イオンカードのゴールドカードのインビテーションが届いた。選ばれし者の証。(ただし山のように選ばれる。)
1年で100万円うと来ると言われているが、そもそも開始して半年経ってないし、直近の実績を確認するとそこまでは使ってない。他にはイオン銀行のクレジットカード無しを結構長い間使っていて普通預金、外貨預金、イオン銀行iDeCo利用を。あと、去年秋にイオンの株を1ロット買っているから地元岡田屋の上客であるとはいえる(たぶん)。
イオンカードは一旦ゴールドホルダーになったら基本的に降格しないし年会費無料は継続するから申し込まない理由が無い。人生初の選ばれしゴールドカードだから欠格事由が発生する前にさっさとゴールドへの切り替えを申し込みをする。
アンテナチューナーのエレメント長を5/8λにしたとき、1/4λのラジアル線が必要なのか実験してみた結果。
１．目的
5/8λ電圧給電エレメントを使用するとき、ラジアル線がどのような影響を与えるかを検証する。
２．仮説
5/8λ電圧給電エレメントは1/2λ(4/8λ)よりローインビーダンス側に寄っているため1/4λラジアルの影響を受けるが1/4λ接地型エレメントより影響が少ない。市販の固定用5/8λGPアンテナにラジアル線を持つものが多いことから、ラジアル線は取り付けるほうが安定すると考えられる。
３．検証
6mワイヤーをエレメントとし、2.5mワイヤーのラジアル線がある場合とない場合のVSWRを比較する。6mワイヤーは28MHz付近で5/8λ動作となる見込み。
ⅰ. バラン無し、チューナースルーで2.5mラジアル線を同一長180度(不平衡DPアンテナとする)に接続した場合のVSWR最低は1.5で周波数は27400kHz。以降この周波数で固定する。
ⅱ. 6mエレメント＋2.5mラジアル線でL型GPを構成するとチューニングした場合、VSWR最低は1.2。
ⅲ. 6mエレメント＋2.5mラジアル線から2.5mラジアル線を取り除くと、再チューニングしてもVSWR最低は1.4。6mエレメント根本に触れるとVSWRが2.5～3.5に悪化することからエレメントは電圧給電動作。2.5mラジアル線先端に触れるとVSWRが2.5～3.5に悪化することからラジアルにはRF電流が流れていることが分かる。ラジアルとして完全に機能する。
ⅳ. 6mエレメントに0.6m(<<1/4λ)のラジアル線を接続してもVSWRは変化しない。ラジアルを触っても変化なし。ラジアルとして機能していない。
ⅴ. 1.5m(<1/4λ)のラジアル線を接続してもVSWRはあまり変化しない。ラジアルを触るとVSWRが1.4から少し低下する。長さ不足のラジアルとして動作。
ⅵ. 9m(>>1/4λ)のラジアル線(多少巻いた状態)を接続してもVSWRは変化しないが、巻き状態を調整するときにVSWRが極端に悪化する場合がある。
ⅶ. 3.5m(>1/4λ)のラジアル線を接続するとVSWRは変化しない。ただし、主エレメントの根本を触ったときのVSWRの悪化の量が少なくなる。ラジアル線はどこを触れてもVSWRが変化しない。この長さは3/8λ付近であり端末部のインピーダンスが高くラジアル線として機能しない。
４．結果
・エレメントが5/8λ付近の電圧給電動作をしている状態で1/4λのラジアル線を接続するとVSWRを改善できる。
・1/4λより十分短いラジアル線は影響を与えない。
・1/4λより長いラジアル線は影響を与えないか、状態により影響を与える。
５．考察
・5/8λ電圧給電は完全な1/2λ動作ではなく低インピーダンス側に寄っているため僅かにアースの影響を受けてVSWRに影響するが(1.4→1.1程度)、1/4λラジアルのように十分な低インピーダンスのRFアースを接続しない限りVSWRに十分な影響を与えない。
・5/8λ電圧給電に1/4λラジアル線を取り付ける場合に1/4λにもRF電流が流れることを考慮すると、1/4λに送信出力の一部もしくは半分が分配されるため主エレメントの放射電力に影響を及ぼす可能性がある。(1/4λラジアル線無しで必要なマッチング状態(1.5以下)を得られるならば、1/4λラジアル線は無いほうがエレメントにかかる電力が分散されない可能性がある。)
電圧給電ではラジアル線が不要かと考えていたが、1/2λの完全な電圧腹での給電ではない5/8λエレメントのVSWR改善のためには1/4λラジアル線を取り付けるパターン、取り付けないパターンの両方を試行するほうが良いと考えられる。また、チューナー筐体の影響もあるが、短いラジアル線があまり影響を与えていないことから、ツェップアンテナで見られる補助エレメントは効果が無いかもしれない。
メーカー製の5/8λ VHF/UHF GPアンテナにもラジアル棒が付いているものが多いし、5/8λ UHF/SHFノンラジアルアンテナにも目立たないようにグラウンド側に計算された長さ(1/4λ)のスリーブでシュペルトップバランを構成しているものもあるし、1/4λのラジアルは5/8λエレメントに対しても効果があるのだろう。
便利なアンテナアナライザー COMET CAA-500 Mark Ⅱ。
アンテナアナライザーって微弱な発信機から出した信号を自身のブリッジ回路に戻して測定する仕組みだから、アナライザーから電波が出ているはず。どのくらいの出力があるのかは知っておきたい。
アナライザの端子に100Ω抵抗を２本パラに接続。直流抵抗は49.6Ωだった。波形は下側が歪んでいるけど+側が0.304Vpkなので0.608Vp-pだと近似して、出力電圧は0.215Vrmsとする。第四級アマチュア無線技士なら出力を計算できるはずで…
P[W] = E[V] ^ 2 / R[Ω] = 0.215^2/49.6 = 0.000932[W]
0.932mWくらいになった。dBm表記だと-0.315dBm。約1mWって、結構大きくないかな？ 出力は50MHzあたりでもさほど変わらなかった。いちいち測らなくてもメーカーのページにも「RF発振出力レベル：0dBm(1mW)」って書いてあるんでほぼ定格通り。
これをダイポールアンテナ利得2.14dBiに接続したときの距離3mでの電界強度を陸上無線技術士なら手計算できるはずだけど、面倒なのでここで計算したら…
97.1dBμV/m = 71610dBμV/m = 71.6dBmV/m
電波法上の著しく微弱な電波を利用した無線局は100MHz未満で500μV/m = 53.98dBμV/m なんでこれより140倍以上(43dB以上)とかなり大きい。
アンテナアナライザは電波法上「電波法施行規則第6条 免許を要しない無線局 第六条 三 標準電界発生器、ヘテロダイン周波数計その他の測定用小型発振器」に該当する装置なので微弱な無線局とは異なる扱いだが、それにしても微弱とはいえないほど強力な信号が出ていることには変わりがない。
CAA-500Mark2はNanoVNAや海外製のアナライザより出力は低いものの、アマバンドはいうに及ばずどの周波数でも使用には十分注意したい。
CQ出版の『アンテナ・チューナ活用入門』を読んだ。
ロングワイヤーアンテナの持論を展開してみたが、知らぬ間に５ちゃんねるとかに「TYKはβακα…_〆(゜▽゜*)」などと書かれてorzになっても嫌だから、本で勉強することに。
装丁が90年代風なのに2020年発行の第3版。内容は冒頭にも書かれているとおり一般的に言われていることをまとめました、というのは確かに合っている。「ATUには〇〇mのエレメントと〇〇mと〇mのラジアル線を〇本つなぐのがベスト！」みたいなズバリの例を淡く期待したけどそういう記述は無し。〇～〇mくらいの範囲だから自分の環境で試しましょう、というのがスタンスらしい。望むところだね。
答え合わせをしたかった電圧給電に関する内容は、それとなく示唆しているところ(P40、41など)はあるものの電圧給電を積極的に使う手法というものは書いて無くて、あくまでもRFアースを重視する接地アンテナか、1/2λダイポール・1/4λGP的な使い方が主体となっていた。著者の一人であるMNL氏はYoutubeでも「アースが重要」と説いているので一貫している。(最近良く見てます)
自分の実験結果からは相反する内容もあって、P80にエレメントを複数本つなぐ手法が記載されている。この動作原理として「苦手なバンドの電波がきた場合 ～中略～ インピーダンスが高く，高周波電流は流れず，アンテナとして存在していない」と書かれているので、ここも1/4λ動作を前提にしていることがわかる。電圧給電させたい場合はそのエレメントはハイインピなんで、アースも含めてローインピになるエレメントが同時につながってるとそっちにチューニングしてしまう可能性が高い。検討も検証もしてないが、電圧給電としたいバンドが1つでもあるとき、複数エレメントとか端からオフセットしたエレメントをつなぐとほとんどの場合うまく電圧給電にならないはず。
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まあ電圧給電はチューナーの耐圧を超えかねないとか、インターフェアが出やすいかもしれないとかそういう課題はあるだろうけど、すでに1本だけのエレメントでATUを使っているならば電圧給電的な動作になる周波数もあるわけで、その場合のRFアースの扱いは電流給電とは異なることを把握したうえでアースやエレメントがどうかを考えても良いとは思った。
ATUのエレメントとアースの長さは何が良いのか、めんどうがらず論理的に計算を行ったうえで決定することにした。実際に試さないと正しいかどうか分からない。
前回の話
ATUのエレメント長を再検討する。
まとめ
・エレメント長1/8λ＋1/2λ×N付近で扱いやすい電圧給電になる。
・電圧給電ではノンラジアルでアース不要。
・電圧給電では共振しやすい1/4λラジアルを付けてはいけない。
・電圧給電のエレメント長5/8λ、9/8λは1/2λフルサイズDPより実効長が大きくて、マルチバンド化のトラップも要らないし、ローブ方向のゲインは1/2λモノバンドDPや1/4λフルサイズバーチカルを超えるはず。(3/4λ以上は放射パターンがクローバー状になっていく)
表の作成に使ったExcelワークシート。変更できるところは波長短縮率のみ。
atuwirelength.xlsx
20mを超えるようなものは自宅では使えないから暗い赤にして見ないことに。すでに屋外に張ったエレメントが推定11.5mくらいらしい。長さを測らずに張ったので正確な物理長は知らない。めんどうだからこれをそのまま使う。
この表から11.5m前後の値を拾い出す。
・3/4λで18MHz(紫枠)、9/8λで28MHz(緑枠)がちょうど。14MHz(緑枠)が5/8λに比較的近い。この3バンドが11.5mエレメントで効率的に使えそうなバンド。
・18MHz、28MHz以外はラジアル形式になるので1/4λのラジアル線が必要。(青枠)
3.5MHz 20m、7MHz 10m(カットアンドトライで実際は11m)、18MHz 3.9m。
ただし、他バンドと共用で不要になる条件があり、
21MHzの3/4λ 10mは7MHzの10mと同じなので21MHz用は不要。
10MHzの3/4λ 21mは3.5MHzの20mとより少し長いだけなので10MHz用は不要の可能性。
※ここでは20mは長すぎるため3.5MHzを対象外にして10MHz 7mを用意した。
・1/2λの倍数で24MHz、50MHzが該当(赤枠)。これが使えないバンドになる。ただし、50MHz帯は帯域が広く使えないのは一部分になるはず。あと50MHz帯は波長が短く理屈通りに動かない可能性が高い。
ということで使用可能バンドは7/10/14/18/21/28MHz、使用禁止バンドは3.5/24/50MHz。ワイヤーとして11.5mのエレメントをアンテナとして接続し、ラジアル線 11m・7m・3.9mを用意してマニュアルチューナーCAT-300に接続。ラジアル線は部屋の中の床に伸ばして置いた。
できる限りチューニングしてからVSWRをアンテナアナライザで測定。3.5MHzが使えないのは20mのラジアルを用意していないから。各バンドのVSWRと推定される形式。3/4λ、5/8λ、9/8λはフルサイズのダイポール(1/2λ)よりも長くて高感度かもしれない。短縮型はチューナーが延長コイルのようにリアクタンス補償をしているはずなので構造的にはベースロード型だが、コイルからの放射は期待できない。
3.5MHz 6.8 1/4λ接地型 短縮型
3.8MHz 4.5 1/4λ接地型 短縮型
7.0MHz 1.3 1/4λ接地型 フルサイズ
7.2MHz 1.1 1/4λ接地型 フルサイズ
10MHz 1.1 1/4λ接地型 延長
14MHz 1.1 5/8λノンラジアル 短縮率90%
18MHz 1.1 3/4λ接地型 フルサイズ
21MHz 1.1 3/4λ接地型 延長率110%
28MHz 1.0 9/8λノンラジアル フルサイズ
29MHz 1.1 9/8λノンラジアル フルサイズ
24/50MHzは、やはりVSWRが十分下がりきらず不安定。3.5MHzが単純にラジアル線を長くするだけでVSWRが下げられるのに対して、このバンドはRFアースの影響を受けにくくて、チューニングやラジアル線をどうやってもVSWRを安定して下げられない。これはハイインピーダンスの動作で、アースが不足してるとかそういうものではないし、チューナの耐圧を超える可能性があるので無理に動かそうとしてはいけない。
24MHz 2.1
50MHz 1.8
51MHz 1.7
52MHz 1.3
54MHz 2.3
接地型(電流給電)とノンラジアル(電圧給電)の違いはアンテナアナライザを使っている場合は次のようにして判断できる。10MHz帯は中途半端で中間の状態に見える。
・接地型
対応するラジアル線を外すとVSWRが大きく変化する。
ラジアルや筐体を触るとVSWRが変化する。
アンテナエレメントの根本を触ってもVSWRはあまり変化しない。
・ノンラジアル
ラジアル線を外してもVSWRが大きく変わらない。
ラジアルや筐体を触ってもVSWRがあまり変化しない。
アンテナエレメントの根本を触るとVSWRが大きく変化する。(ハイインピーダンス)
結果を見るとExcelの計算で求めた長さと実際の動作が一致する。今回は手動アンテナチューナーを使ったが、オートアンテナチューナーでも同じアンテナの動作になるはずで、時間が無くてATUではあまり試していないが、各対応バンドともチューニングが迅速に完了することと、VSWRが十分低くなることは確認できている。11.5mのエレメントでは、1本のエレメントと3本のラジアル線で6バンドに出られて、使用禁止のバンドも明確になった。
ATUは思った通りに動かないものだと聞いてはいたが、そんなことはなくて理屈通りに動くし、何が何でも1/4λとアース強化だけがATUの使い方では無いってわかった。
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12mのエレメントって長さ手軽さキリの良さから使っている局長さんは多いと思う。3.5/7MHzでの動作は理にかなっているんだけど、14/24/28/50MHz付近が電圧給電動作になってて、ハイバンド用に1/4λラジアルを付けることで無用に回り込んだりして不安定になっている可能性があるかもしれない。
6.5mのエレメントも「どのバンドでも使える」ってことで市販品もあったりするけど、24/28/50MHzあたりが電圧給電動作、21MHzは1/2λになるからハイバンドは取り扱い注意。6mや6.5mエレメントでの動作はまた試してみたい。
の回想録 