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アンテナインピーダンス@基礎

アンテナの整合について不定期ながら書いていこうかなと。
ただし書き始めたら止まらないイケナイ性格なので
1日30分程度を目安とします。
また初心者向けの説明になりますので、如何に噛み砕いて
解説できるかが勝負となります。
整合の心得のある方にとっては、きっと参考にならないか
不満足な説明になりますのであしからずです。

まずはいきなりサセプタンスやらコンダクタンスの
ことを書くよりは、アンテナの基本的なことから始めます。


更にその前に知っておきたいこと

アンテナのみならずインピーダンスは【R±jX】(Ω)ですが、
理屈で言えばRは直流時の抵抗と一緒で、周波数により
変わるものではありません。
一方jXはリアクタンス成分で周波数により値が変わります。

R(純抵抗成分)は電力を消費するのでリアルパートと
言いますが、リアクタンス成分は電力を消費しないので
j(虚数)パートと言います。

電力を消費するというとエネルギーが熱になって
消えていくイメージですが、アンテナの場合は
電波になって飛んでゆくと置き換えてください。


リアクタンス成分について

リアクタンスには誘導性(XL)と容量性(XC)があります。
アンテナは両成分を持っていて、X=|XL-XC|で残った成分が
アンテナのリアクタンス成分となります。
つまりXL=40(Ω)、XC=80(Ω)ならXL-XCは-40となりますが
絶対値なので40Ωとなります。


インピーダンスを表すときには

XLが残っている(XL>XC)時は R+jXで、逆にXCが残っている
(XL<XC)時はR-jXとなります。
長さや地上高などを調整してXL=XCとしたときは打ち消し合って
R成分のみとなりますがリアクタンス成分がない状態が
共振したということです。

 

実際のアンテナでどぉなっている?

地上高25mに1.6mmの銅線を張った7MHz水平DPを例にします。
等価的にアンテナはRLCの直列共振回路で表現できます。
長さ等を調整して共振させた時のR成分は60Ω程度ですが
Lは22.2μHでCは25.6pFとなります。
リアクタンスはXLもXCも888Ωとなるので共振状態ですね。
で、その共振周波数は22.2μH/25.6pFを基に計算すると
f=1/(2πSQRT(LC))=7MHzとなります。
地上高が15mなら17.6μH/29.4pFで774Ω程度ですが
共振周波数を計算すればちゃんと7MHzになります。
ちなみにRは90Ω程度。


共振しない場合を計算するケース

共振しない長さであえて計算する時があります。
例えばローディングL入りの短縮アンテナ。
XCが支配的になるのでコイルを入れてやりますが
上記のような計算ができればコイルの値を
決定するのに楽チンですよね。
以前は面倒な手計算でやっていましたが、今はこの手の
アプリが出回っているので計算しなくても分かります。

本日はこんなもんでしょうか。
30分は楽に越してしまいました。^^;;
毎日早起きでもう目が潰れそうなので寝ます。。。
次回はもうちょっと突っ込んでみましょう。

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