットをつけたらどうか?と思った。
MMANAで試してみると30cmほどでも、すごい短縮効果がある。コイル+ハットは良く効くようだ。

実際はどうかと、バーチカルの先端に水平30cmの針金を付けてみたら、なんとf0が13.2MHzまで下がった!
下側エレメントを1m以上短くしても、f0は14MHzまで上がらない。これもシュミレーションどうりだ。

短くするとSWRが上がってしまった、給電点が電気的センターからずれたのだろう。
これで使うにはマッチングに工夫が必要と解ったので、とりあえず元に戻しました。

*別のでやったら、これほどの効果は出なかった。コイルの違い?場所の違い?下の缶と逆。

MMANAでさらに検討、ハットで下側エレメントを短くすると帯域幅が狭くなる。
ハットの分のコイルを減らすと14t→13tになるようで思ったより少ない。
下側エレメントを短くするのは控えめにして、ローディングコイルを減らす方が良さそうだ。

11/18.ハットをT型から十字に線をつけて四角にしてみた。
 シミュレーションでは更に短縮効果が出るはずだが、実際はそうならずT型とほぼ同じ
 不思議だ??

2/25.アローラインGP(AL-21F)と21.076MHzで聴き比べしてみた。
 結果はノイズもDXの信号もほとんど同じ強さで差が無かった。実力は出ているようだ。
 差がなければ、取り扱いが楽な釣竿バーチカルの方が良い。

 バーチカルの直径 2010/9/8

バーチカルDPの下側を短くして実行高さを上げれないか検討した。

MicrovertANTを調べてみると、コイルのインダクタンスは同じくらいなのに、エレメントは短い。
Topエレメントが太いのが要因かとMMANAで計算したら、やはり、太いと下側は短くなった。
そこで、アルミ缶を流用して太くしてみた。

コイル写真

下側エレメント
14MHz 4.53m 3.74m -0.79m
18MHz 3.69m 3.54m -0.15m
21MHz 3.2m 3.2m 0m

周波数が上がると効果が減るのは、今まで余ったエレメントを垂らしていたが、その分?
シュミレーションではもっと短くなるはずだが、接続点が偏っているから完全な円柱になっていないから?

性能が上がったかは良く判らない。まあ、エレメント長の差が少なくなって使いやすくなった。

*この方法、再現性に難有り?、別のでやったら効果は少しだった??

 HFアンテナ聞き比べ 2010/4/29

移動先との差でアンテナが気になって、21MHzで聞き比べをやってみた。
2つのアンテナが接近してると性能がでない様なので、片方づつ上げ下ろしして比較した。

ANT 設置 JA2IGY KH6WO
自作Top Loading Vertcal 下エレメントの2/3は建物接近 S5 QSB
アローライン(AL-21F) 屋根の上に出ている S5.5 QSB

結果は短縮率の大きいアローラインの方がやや良かった、下エレメントが建物に接近している影響か?
短縮してでも屋根の上に出した方が良いのかも。18や14MHzではさらに影響がでてそうな。

5/13.MMANAで建物をシュミレーションしてみた。(14MHz)
 建物メッシュの取り方で影響は変わったが、悪影響はあるようで打ち上げ角も上がっていた。
 アンテナの実力が出ていない事が移動先との差かもしれない。

5/30.給電点を屋根ぎりぎりに下げた時と比べたら、18MHzでは信号も下がり屋根の影響が見えた。
 だが、14MHzはほぼ変わらずで??。今より上げると18MHzは改善されるかもしれない。

 Top Loading Vertcal ANTの修理 2010/1/20

釣竿ANTのバランを入れていたタッパーが壊れた。ポリプロピレンのケースが紫外線で脆くなっていた。
一年半しか持たなかったが、ポリエチレンの蓋はまだ丈夫で材質によって違うようだ。

コイルのペンたてはABSで衝撃に弱く、すぐヒビが入ってしまった。浄水器のパーツを接着して補強した。

釣竿の途中にバランケースを付けるのに難儀していたが、良い物を100円ショップで見つけた。
自転車用のアンブレラスタンドで傘リングの取り付け部分が流用できた。

このアンブレラスタンドは傘受けもベランダの柵に付け、釣竿を刺して固定する金具に流用できた。
ANT01137s.jpg 紐で縛っていたが左右にずれて傾きがちだった。好都合。

 14MHz Super Rad ANTの試作 2009/11/23

今度はもう少し、実用になる形で試作してみた。

円盤の直径226mm,アルミ0.5mm、コイル径65Φ,25ターン,アルミ線1.5Φ、リンク1.5D-2V,2ターン
コイルはボトルガムのケースを流用しています。蓋と底はやや厚いのでタップが切れて好都合でした。

調整が難しい、リンクをコイルに重ねると共振が浅くなっていまいち。
また、リンクを近づけると周波数が低く、離すと高くなった。
miniVNAで調整していると、時々とても鋭い共振が見えたが、うまく設定できていない。
室内特性→SRA14_091120.png

これのみで外にだすと同軸に乗ってしまうようで、ケーブルの長さで共振点の変化が見られた。
ベランダ(アース?)に落とす線をつけると、ケーブルの長さの影響はほぼ無くなった。
1/4λの長さでカウンタポイズにしても良さそうだった。

ちょっと気が付いたが、共振点は基本波の3,5,7倍にも有った、7MHz用は21MHzにも使える??
そこそこ聞こえるものの、まだ性能が出せたと思えない状態です。
また、この大きさでも釣竿の先につけると風でふらふらしていた。

2013/11、コイルはQ≒70だった(DE5000)。2Φ線は140で、ぼぼ半分と予想以上に落ちていた。
 また、円盤のセンター穴も小さくてダメな事が判った。

 24-28MHz Vertcal DP-ANT 2009/11/21.22

ぺディション局が24.9MHzに出ていたが、ベランダのSmallLoopでは弱かったので、急遽、検討した。

LoadingCoil=2T(11Tショート)、下エレメント=2.7mでSWR=1.3位になった。MMANAと同程度だ。
なお、下エレメントは同軸ケーブルから離して斜めに張る必要があった。
特性→VerticalDP25.png これで14〜24MHzまで対応できた。

屋根の上に上がっている分、良い様で、その局には間に合わなかったが、別のQSOはできた。

11/22.LoadingCoil=全ショート、下エレメント≒2.2mで28MHzも使えるようになった。
とりあえず、TX3Aは聞えていたが、できず・・・

 Super Rad ANTの実験 2009/11/16

以前に、EHアンテナを調べていて、開発元のDETECHホームページを見つけてはいた。(近所!)
(EH-ANTは性能を出すのが難しそうだし、トップヘビーになりそうで手つかず。)

SRAは高く上げないと性能が出ないとあったので躊躇したが、CQ誌10月号や最新ブログを見ると行けそうな。
そこで、感触をつかむべく手じかな材料で実験してみた。

Super Rad ANT 21MHz 写真

未知のアンテナ実験もminiVNAならグラフで一発表示できるから威力を発揮する。
コイル17.5T、リンク2ターンで共振コイルの下側に繋ぐと17MHz、外すと約21MHzになった。
室内特性→SRA21_091114.png

コイルはスペース巻き推奨だが、あまり祖にし過ぎると共振が浅く(Q低)なってしまう。
(SmallLoopANTの経験から共振が浅いと駄目なANTになる)
また、共振が甘くインピーダンスが高めの場合はリンクとコイルを重ねてやると鋭く低くなった。

室内で21.1MHzに共振、屋根上に上げたら21.7MHzになって、JA2IGYビーコンがS3.5で聞こえた!
現用の釣竿バーチカルでS4.5だから、意外といけそうだ。

もう少し、調整しようといったん下げて、また上げたら、今度はカスカスで弱い。
miniVNAでみたら共振が消えていた??短いケーブルとクランプコアを着けたら共振は復活したが、やけに高い??
ノイズばかり増えてしまった、ケーブルへ乗っているのか?

このアンテナ、何かデジャブーな感じがすると思ったらテスラコイルにそっくりだった。
テスラコイルは無線通信(電力伝送)にも使われるはずだったから、テスラの目指した物が実現したのだろうか?
謎は残るが、面白そうだ。

 2013/11、コイルは2mmアルミ線でQ≒140だった。

 Vertcal DP-ANTの改良 2009/11/1

釣竿アンテナで屋根の上に出ているのは3.6m。ここをもっと効率良く使えないか考えていた。

SWRの低い帯域を広げれないかと、エレメント径を太くした。
ACコードをばらした片側の線から、ACコードの2本を並列にすると等価的には約2.4倍の太さになる。

14MHzでSWR2以下が100KHz広がり、CW〜SSBもカバー出来て使いやすくなった。
また、太くしたら共振周波数がだいぶ下がった。

共振周波数が下がったぶん、下エレメントを短かくすれば、電圧腹部が上がりVCH-ANT風になり良くなる。
だが、このANTで下エレメントを短かくして、オフセット起電するとケーブルに電波が載ってしまう。
バランも色々やってみたが、共振点も浅くなって、いまいちだった。

そこで、コイル直下の上エレメントも短かくして起電点を上げて電圧腹部を上げる事にした。
効果は若干かな?

MMANAデータファイル ant_je2tlz.lzh 更新

 Vertical DPの不調 2009/7/20

最近、受信信号が入らない時に一瞬、送信すると信号が回復する症状がでていた。
週末は特に症状がひどくなって、送信で回復させてもすぐに信号が落ちてNG。使えない。
最初はトランシ−バー側かと思って調べていたが、アンテナ側が原因だと気が付きました。

Vertical DPを分解して接点や端子を磨いたが直らず。
線材も確かめたら、バランとコイル間のメインの線が圧着端子まじかで、ほぼ切れていました。
数ヶ月の風に揺られて切れたと思われます。圧着端子付け直しで直りました。

やっぱ、自作とメーカー品の一番の違いは耐久性かな。

 Vertical DPの18-21MHz対応 2008/11/26

14MHz Vertical DPを18-21MHzに対応させる実験をした。(ますますVCH-ANTの真似)

ローディングコイルも一部をショートするので園芸用の塗装の無いアルミ線で作り直した。
ラジアル側を短くするのはトラップやSWも考えたが、釣竿側に引き込む事にして端に糸を付けて対応。
ケーブル側に余る事になるが、MMANAでは影響無さそうだった。

Band コイル 下側エレメント 受信比較
14MHz 14.5T 4.58m
18MHz short 6T 3.69m S4→S5+
21MHz short 9T 3.20m S5-→S6+

特性表→VerticalDP14-21.png

コイルのショートを上からとしたら、共振がなまり(Qが低い)SWRmin1.5となった。
下からショートした方が共振が鋭くSWRも落ちたので、下からとした。
また、上の場合よりショートする巻き数も1ターンほど少なくなった。

周波数が高いほど帯域は広くなってBAND内はそのまま使えそう。短縮率が下がった為でしょう。
ベランダのスモールループとJA2IGYを聞き比べたら、S1.5も上がった!
やはり、屋根の上まで出ているのが効いているのか? 恐るべし釣竿アンテナ。実戦が楽しみだ。

これのMMANA(NEC2forMMANA)データファイルを追加しました。→

ファイルが存在しません。

 VCH風 Vertical DPの改善 2008/9/2

このANTのコイルを作り直してみた。
最初のは日が経つとコイルが伸びてインダクタンスの変動が大きかった。
また、受風面積が大きく釣竿が揺れるのも気になった。

2代目はボトルガムの容器を使って小型化した。これでしばらく運用していた。
雨に弱く雨粒が付くとすぐに特性が悪化していた。

さらなる効率UPでコイル大型化と受風面積を抑えるために、メッシュのペンケースを使用。
雨粒もつきにくい。上ふたはプラダンで簡単に作っています。
コイルの位置も先端の次のぎりぎりとして10cm位UPしました。

ローディングコイル

miniVNAでみると若干、共振が深くなったので、Qが上がったようです。

調整していてコイルのインダクタンスより、先端の長さが共振周波数に効く事が判った。
つまり、長さそのままで先端を出し入れするだけで調整できるのだ。
共振周波数は出せば低く、コイル側にしまえば高くなる。

 VCH Vertical ANTの実験 2008/7/6

14MHz-WSJTをやるようになって、1.7Kgのスモールループを伸縮ポールで屋根まで上げるのがしんどい。
(上げないとヨーロッパや北米方面が建物のかげになる)
ポールへの着け外しも面倒だし、ちょっとトップヘビーですべり落ちてこないか心配だ。

そこで、小型で飛びが良いらしいVCH Vertical ANTを実験してみた。参考はこここちら
MMANA&NEC2forMMANAで設計し、Hi-Q-Lとフロートバランを作った。コイル長を伸縮し調整する。
なお、Lの分布容量を測ると2mmアルミ線、70Φ、21回密巻きで4pF、伸ばして3.5pFだった。
2.5pFで計算しLは9.94uH、15回巻きとなった。

ローディングコイル&バラン→ANT00901s.jpg

入手した釣竿が5.4mなので若干げたをはかせ、コイル上1m+垂直3.3m+水平2.1mとした。
NEC2では共振点±50KHzと鋭く、Z=65Ωのはずが、miniVNAで測ると共振点が無い??
もしやと、PCをべランンダに持ち出してケーブル長≒0で測ったら11MHzに鋭い共振点があった。

ケーブルに電波が乗って動作をおかしくしていた。
フロートバランが弱いのかとコアを変えたり、クランプコアを追加してみたが共振点は消えたまま。

途方にくれて、考え直してみるとオリジナルのVCH ANTは垂直部に比べ水平部が長い。
水平部が長いのはインピーダンスを50Ωにする為かと思ったが、短いとケーブルに乗り易いのか?
建物の影響も予想より大きいようだ。

起電点を屋根上ぎりぎりに上げ、Lそのままでコイル上1m+垂直1.7m+斜め2.35mとしてみた。
こんどは、15MHzにやや浅い共振点が見えた。ケーブルの影響は少し軽減された感じ。
斜めを3mにしたら共振点はやや鋭くなったが周波数は少ししか下がらなかった。

ならばと、コイル上1m+垂直1.7m+斜め4.55mにして14.2MHzに鋭く共振した。
全体の長さは元のとほとんど同じでした。
シュミレーションでは起電点を変えても、共振周波数は変わらずインピーダンスが変わる。
NEC2に近い共振周波数になったのは起電点より上のエレメントへの建物の影響が無くなった為だろう。

ケーブルの影響もほぼ無くなって大丈夫な感じだ。
これってVCHと言うより、片側トップローディングの垂直ダイポールになってしまった。まあいいか

受信するとノイズがMLAでS1がS4〜5に増えた、やっぱ垂直ANTだ。ビーコンのSNは同程度かな。
軽量で簡単にあげさげでき、ベランダに縛っただけで安定してる。とても使い勝手が良い。

7/7.QSOした感じでは耳はそれほど変わらないが、こちらへのレポートが良くなった。

測定結果→VerticalDP1.png

 スモールループのコンデンサ 2008/6/25

使用しているスモールループANT(MLA)の新型が出てきた。
前から気になっていたコンデンサへの配線を無く(短く)して効率UPしたそうだ。
そこでスモールループのコンデンサについて調査、実験してみた。

スモールループ(MLA)の情報はJH1GVY局アンテナ特集などが詳しい。
だが、Webを探してもコンデンサについては高耐圧くらいしか書かれていない。

100円ショップのコーティング・アルミで平行平板コンデンサを作ったら共振が浅くSWRが下がりきらない。
失敗のショックにめげず、0.3mmアルミ板で試すと共振は鋭くSWRは下がった。
だが、テープで固定したり色々すると共振が浅くなりSWRが下がりきらなくなる事もあった。

ここで、両面基板をMLAのコンデンサに使用した製作例があったので作ってみたら共振が浅い。
共振が浅い=コンデンサのQが低い、と言う事だ。
MMANAでMLAのコンデンサQを下げると確かに損失が増える。14MHz 90cm Q=1500で-3dB、Q=5000で-1dB。
MLAのコンデンサは超Hi-Qが必要だったのだ。

Qが低い=損失が大きい、と言う事で、誘電正接(tanδ)を調べるとガラエポ基板は0.02位だった。
Q=1/tanδ ガラエポ基板のQ→50 低い!これでは性能が出ない。
アクリル(メタクリル樹脂) 、ポリ塩化ビニール、ポリカーボネート、PETなどは0.01〜0.02で無理そう。
ポリエチレン 0.002〜0.0003、ポリプロピレン(PP) 0.0002 なんとか使えそう。
テフロン(フッ素樹脂) <0.0002 良いが入手難。

このANTは雨に弱い、中のコンデンサ板に湿気が付くと水はtanδ大なのでQが低下するのだろう。

平行平板コンデンサは板端効果で電界の偏りが起きるようで距離の均一化も問題かも。
やはりHi-Qには円筒構造や円盤型が良いのだろうか?

また、MMANAでループの一部を細くすると損失が増える(-0.6db)事も確認できた。
このANTはこれとコンデンサのQを天秤に掛けて実用的な作りにしている感じがした。

なお、miniVNAで測定すると共振のQがリアルに判ってとても便利だった。

 パイプtoパイプ 2008/6/17

異なる径のパイプとパイプを平行に固定するのに難儀していませんか?
スモールループをパイプと平行に保持する金具がなかなか良い物が見つからなかった。

材料 型名 感想
イレクターパイプ金具 yazaki H-13(HJ-11) パイプ径28Φのみで融通きかず
ホース金具&TV金具x2 締めるが大変。TV金具は26Φ以下のみ。
Uボルトx4を木板に裏表 双方のパイプが邪魔でボルトが廻し難い
VP立バンドx4 アカギ 20A 25A パイプ径の融通が利く。安い。

VP立バンドが良いのはサイズが違ってもビス穴の位置が同じで共締めできるからです。
25Aが32Φ、20Aが26Φに合い、蝶ナットに変えれば手締めもできる。
ビス2ヶX2なので、割と簡単なのも良い。
なお、売っていないホームセンターもあった。

 HF移動用ANTの実験 2007/10/20-21

DX相手にSmallLoopは少し厳しい。と感じる今日この頃で、移動ならフルサイズにできる?って事で考えた。

簡単でよく飛ぶANTっていうと最近はデルタループが流行ってるが、ヘンテナの方が打ち上げ角は低いな〜
そういえば昔つくった移動用50Mhzヘンテナが有ったな、これをSkyDoor(1λLoop)に改造するのが簡単と気がついた。
SkyDoorはヘンテナの下側ループを省略できるので大きくなりがちなHF用としてはありがたい。

例によって、Nec2 for MMANAで地面効果や被服も入れて計算しておいた。(f0=31+j24Ω)
f(MHz) 1λ(m) たて(m) よこ(m) 合計(m) たて よこ
計算 28.5 10.526 4.259 1.527 11.572 裸線1.4mm 10Φパイプ
計算 28.5 10.526 4.132 1.502 11.268 被覆線2.8mm芯1.2mm 10Φパイプ
実測 28.5 10.526 4.165 1.51 11.450 〃クリップ含む 合計はマッチングBox含む

ヘンテナからアルミパイプを繋いだマストはそのまま流用し横のパイプを1.5mに変更。
縦のエレメントは短縮を狙って被服ACコードを使ってみた。NEC2で97%だった。
パラに入れるコンデンサはバリコンにして調整できるようにしておいた。

28MHz SkyDoorANT実験風景→ANT00801s.jpg
 SkyDoorANTマッチングBox→Ant00803s.jpg

縦エレメントは目玉クリップで下側パイプを噛ませているので、位置を変えて少し長さ調整したらSWR1.5まで来た。
しかし、バリコンは抜けた位置だった。87pFで1.0のはずだが廻しても落ちる所が見つからない??

なお、1λLoopは横幅を増やすと抵抗分が上がり、縦幅を増やすとアドミッタンスが上がる。
元のSkyDoorANTはコンデンサ固定なので縦幅を調整して合わせるが、
今回はバリコンなので横幅を変えてもOKという訳です。

強風の中で実験してたら寒くなってきて時間切れ、いまひとつ判らない結果となってしまった。
マストはアルミパイプ19mmを繋いでいるが強風で揺れて頼りない、ステーがほしかった。

10/21.再度、実験&実測したら表3番目の寸法で90pf付近になりうまく行った。
 オークションで入手したパロマーのノイズブリッジで測ったら判りやすく、役立った。
 SWR計は忘れたがFT817で28.300-.800はSWR表示0、28.200と29.000でSWR表示1〜2ヶであった。
あいにくコンディションは落ちており、JA2IGYの他は聞こえず実力はわからなかった。

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最終更新時間:2021/09/03 09:41:48