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トップバンドアンテナあれこれ

体調復活記念にちょいと長文を。

コメント欄にトップバンドアンテナについて
質問があったので付随したことを書いておきます。
自身でのトップバンドの運用経験は少なく、
300〜400QSO位でしょうか。
残念ながら本格的にトップバンドをやろうとしたら
シャックが中波放送局から数Kmしか離れていなかったため、
トラップやHPF等いろいろ試しましたが、中波放送の電波が
3.8やトップバンドのワイヤーアンテナに誘起させる電圧は
半端ではなく必然的にハイバンド中心の運用となったのが理由です。
その後スモールループを上げたことで受信はかなり
改善されたのですが、すでにコンディションは下がっていたので
そんなに使わずに叩き下ろしてしまいました。
ですから自身というよりは他人様のアンテナを手がけた
経験から書きます。

EFHWの場合ちゃんとマッチングが取れた時の挙動は
λ/2ワイヤーの究極のオフセンターフェッドという
振舞いになります。
全てのエレメントが水平なら真ん中から給電した
水平DPと一緒です。
ですから打ち上げ角を30度にする場合はλ/2以上の
地上高が必要ですがλ/2=80mですからね。。。
よほどのスーパーステーションでなければ打ち上げ角が
低いDX向きの送信アンテナは必然的にバーチカル系に
なってしまうでしょう。

λ/4でもフルサイズは40mあるので、逆L型にして
足りない地上高を、エレメントを折り曲げて水平に
張って補った場合を考えると、垂直部の比率が
大きいほどDX向きなのは容易に想像がつきますよね。
当然ラジアルやカウンターポイズがなければならず
これも悩みどころです。
エレベーテッドラジアルが最良ですが、最低2本なければ
ラジアルにならず、2本なら片側40mx2で80m必要です。
ラジアルはラジアル間の角度が等しくなければ
ラジアルとして成立しません。
2本なら180度、つまり極端に地上高の低い水平DP
みたいな物になります。
3本なら120度、4本なら90度ですね。
敷地の関係で折り曲げたりローディングコイルを
使用して短くすることもできますが、それでも
これを数mの高さに這わせることはよほど広大な
敷地がなければ無理であり、結局物理的に
カウンターポイズになってしまいます。

カウンターポイズは共振させるなら基本はλ/4ですが、
大地と容量で結合しているだけでも効果があり、
地面に被覆線を転がしておくことも可能です。
被覆線は少しでも多く長いことが良いのですが
地面に置いたものを共振させようとすることは
無意味で、λ/4なくても適当な長さで本数を
稼いだほうが利得や打ち上げ角に有利に働きます。
グランドスクリーンとカウンターポイズの中間
みたいな考え方になるでしょう。
地面に置いて邪魔なら数cmでも埋めておきましょう。

10MHzの移動運用で実験した時は50cmほどの高さに
λ/4のまともな1本(笑)を張り、他は適当な長さ
(3mとか5mとか)の被覆線を足していくと、足すほど
FBで16本ほど地面にに転がしておいて好結果を得ました。
勿論足すたびに共振点が変わるので要調整ですが、
最初から16本とかにしておけば調整は1度だけです。
ちなみに使った被覆線は廃棄予定のVA線の切れっ端や
撤去品の同軸ケーブルなどの有り合わせでした。

裸銅線を使うときは違う考えになります。
大地と接触すると大地に電流が拡散しようとしますが
高周波に対する抵抗は高く、かつ不均一ですので
逆にグランドスクリーンとしてしか使えません。
ひたすら高周波的にフラットな地面を作ることに
なるのですが、本数が必要で4本や8本では良好な
グランドスクリーンとはならず、32本・64本と
増やすほど高利得・低打ち上げ角になります。
10MHzならできるかもしれませんがトップバンドでは
難しいですね。
しかも全部地面に埋めるとなると大変な作業です。
(屋上などでは裸銅線でもOKです。)

タワードライブやスローパアンテナも
バーチカルアンテナの1種であり、タワーに
高周波を乗せても危険のない環境では試してみる
価値があります。
ただし調整の面倒さは半端でなく、VSWRを下げる
だけならいとも簡単にできちゃいますが、全く
飛ばないダミーに近い物になってしまったり、
せっかく見つけた飛びとVSWRが一致する最良点も
雪が積もるとヌルがfoから10%も飛んでしまったり。。。

さらに。。

送信アンテナとしては優秀であっても受信アンテナ
としてのバーチカル系はノイズが多く決してFBな
アンテナとは言えません。
3.5MHzの水平DPのほうがよく聴こえた経験もあります。
広大な敷地があればビーバレッジアンテナがFBですが
狭い敷地では短縮してマイナスゲインでもノイズが少ない
水平アンテナにするか、受信専用のスモールループなどが
FBです。

以前トップバンダーの方を手伝って製作し上げたのは
14MHz用Quadのスプレッダに複数回巻いてVCで同調
させたものでした。
ゲインは20dBのATTを入れた感じですが、ノイズは
少なくFBに受信できると喜んでおられました。
後から2SK125パラプッシュのプリアンプを付けたのですが
ノイズが増えて失敗したと嘆いていました。
スルー回路を作っておいたので使わなきゃいいだけの
ことでしょ、と冷たく言い放っておきました。。。
なにせ下ろすのが面倒なので。w

ちなみにこの御仁のシャックの敷地はそこそこ広く
送信用アンテナはボトムローディングの短縮バーチカル
でしたが、小遣いが入るたびに銅線を購入し、休日の
たびに1本ずつグランドスクリリーンを増殖させて
いったので、見掛けは一緒でも数シーズン後には
格段に飛ぶようになったそうであります。
現在はJCC/JCGのサービスで移動運用しかされておらず
ちょっともったいない気がします。。。

とっ散らかったのでアンテナについてまとめます。

広大な敷地があれば何でも試せますが、ある程度広い
敷地内では送信はλ/4バーチカル(またはその変形)、
限定された敷地でλ/4バーチカルでは家屋等に接近
しすぎて使えない場合は、思いっきりの短縮でも
ラジアルやカウンタポイズがいらないλ/2(または
その変形)のバーチカルDPを屋根やタワーの上に
上げるのがベストでしょう。
受信アンテナは専用のものを持つべきというか
高い水平系のアンテナを持たない限り必須ですね。
何を使うかは敷地面積や周囲のノイズ環境によります。
ビーバレッジは2波長(320m)以上ないと有効な
ビームパターンが出ないでがっかりすることになります。
お薦めは各種有るスモールループです。
回せない場合は2面のループを直交させて給電する
エレメントを切り替えるとビームが出てくれます。

いずれにしてもトップバンドは腰を落ち着けて
アンテナを準備しないとつまらないバンドになって
しまいますよね。

*注意

アース棒やアース板を埋めたものを接地として使った
バーチカルアンテナはアンテナの体をなしませんので
やめておきましょう。

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体調不良

朝から声が出なく咳き込んで仕事を昼過ぎに
切り上げて帰宅しました。
熱はないのですが体がだるい。。。
疲れですかね。
先程まで横になっていて楽になりましたが
明日の仕事に備えて本日は大人しくしている
ことにします。

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1日10分励行中

現在の進行状況はここまでです。

バッファは当初キークリックが発生しづらい
FETにしようと思っていましたが、あえて
2SC1815GRでやってみることにしました。
今回はチャピリ防止がメインでしたが
どの程度軽く使えばキークリックが
軽減されるのか、またいつも経験値で
やっていたキークリックフィルタの値も
動作状態による適正値を割り出せれば
よいかなぁ?なんて考えています。

VXOのコイルは適当なボビンに適当な
回数を巻いて9.5μHだったのでイイところ
でしょう。
このコイルや帰還量を決定するCなどは
可変範囲に寄与しますが、コチラの方は
以前サンザン試して定性的なデータを認めて
いますので今回はパス。
経験値でチャチャとやってしまいました。

バッファの出力コイルはちょっと
大きすぎましたか。。。^^;;
最初に見つけたものを使っちゃいました。
次段もこの基板に同居させる予定が、お陰で
乗っからなくなってしまいました。(笑

これでバッファのエミッタキーイングを行い
流す電流によるキークリックや、負荷変動による
チャピリのデータを採取してみます。
測定は10分とはいかないので時間の取れる時
となり、その間ハンダ付けはお休みです。

しつこいようですが、最終的には次段の
バイアスのところでのキーイングになります。

後段を別基板にするならすでに作ってある
2SC1815GRのPP基板やLPFが使えます。
バイアスでキーイングする改造をするだけ
ですので一気に加速しそうです。

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友人からの電話です。

チャピるってことはリレー使っているの?

オヒオヒ、チャタリングじゃないってば。(笑

ホンの僅かですが製作した送信機は、発振の次段の
バッファ回路のソースをキーイングしてしまったため、
負荷変動によると思われる周波数変動がおき、
受信時のトーンが極端に言うとピヨピヨとひよこの
鳴き声みたいに変動する現象がおき、これがチャピる
という現象であります。

組んである送信機は発振段とバッファを粗結合にして
あることと、バッファは軽くしか働かせておらず、
比較的小さな電流しか流れないので、そんなに酷い
チャピリではないのですが、気をつけて聴くと
気づいてしまうので許せないという訳です。(笑

ついでなのでチャタリングのことと、オマケに
キークリックについて書いておきましょ。

リレーを使った時のチャタリングは、リレーがメイク
した時に機械的に接触がバタバタして短時間の間に
切片が接触したり離れたりする現象で、異なる型式の
リレーに交換するか、リレーの駆動電圧に仕掛けを
して防止します。

リレーを使うような大きな電流が流れる位置での
キーイングでは、波形測定すると立ち上がりに
オーバーシュートが生じる場合があり、カツカツという
音が受信音に含まれてしまうのがキークリックです。
これは抵抗とCをシリーズにしたキークリックフィルタで
波形をナマしてやることで防止します。
ただしフィルタの時定数(RxC)が大きくなりすぎると
ヒュヒューヒューヒューみたいな情けないトーンに
なってしまうので程々にしないといけません。w
またメイク時のスパークキラーの役目の果たしますので
キークリックが発生しなくても付けておいたほうが
無難なので最初から組み込んであります。
勿論現在の試作のモノにも組み込みます。
回路に流れる電流にもよるので、RC値はいろいろ
実験してみなくてはいけません。
キークリックが発生すると占有周波数帯幅が広がって
しまうので完全防止が必須です。

今回試作するのは、バッファの次段に置く2SC1815PPの
バイアス(ベース)でキーイングする予定なので、
扱うのが小電流となり、オーバーシュートやスパーク、
負荷変動による周波数変動とは縁がないと思われますが、
お呪いとしてキークリックフィルタは付けておくことにします。

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本日の出来高・・・

適当なボビンが見つからなかったので水晶発振子の
片側は浮いたままですが、VXOにしなければグランドに落として
3端子レギュレータに電圧をぶち込めば発振するでしょう。

5Vの3端子レギュレータにするつもりが9Vを
付けてしまったのは愛嬌です。。。^^;;
ボビン探しに時間がかかったので半田付けの10分と
あわせて20分程度かかってしまいました。(笑
どこかにしまいこんだボビンが見つかればVXOコイルと
バッファに同調回路が付くので、一応バッファのソースで
キーイングを試してみて、受信機でのモニタとスペアナ
・オシロで波形観測してみます。
実際のキーイングは次段のヤンガーステージです。

水晶発振子は10.14MHzなので、旨くできたら
こっちをケースに入れたりして。ww

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