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(^◇^)

14MHz

14MHz / 50MHz 室内ベント・ダイポールの製作5

何度も書いている、14MHzフルサイズ室内ダイポール・アンテナの件。
今回はついに、実際に設置して測定してみた。まずは写真から。

左
これが左半分。

右
これが右半分

測定これは給電部と、はしごに登ってMFJ-259Bをつないで測定しているところな様子。

汚いので、大分塗りつぶして隠してあるけど、
2段ベッドのすぐ上にエレメントがある様とかの生々しい状況がわかるであろう。


今回はこの写真にあるように、短い同軸ケーブルで、アンテナ本体とMFJ-259Bを直につないで測定してみるだけ。実際にリグにつなぐケーブルはまだできていないのでそれは後日。
要するに、できるだけ給電部のそばで、アンテナの生の特性を測ってみるというのが目的。そしてそれを元にして、実際に設置した室内という悪環境で、エレメントの長さを最適化調整してみるのも目的。

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説明図
この図の上は、前にやったとおりのシミュレーションで算出した長さのエレメント形状を実際に設置してみたところの図。
そのとおりの寸法で作ってみたら、ほとんど10MHzに共振した。ただ、特性は素直で、jX=0の点でほとんどR=50Ωになっており、従って
SWR=1というすばらしい特性。

この図の下は、このままでは10MHzのアンテナになってしまうので、エレメントを切っていって、14MHzあたりに共振するようにもって行った時の図。
このように、jX=0ではRは100Ω強あって、SWRは2くらいが最良値。

シミュレーションの結果では、エレメントをベントすると、特に折り返し部分があると、インピーダンスが下がる傾向が見られた。つまり、理論値73Ωのダイポールを程よく50Ωで給電できるという。それがそのまま現れたのが上のほうの10MHzの結果。

一方、下のほうの14MHzは、ベント部分が少なくなって、折り返し部分は無くなっている。だから、インピーダンスは上がるというのはわかる。しかし、完全にベントが無くなれば73Ωのはず。また、周囲の誘電体の影響を考えれば、あらゆる障害物は空気よりも誘電率が高いから、インピーダンスを下げる方向に行きそうな気がしていたのだが、この実験結果からすると逆みたいな?でも10MHzの時はその影響はほとんど見られないからそう単純ではないみたい。多分、誘電率が効いてくるのは
jXのほうで、Rのほうはtanθとか?が効いてくるのだろう。そのあたりは深くは追求しない。

それならば、上の図の10MHzのときのような形に、つまり曲げる位置を短くして、ベントの大きさを小さくすれば多分SWR=1に持っていくことはできるだろう。
しかし、このときに感じたように、空間を邪魔に占有すればするほど、一般的にはアンテナとしての性能は上がる方向にいくという定性的感覚がある。SWRを下げるのが目的ではなくて、性能の良いアンテナを作るのが目的だから、その認識は重要。
その証拠に、ただSWRを下げるだけならば、エレメントを丸めたって下がるよ。

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というわけで、めでたく14MHz近傍にSWR最小点が来るように調整した場合の特性を真面目に測定した。いきなり結果をグラフにして示す。


14MHz
これが目的の14MHz近傍の特性。周知のとおり、MFJ-259BではjX成分の±の符号はわからない。なので、0を挟んだ場合に、どっちが正でどっちが負なのかを決める必要がある。それはこれだ。!
真面目にシミュレーションしたのが役に立つよ。
ダイポールアンテナでは、基本モードの奇数倍で電流給電共振することがわかっているので、このときのグラフのとおり、明らかに1倍モード共振で、周波数を上げていくとjXは負から正へと変化する。
あと、このグラフでjX=0近傍で測定値が0に張り付いているのは、明らかに測定時の有効桁数の問題。なので、実際のカーブは頭の中で補間すればいいだろう。別にそういう重箱の隅をつつくのが今回の目的ではないのでノープロブレムだ。
SWR*50にしているのは、単にExcelのグラフで、複数数値の縦軸を書けない?(or 自分だけ書く方法がわからない)からだ。だから、ただSWR*50=50の線を、SWR=1と読みかえればいいだけ。
結果を見ると、まさにグラフから一目瞭然なように、R=50Ωの点と、jX=0の点とがそこそこずれているために、SWRの最小値は2に留まるものの、SWRの底はブロードで、広帯域なアンテナであると言える。
14~15MHzの区間で、SWRが底値になっている。
元から、アンテナチューナー使用が前提だから、結構素直で使いやすいアンテナになるのでは?という期待はあったりする。


50MHz
これは、3倍高調波モード励振で動作させる、50MHzダイポールとしての特性。今度はR成分はかなり下がっている。最高でも25Ω程度。また、周波数を上げていくと、先にjX=0の点があり、その後R最大の点が現れるので、そういう意味では14MHzの時とは動作は違う。こういう細かいところまでちゃんとわかるのが、RとjXを別々に測定する醍醐味であるよな~。
結論から言うと、SWR最小点は49~49.5MHzにあるので、ちょっと苦しい。でも、14MHzでの特性が既に14~15MHzで動作するようにしてあるので、それ以上エレメントを切ってしまうと肝心の14MHzのCW/JT65帯域の特性が悪くなってしまうのでそれはやらない。でも、50MHzギリギリあたりのCWバンドでは、SWRはなんとか2.5以下には収まっている。

まあ、14MHz用アンテナを作って、14でSWRが2、50でSWRが2.5なのだから、50MHzとしては万歳できる数値であるとも言えるみたいな。

以上が裸のアンテナの特性なわけだが、これにアンテナチューナーをつけた場合にどういう振る舞いをするのか?
それは次回以降のお楽しみだ。  

14MHzモノバンドアンテナを考えてみる

なにをやってもことごとく「失望」の2文字だけが顕在化するここの場所なのだが、14MHz帯のJT65だけは脈がありそうな感触を得た。

しかし、こちらのMFJ-1788磁気ループアンテナでは、14MHzはSWRが悪い。もちろんこれはアンテナのせいじゃなくて完全にこちらのロケーションのせい。障害物ありまくりだからな~。

というわけで、全くここの状況や各バンドの様子がわからないとある程度いろいろなバンドを覗いてみるしかないわけだが、もう既にいろいろ見て、ことごとくほとんど全てのバンドが絶望的な状況な事だけはわかった。そんななかで、唯一の脈が14MHzのJT65。

ならば、それ専用のアンテナがあれば、少なくても今よりはマシになるのでは?・・・と妄想してみる。
しかしそこは悪環境。別のアンテナをまともに上げるなんて無理だ。ならば・・・このまえ計算だけやった50MHz室内八木アンテナ
それをやるよりは、現実に希望が少しでもある14MHzをやったほうがいいんじゃないのか?ということで、同じ室内アンテナ用のスペースに、
14MHzのアンテナを張る事を考えてみる。

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14MHz帯のアンテナというと、前に調べたマイクロバート・アンテナとか、ダブルバズーカ・アンテナ1, 2)があるけれど、どうせ条件の悪い場所でしかも室内アンテナだ。高級なアンテナを上げたってどうせダメに決まっている。

ならば、一番単純なダイポール、しかも一番無理がないフルサイズはどうだ?と考えてみる。

当然ながら室内の狭いスペースに20mバンドのフルサイズダイポールなど無理に決まっているので、ローディングコイル・・・な~んて面倒なことはやめて、フォールデッド?ダイポールにしてみる。とはいうものの、これじゃないんですよ。

本当に、ただ場所が無いので折り曲げただけ。こういうふうに。

図面

どうやら、ベントダイポールと言うのか?しかも一回の折り曲げだけではまだ長さが足りないので、この図のように2回折り曲げて、2回目の折り曲げ先の長さを調整して周波数合わせをすることを考える。

とりあえずMMANA-GALで最適化シミュレーションをやってみると、まずは自由空間ではこんな感じ。

自由空間

本来のダイポールのR成分73Ωが、悲惨に折り曲げられたせいで35オーム位まで落ちている。あと、当然ながら、指向性などは、いじめられたせいでかなり無くなってしまっている。

そして次は、まさにここのロケーションそのままである、
「地上高 5 m 」の場合を計算してみる。こんな感じ。

地上高5m

当然ながら地面の影響で打ち上げ角が上がりまくっているし、完全に無指向性アンテナになっている!けど、逆に地面の影響でR成分が43Ωまで上がって、見かけ上のSWRはよくなっているという。

ある意味、悪環境のおかげでマッチング回路不要になったりして。
さらにここで書いたように、どうせ悪環境の室内アンテナ。なので平衡不平衡とか問題になるレベルじゃないだろう。だからバランも無視!。
そうすれば、5D2Vにエレメント直付けで完成だ!。
あと、どうせ長さ自体は周囲の影響でズレまくるに決まってるから、そんなのは手動のアンテナチューナーで調整する。幸か不幸か同軸ケーブルの長さは短い。だって「室内」アンテナなんだもん。 (´▽`)
だから、もともとアンテナチューナーとアンテナ給電点間の距離が問題になるレベルじゃない。(だから尚更平衡不平衡も無視なのだが)なにしろ、たとえ最高にマッチングを取って給電線からの輻射がゼロになったところで、アンテナ自体が室内にあるんだから、どっちから出ようとほとんど変わんないじゃん。(^o^)/
っていう、すごく低次元(ていうか、感涙?)なレベルの話。

まあでも、何もないよりはずっとマシだ!さらに言うまでもないことだが、どんなアンテナだろうと RFパワーはできるだけ低く抑えるのがここの環境では最重要なわけで。

あ!さらに利点が。。。。
室内アンテナにした方が、アンテナをベランダに出すよりもアンテナと隣家との距離が稼げてインターフェア上有利だ。

なんか、すごいレベル?(低次元とも言う)の話をしているな~という。 まあいいや。

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どうやら、具現化に一歩近づいた感触がするね。

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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