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嬉しいご連絡@お化けコイル

先にご紹介した御仁から本日連絡があり、
トップバンド用に用意したお化けコイルを
下さるということです。
結局アンテナは今シーズンに間に合わなくて
上げなかったため、リニアの方に専念して
いるうちに構想が変わったのだそうです。

さて、近間で日帰りの地方の仕事が14日まで
続くので、それ以降に受け取りに行くことに
なりますが、見るまで待ちきれずにコイルの
形状を聞き出しました。
大凡ですが、銅パイプは直径8mm肉厚0.8mmの
10mもので、コイル径300mmで巻き10ターン巻き
コイル長は150mmとのこと。
これを3連結しているので、30ターン、コイル長
450mmといったところでしょう。

以前のエントリで無負荷Q(Qu)は400位上?
なんてアホなことを書いてしまいましたが、
遠目で見たためこれほどのものであるとは
思っていませんでした。
ザッと計算するとQu>1600となりますね。
インダクタンスは108μH程度でしょう。

これを以前計算したボトルローディングの
バーチカルに使用するにはちょっと大きすぎます。
(屋上設置を想定していて屋上高3m・4本ラジアル。)
エレメントが基部1m、上部14mの間にコイルを
挿入するとしたら78.7μHとなっていました。
コイル径やピッチを変更せずに78.7μHとするには
22.8ターンとなります。
勿論計算通りにはいかないので、24〜25ターンにして
タップかピッチで調整ということになるでしょう。
この場合も楽勝にQu>1600になります。

Quによるアンテナの振舞いについてちょいと考えます。
アンテナの共振に係るのはインダクタンスであり、
Quがいくらであろうと78.7μHであれば良いので
ここでは蚊帳の外とします。

では無負荷Q400と1600ではどぉ違うのでしょう。

■共振時(jX=0)のインピーダンス

Qu=400で6.6Ω、Qu=1600だと4.9Ω程度です。
Qu400だと1.7Ω分が余計に熱になってしまいます。

■アンテナゲイン

Qu=400が-3.92dBiでQu=1600だと-2.62dB。
Qu1600が1.3dBゲインが高いことになります。
ちなみに同様の条件でフルサイズを上げた場合、
ラジアルが屋上に這っているようなものなので、
-1.51dBiにしかなりませんから、それより
1dB落ち程度で収まっているわけです。
40m以上のエレメントを15mまで短縮している
割には、極めて優秀なのが分かります。
(ただしラジアルはフルサイズ。)

■マッチング

トロイダルコアで9:1(巻き数比3:1)のステップ
ダウンを行えばQu400で1.188、Qu1600が1.134です。

無負荷Qが高いことは良いことばかりではありません。

■問題点@VSWR帯域

foにおけるVSWRがQu400で1.188、Qu1600で1.134の場合です。

Qu=400 VSWR<1.5は2.3KHz VSWR<2でも6.2KHz
Qu=1600 VSWR<1.5は2.1KHz VSWR<2でも5.1KHz

■解決策@キャパシティハット(CH)

頂上から1m下方に1mの銅線4本によるCH。
(エレメント長はそのままでL=64.5μHとなる)
9:1のトランスのでは
Qu=400 VSWR<1.5は2.3KHz VSWR<2でも6.2KHz
Qu=1600 VSWR<1.5は3.2KHz VSWR<2で7.2KHz
となります。
キャパシティハットでインピーダンスが上がるため
foでもQu400で1.34、Qu1600で1.16となるので
上記数値だけ見るとちょっとおかしく感じるでしょう。

■foのVSWR=1.0にした場合

ナニガシかのマッチングセクションを設けて1.0にすると
Qu=400 VSWR<1.5は5.1KHz VSWR<2でも9.4KHz
Qu=1600 VSWR<1.5は3.8KHz VSWR<2で7.7KHz
となり納得のいく数値となります。

■そのときのゲイン

Qu=400 -3.30dBi
Qu=1600 -2.37dBi

15m長のエレメントではお化けコイルの使用で低損失
には出来ますが、キャパシティハットを8本程度に
増やして直径の異なる円状リングで同心円上に接続するなど、
更に工夫しなければ、使えるVSWRの範囲が狭すぎることが
分かります。
15KHzの全帯域をVSWR<1.5とするためには、
エレメントを単線ではなく立体的にして
等価的に太さも稼ぐ必要もあります。

いやはや、いただけるという話から想像が膨らんでしまいました。

アンテナではなくアンプの出力コイルに化ける
可能性も大いにアリ・・・なんですけどね。w

ちなみに御仁の350Wしか出なかったアンプは最終的に
πLマッチとし、無事590W出るようになったそうです。

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