VSWR計を手にしたアマチュア無線家(CB無線家?)にとって同軸ケーブルの長さは一つの関心事ではないでしょうか? これに関してまことしやかな俗説があり、私も「同軸ケーブルの長さは二分の一波長の整数倍(nλ/2)がよい※」などと聞いたものです。※同軸ケーブルの波長短縮率を考慮したうえでという注釈付き。でもこれって冷静に考えたらそんなことはなくて、普通に「整合のとれたアンテナ」に給電する場合は単に短くして純抵抗分のロスを少なくするだけでいいような気がします。

アンテナ給電部側の同軸終端で 「仮に反射波が発生して」 同軸ケーブル内に定在波が生じた場合(VSWR > 1)、同軸ケーブルの長さをnλ/2にしておけば、送信機側の同軸終端ではアンテナ給電部と同じ電位の定在波を観測できる、つまり送信機側の同軸終端でアンテナ給電部と等価なVSWRを測定できる、ということです。本来「アンテナのVSWRの測定」はアンテナ給電部にできるだけ近いところで行う必要があります。このときアンテナの給電部に測定器やセンサを設置しにくい場合、同軸ケーブルの長さをnλ/2にしておけば送信機の出力側でもアンテナのVSWRに近い値を測定できる、というテクニックです。クラニシだったかのVSWR計の説明書にも書いてあると思います。

逆に「整合がとれたアンテナ」に給電する場合はアンテナ給電部の同軸終端で 「反射波が発生しない」 ので、同軸ケーブル内には定在波が発生しません。この場合、同軸ケーブルの長さがどうであれ、あるいはその同軸ケーブルのどこでVSWRを測定してもアンテナ給電部のVSWRと同じ値(VSWR=1)が観測されるはずです。整合がとれているなら、もはやVSWRを観測する必要はありません。

※間違いの一つのもとは、どうやら同軸ケーブル内には常に定在波が生じていると思っていることにあるようです。定在波は常に発生するわけではありません。高校物理や4アマの解説書でも進行波と反射波の合成で定在波(定常波)が発生する、と解説されています。したがって全体がVSWR=1.0であれば同軸内に定在波は生じていません。平行フィーダーと同軸ケーブルは動作が異なります。※もうひとつ付け加えるとケーブルが長くなると反射が発生している端から遠いところではVSWRは1.0に近づきます。反射波がケーブルの純抵抗で減衰するので、進行波に対して反射波が相対的に少なくなるためです。

ずいぶん前にCQ誌だったか他だったか忘れましたが、長い同軸ケーブルぐるぐる巻きにしておいておくとVSWRが下がるよみたいなトンデモ対処法が出てた気がする。アンテナのマッチングにかかわらず反射波が減衰した分、リグからの見かけ上のVSWRは下がりますよね。当然アンテナに入るパワーも減衰、受信信号も減衰。 4アマレベルの公式でも分かります。

巻いたケーブル

なので、同軸ケーブルの長さをnλ/2にするとよい、というのは「同軸ケーブルの長さをnλ/2にすると送信機側でもアンテナ給電部で計るべきVSWRを等価的に計れるから便利だ」、ということで、いったん整合がとれて同軸ケーブル内に反射波が流れない状況なら、全体の整合の状態は同軸ケーブルの長さに無関係です。もし同軸ケーブルの長さを変えて見かけのVSWRが良くなったならば、そのアンテナ系はマッチングがとれていないことを意味 します。

このnλ/2の迷信は初心者の人に同軸ケーブルの長さはこうするんだよ、と教えておけば細かいことは理解せずともおおよそ正しいVSWRを測定できるということで、こういう俗説が生まれたんじゃないでしょうか。同軸を切って見かけのVSWRを下げるなんて意味が無く、同軸線路他に 無用な高周波電圧がかかる危険な行為なのでやめましょう。(送信機近くが電圧節なら電圧腹がどこかにあるはずなので。)

それでもVSWRの監視をしてるだのモニターしてるだのいう人はたまに居ますが、技術的にはどうでもよくて通過型電力計の針が動くのが面白いんでしょうね。そもそもVSWR計を外しただけで線路長も変わるでしょう。受信感度は悪くなるし、送信出力も食われるし何一つ良いことは無いです。どうしても気になるならアンテナチューナーでもつなぐか、針が動くのが見たいだけなら電界強度計でも置いてください。

4アマの範囲で整合とVSWRのことは出てきますし、 平行フィーダーと同軸ケーブルの伝播モードの違いについては、陸上無線技術士の試験でも出るので、理解してないといけない範囲です。試験に出てくるような基本的な事柄なのでこんなことは本来議論の対象にもならないんですけど、お空の上ではよく聞いたものです。かっこ悪いですね。

あと、アンテナとの整合が悪くて実際のVSWRが高くても反射波もいずれアンテナから出て行くので問題なし(少なくともLet’sハミング誌に記述有り)、といわれたりもしますが信号の歪のもとになるので本当はよくは無いです。(S/N(=C/N)が低下する)

 

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同軸ケーブルの長さ” への3件のフィードバック

  1. こんにちは

    下記URLで整合の取れていない負荷へ同軸ケーブルを接続した際は等SWR円上を移動するのみでSWRは変わらない様な内容でした。
    等ブログでは整数倍(nλ/2)以外ではSWRが変わるとの事ですが、矛盾する内容になるかと思います。
    (∞に長い場合SWR1へ収束するのは理解しております)

    お手数ですがスミスチャート上でSWR(ケーブル長さが0~λ/2)がどの様な振る舞いなのか補足をお願いします。
    http://www.ji0vwl.com/yaa2.html

    1. k様こんにちは。

      私なりの解釈をお伝えします。合っているかは分かりませんが。
      一言でいうと「VSWR計では虚数部は見ていない」からです。スミスチャートでなら提示されたリンク先で「等SWR円上をぐるぐる回ってインピーダンスが変化」と表現されている円のうち、よくあるVSWR計で測っているのは実数軸だけで、円の虚数方向(リアクタンス成分)は見ていません。つまり「実数軸上だけを見て、右にいったり左にいったりしている」だけです。(Z=R±jXのR)
      普通のVSWR計は方向性結合器の出力をダイオードで半波整流して進行・反射電力の強さを測るだけなので、虚数軸まで正しく測れるような仕組みにはなっていないと思います。リアクタンス成分も含めてインピーダンスを測定したいならブリッジを使う必要があるでしょう。

      それと、「等ブログでは整数倍(nλ/2)以外ではSWRが変わるとの事」の指摘箇所、ここで話題にしているのは「見かけのVSWR」であって、あくまでも同軸ケーブルを含んだVSWR計の指示値がどうかというものです。nλ/2だと同軸ケーブルが無いときとある時でよく似たVSWRが観測できる、ということであって、それ以外だと長さに応じて見かけのVSWRは連続的に変化します。k様ご提示の内容によれば、スミスチャート上の複素インピーダンスはこの場合でも理想的には変わらないということでしょう。ぜひインピーダンスブリッジで測って確認してみてください。(私はVSWR計で同軸の長さを変えて指示値が変化するのを実際に確認していますが、インピーダンスブリッジでは試していませんので。)

      1. mzexさん
        こんにちは
        返答ありがとうございます。

        >「VSWR計では虚数部は見ていない」
         なるほど、すっきりしました。
         インピーダンスブリッジについては知識が無いので調べてみます。

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