JE1QMS

アマチュア無線局 JE1QMS のブログです。1972年3月30日、50MHz A3 1W, TR-1200で開局。
14MHz JT65 で22年ぶりに復活後、CW練習や移動運用、自作ダイポール室内アンテナ、ウクレレQRLを弾いたりの後、マンション最上階からJT65/FT8などをゆる~く模索中(^◇^)

室内天井磁気ループアンテナ

磁気ループアンテナ(MLA)を設計しまくる

別に自分で理論計算したわけでなく、人様の作った理論式に基づいて、人様の作ったExcelファイルを使って、ただ数値を当てはめただけなんですけど。。。

AA5TBさんのシミュレーション用Excelファイルはとてもハマるな~
1日中計算しまくってたような。

まずは、MFJ-1788の実測値から計算してみる。
MFJ-1786-88
こんな感じだ。
これを見ると、アンテナの素の特性としてはMFJ-1786が真っ当なのに、使う側の都合上強引に低いほうに周波数をずらしたのが1788であるのが明白だ。なので、単に性能を求める人は1786の方がいいと思うよ。
でも1788を買ったのは全然後悔はしていない。だって、7に出れなくて
24/28に出れるよりも、24/28を諦めて、7が不完全ながらも出れたほうが個人的にはうれしい。
一応少し説明すると、太字の範囲がMFJが製品として出している範囲。
つまりこれならなんとか実用になる!と思われる範囲。そして青字のとこはMFJ-1786の範囲。つまり、一番無理なく動作できると思われる範囲だ。
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具体的には、MLAの特性上、あまりループの大きさが波長に近くなってしまうと動作原理的に多分シミュレーションからも外れるだろうし、そんなに大きいアンテナを立てる場所があれば、磁気ループよりも普通のアンテナを上げたほうがいいだろう。なので、波長よりもかなり短いという条件を、波長割合が約30%以下と仮定してみる。
一方周波数の下限は、放射抵抗と効率のところ。これも独断だけど、
効率が約30%以上が青字、効率が約10-40%で放射抵抗が数10mΩが薄い青字、効率は1%位でも放射抵抗が5mΩそこそこあれば黒い太字にしてみた。
厳密ではなくかなり雰囲気だ。
そういう発想で、こんどはいよいよ、室内天井磁気ループアンテナを設計してみる。これだ!
室内天井磁気ループ
ループ直径は3.5mに固定し、導体直径だけを1mm/1cm/2cm/3cmと動かしてみる。
導体直径1mmとは、手持ちのよくあるスズメッキ線を使った場合。
1cm/2cmは多分ホームセンターで手に入りそうでかつ、なんとか曲げ加工ができそうなアルミパイプの範囲。3cmはちょっと作るのは苦しそうだけど、MFJ-1788とほぼ同じ条件でループ直径を大きくしたらどうなるかを見てみるためにやってみた結果だ。
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独断と偏見で解釈すると、まずは周波数の上限はほぼループ直径のみで決まるみたいな。磁気ループアンテナの原理上の制約からくるわけだ。
周波数の下限は導体の太さに関係するみたいな。ただ、その2つは補完関係には無くて、導体の太さに比例してパフォーマンスがあらかじめ決まっており、周波数上限だけがサイズで抑えられるので、
「性能の山の形状はほぼ一定で、山の位置はループのサイズによって決まり、山の高さは導体太さで決まる」みたいな感じか?
なので、まずは出たい周波数をあまり欲張らずに設定してサイズを決めて、あとはできるだけ太く作れば理想的な磁気ループアンテナができるという結果なように見える。(あくまでもこのシミュレーションの中だけの話だが。)

というわけで、計算はこれで終わりなんだが、ここで現実問題を考えてみるに、もしループ直径3.5mのMLAを作るならば、導体直径2-3cmであれば、3.5/3.8/7MHzだけのためになら作る価値はある(3cmなら1.9も行ける可能性も?)。 ただしそれは、ちゃんと屋外に作る場合だ。同じものを室内アンテナとして作った場合は当然ながらかなり性能は落ちるだろう。なので、そこまでしてやる価値があるか?というのはかなり微妙。

今後の方針としては、
もしMFJ-1788を屋外に出してもかなり性能的に不満な場合 or 外部要因により屋外アンテナを出すことが困難になった場合ならば、直径3.5m以下の大きさで作る可能性はゼロではないというところか?

磁気ループアンテナ(MLA)の設計と妄想

まだアンテナ上げてないものの、ところで、磁気ループアンテナ(MLA)の設計ってどうやるんだろう?と考えてみる。
当然アンテナ設計ソフトにおんぶにだっこなので、検索してみると、
MMANA-GAL
MPCQ
の2つがあるみたいだ。
確かに、普通のダイポールとか計算してみると両方ともうまくいく。
しかし、MLAだとループの先のほうにバリコンが入るわけだが、MPCQでは集中定数は入らなくて有料版のMMPC必須みたいだし、MMANA-GALのほうはよくわからない。MMANA-GALproのほうの、GAL-ANAが必要で、それのHF componentsのところから指定するみたいな気もする。
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なので、とりあえずはサイトを調べてみる。
マグネチック・ループ・アンテナ開発レポート
Magnetic Loop ANT(MLA)考察
-----超絶ためになる、JH1GVYさまのサイト。あとでじっくり読む必要があるな。
MLA(Magnetic Loop Antenna) experiments (1)
磁界ループアンテナ(MLA)チューナー製作
-----実際に物を作る際に非常に参考になりそうなサイト様。
funk Technik BEESE
-----MFJ以外で、ドイツでメーカー製として販売している会社。
SKYRIDER™ ST-940B Mobile HF NVIS Magnetic Loop Antenna
-----車載用のMLA完成品。
Small Transmitting Loop Antennas
-----AA5TBさんによる、やはり超絶ためになりそうなサイト。

JH1GVYさんのサイトによると、
「MLA放射効率の三要素」
1、ループの直径Dを大きくする事が大変効果的です
2、次にエレメント断面の外周長さC(つまりは太さ)、を大きくすると効果的です
3、導電率σは平方根でしか効きません。

だそうだ。

ところで、現在隣の家のペンキ工事が終わったら上げようとしているMFJの磁気ループMFJ-1788を、上から見るとこういう感じになる予定だ。
MFJ-1788予定図
右の赤丸がIC-7000Mで、同軸が壁を3箇所貫通して、左のベランダの大きい赤い丸のMFJ-1788につなげるという。
(しかし今日も、隣のペンキ屋さんは全く工事せずだ。いつまでかかるのやら?だから、こんな妄想だけは進むんだけど~(^o^)/)

しかし、何事にもリスクはつきもの。MFJ-1788をこのように屋外に上げたとしても、次のような事態が容易に想定される。
1. 屋外でもやっぱりほとんど聞こえず、実用にならず。
2. 送信出力を抑えても電波障害が出て、結果的に撤去の可能性が。
3. 送信もしてないのに冤罪?をかぶって、結果的に撤去の可能性も?

なのでまたまた思考実験。
上記のMLA放射効率の三要素の「ループの直径Dを大きくする事が大変効果的」を信じるならば、もしこのようにしたら、
大型室内磁気ループ?
---左の大きい赤丸は、ベランダに隣接した部屋の天井に張り巡らした、室内大型磁気ループアンテナだ。幸い、こういう屋内工事をやる分にはこちらの環境では比較的支障はなさそうな感じ。

ちなみに、MFJ-1788の直径は0.9m. 下の絵の、部屋の寸法の実測値は左右の短辺が3.5m、上下の長辺が5m強。なので、おおざっぱに直径3.5mのループが構成できるとする。
それで、AA5TBさんのシミュレーション用Excelファイルで計算してみると、直径0.9mの場合の7MHzにおける放射抵抗は4mΩ。(エレメント直径をMFJ-1788とおなじ3cmにすると効率は16%)。
一方直径3.5mの場合の7MHzにおける放射抵抗は875mΩ。エレメント直径を試しに2.54mmにすると効率は48%だ。

なので、本当に大雑把にみて2.54mm径のパイプを屋内に張り巡らせられれば、アンテナ自体の効率はMFJ-1788の3倍。
問題は、「室内」アンテナになることによる効率低下の割合だ。もし屋外vs室内の性能比率が33%以上であれば、この妄想室内天井磁気ループは検討する価値があるということになるのだが・・・果たして? 

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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