JE1QMS

アマチュア無線局 JE1QMS のブログです。
14MHz JT65 で22年4ヶ月ぶりにオンエア復活後、CW練習や移動運用は中断、自作ダイポール室内アンテナでJT65、あとはウクレレQRLをやったりw(^^♪という感じでしたが、マンションの最上階ロケーションが手に入ったことから、新たな展開をゆる~く模索中(^◇^)

マッチング回路

MMANA-GALで集中定数整合3エレ八木を設計する

マッチング回路とエレメントを両方自動最適化すると、MMANA-GALが悩んでしまってうまく行かないというのが前回まで。
しかし、片方ずつ最適化しても意味は無い。なぜならば、あまりに近くにあるのでお互い影響しあうからだ。

ならば・・・
○○マッチとかそういう何十年も前からの技術にとらわれず、このときにやった整合回路なしのアンテナに、集中定数でマッチング回路を作れば?という。

集中定数だからアンテナエレメント本体の分布定数回路とは影響は最小限。こういうときに、周波数の低いバンドだと逆に楽だ!
さらに言えば、周波数が低いとアンテナが大型になって散々苦労してるのに、マッチングに集中定数を使わないなんてもったいなすぎる!という感触。

001さっそくやってみる。
要するに、やってみてうまく行けば、上記の集中定数マッチングだとアンテナの分布定数回路への影響は少ないというのが実証されるということだろう。
まずこれの上の表が、前回のノーマッチングのアンテナの最適化済みの寸法だ。結果から言うと、これの下の部分が求める定数。
002これは、エレメント本体は固定にして、集中定数だけをパラメータにして最適化した結果だ。このとおり、理想的動作な感触
003最適化の結果の数値。
R=54Ω, jX=-8Ω, SWR=1.19
が得られた。

006そしてこれは特性図。
R+jX, SWR, パターンともに、素直な3エレ八木の特性が保たれている。

まさに、アンテナ本体はいじらず、マッチングだけをやったという意図通りなわけで、改めて「集中定数整合だとアンテナエレメント本体の分布定数回路との影響は最小限」であることが実証された。

matching_では一番最初の絵にあった、L,Cの値を実際に配線するのは?というのがこの絵なんだけど・・・
すばらしいサイト様にあったUバランを採用するのか?
等価回路しかし、もともと集中定数の整合回路はここの等価回路を使っただけだ。この回路をじっと見れば、同軸からCを経て、2つのLに入っている時点でもう平衡回路になっているのではないの!?

ならば、これでいいじゃん。っていう~ 

BlogPaint


集中定数整合回路の採用により、シミュレーションの自動最適化での問題点と、平衡不平衡変換バラン問題が一気に解決した。

と思うんだけど、どうだろう。

--

3el八木実際にこれを適用する?3エレ室内八木アンテナの図面だ。このとき検討した室内MLAの代わりに、室内
6m八木にしたらどうなるかという話ですよ。
そうそう、ちょうどこの絵で左だけ外の建物に隙間が開いてるでしょ~。その方向が富士山方向という~。(^o^)/

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まあそれは置いておいて、定数的には1.4pFの容量を可変して調整するということになりそうだが、あまりに容量が小さいので一工夫必要だろう。例えば、他の固定のCと直列にするとか、そもそもそれ以前に、バリコンなんか使わずに電極を2つ空中に置いて、それこそマブチモータで距離を変えるメカを作るとか、または、そもそも当初アンテナの最適化は50Ωでの値で行ったけど、ここで集中定数整合するのだから何も最初のアンテナ設計は何オームでもかまわないというわけだ。
ここの整合回路のLCの値の計算値が小さいということは、等価回路でいうとZ0とRが近すぎるということだから、もっと裸のアンテナのRが小さい方が整合回路の定数は大きくなるかもしれない?

それ以前にまずは、今回のCの値を実際に調整してみる場合の調整具合を見るために、前にやったように、最適化をせずにただパラメータを変化させた生データを自分でExcelで加工してグラフにしたものを示す。
C1これだ。横軸はマッチング容量。縦軸はR, jX, SWRだ。このように、Cを動かしてもRは変わらない。jXだけをいじっていることになる。

C2
SWRだけを拡大したのがこれ。0.01pF動いただけで、SWRが厳しいことに・・・という、実用上非常に難点な数値なことは自明。実用化する際にはここらへんをなんとかしないとダメだな~。

しかし、脈はあるということが今回わかったので、今回はこれで終了~。

マッチング回路覚書

ところで、アンテナ本体はまあいいんだけど、50Ωの同軸ケーブルとアンテナ本体をつなぐにはマッチング回路が不可欠。
でもいざ調べると、まとまった資料がほとんど無いみたいな。アンテナの製作記事は、「こうやって作った」というのはあるけれど、マッチング回路の原理とかパラメータの変化によるマッチング結果の変動の様子とかまでは書いてない。(この太字のデータが激しく体験的に欲しいんだけど。)
なので、日本・アメリカあたりで少々本を見繕って注文中。なので、まだよくわからない。

ただ、参考になるサイト様は存在する。
給電線とアンテナのマッチング
---このwikiの下のほう。そうそう、まさに給電線とアンテナの間だけに特化したマッチングの資料が欲しいのよ。引用すると、

デルタ・マッチ(Yマッチ)
1/2波長より少し短いエレメントの中心から離れた左右対称の2点に給電する方法。給電線とエレメントが三角形(Y字型)に見えることからこの名がある。調整が難しいため、あまり用いられない。
【Tマッチ】
1/2波長より少し短いエレメントの中心から離れた左右対称の2点に、Tロッド(マッチング・ロッド)と呼ばれるエレメントに平行な導体棒を通して給電する方法。エレメントとTロッドの接続部分(給電点)はショートバーと呼ばれる可動式の摺動子を用いて接続し、この位置を移動してマッチングの調整を行う。調整を容易にするため、Tロッドと給電線の間にコンデンサを挿入することが多い。
【ガンマ・マッチ】
Tマッチの給電点の片側をエレメントの中央に直接接続とした方法。同軸ケーブルでの給電に対応している。エレメントの電位が左右対称にならない欠点があるが、構造が簡単なため広く用いられる。エレメントと平行な導体棒はガンマ・ロッドと呼ばれる。ガンマ・ロッドと給電線の間には可変コンデンサを挿入する。
オメガ・マッチ
ガンマ・マッチでショートバーの位置を固定した場合に用いられる方法。同軸ケーブルの芯線とオメガ・ロッド(マッチング・セクション)の間にコンデンサC1を1個、さらにオメガ・ロッドとC1の接続点と、エレメントの中央の間にコンデンサC2を1個接続する。
Qマッチ
給電線とアンテナの給電点の間に、1/4波長の伝送線路(Qセクション)を接続する方法。アンテナのインピーダンスをZA、給電線の特性インピーダンスをZ0とすると、アンテナと給電線とをマッチングさせるためのQセクションの特性インピーダンスZQはとなる。
スタブ・マッチ
給電点に2本の電線(スタブ)を取り付ける方法。スタブの先端は電圧が最大の条件になることから、給電点における電圧の位相が定まる。2本の電線の先端を開放したものをオープンスタブ、短絡したものをショートスタブまたは【ヘアピンマッチ】と呼ぶ。

あと、その他の参考サイト様の数から見ても、自作するとしたら
Tマッチ, ガンマ・マッチ, ヘアピンマッチ のいずれかが圧倒的に多そうな感触。
それぞれ貴重な参考サイト様を挙げておく。
Tマッチ---1
ガンママッチ---1,2
ヘアピンマッチ---1,2

あとさらに偉大なサイト様にあった図を引用。
hairpin0
これはすばらしいな。
出典「ハムのアンテナ技術」NHK出版局だそうだけど、調べたらもう絶版。なんか日本って、こういう関係の技術本はどんどん絶版になってしかも、その後その分野で代わりになる本が出ないっていう。。。
いろんな意味で日本やばいんじゃないの??単なる一般世間的な流行の技術だけを追っていくと、あとでしっぺ返しが来るのは明白なんだけどな!
----
まあいいや。w
それで、そういう調べものよりもまずは手っ取り早く、MMANAの付属ファイルを見てみると・・・
あるある、Tマッチ・600-300Ω変換スタブ・オメガマッチ・Dマッチ・ガンママッチetc...の例が沢山あるみたい。
まずはこの例題から勉強するのが一番手っ取り早そうな予感。

哀愁のTR-1200

リズムがCWで、ホワイト・ノイズが「MIK」ベースが「U」、歌メロが「CQ」、シンセソロが「VVV DE JA1IGY」ですよ。w
ウクレレQRL

ウクレレならば小型でしかも電源アンテナ不要でいつでも移動運用可能ですよ~
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