アパマンハムのアンテナ

アパマンハムにとって、アンテナは永遠の課題。
性能、サイズ、重量、設置方法すべてのバランス良く考慮して周囲に迷惑を掛けないように妥協点を探す。
そんなアンテナシステムの一部を紹介します。

 V/Uアンテナと基台、イレクターパイプ、ドリルクランプの構成。
建物から少しでもアンテナをオフセットさせるのが目的。手摺とドリルクランプの間にはゴムシートを挟んでいて手摺を傷めないように配慮している。
以前はイレクターパイプを真上に突き出してアンテナが屋根の上にでるように設置していたがアンテナ本体が目視できないのとパイプが長過ぎて不安要素が多いので辞めた。
釣竿固定具を利用するのも検討したが、アルミ製のドリルクランプの方が頑丈そうだった為、こちらを採用。
1年ほど運用しているが、基台、パイプともに腐食がはじまっている、3年はもつが5年後が不安といった感じ。やはりアンテナ周りは基本ステンレスにしたほうが良い。

SD-330(HF帯用)と改造基台の構成。
接地型アンテナかつ、約1kgという制約による妥協の産物。
出来れば少しでも給電点をオフセットさせたいのだが、アースが上手く取れなかったことと、やはり重めのアンテナをオフセットさせるのに抵抗があった。
SWRは3.5MHzが1.2~1.3程度、7MHz～18MHzが1.0、21MHz以上は1.5以上
改造基台は市販のステンレス基台に一部とホームセンターの棚受を溶接して外れ止めボルト穴を加工しただけのもの。
写真では半分隠れているが、水平だし用の取り付け穴もある。以前はHV-5Sを水平だしで運用していたが、3.5MHzと14MHz運用もしたくなり、SD-330に乗り換えた。

2020/4/25追記
ドリルクランプ+イレクターパイプ+基台+自作アンテナ1.8～1.9MHz
アパマンでもトップバンドに出たいという妥協の産物。
全長1m未満の自作接地センターローディングアンテナで国内FT8ならなんとか出られる性能。
CWはかなり厳しいができるところとはできる。
160mアンテナの製作は一度失敗しているので結構思入れのあるアンテナ。

160m 磁界ループアンテナの製作

160m用磁界ループアンテナを制作しました。
結論から書くと失敗でしたが、後学の為に残しておきます。

コンセプトとしては１mの銅パイプを使用して高さ35cm程度に抑えた極小アンテナ。
構想の段階からまず飛ばないだろうと予想。ただ、FT8ならある程度できるのではという期待がありました。
出力は10W～50Wを想定。

主な材料
・銅パイプ1m
・エアバリコン60pF
・3kV耐圧コンデンサ　計7nF程度

コンデンサ部

製作は難航しました。まずコンデンサ容量ですが、シミュレーションソフトにより5nF程度だと思っていたのですが全然違いました。また、給電ループのサイズも不明だった為、試行錯誤しながらとなりました。

特性(範囲1.90MHz～1.95MHz)

何度も半田付けをしては剥がす作業を繰り返してやっと狙いの帯域に落とし込めました。
160mでFT8ができるのは1.9MHz帯で1.908~1.910あたりらしい。

無線機に接続すると夜の7時過ぎだった為、室内設置でもFT8信号をキャッチ。
落ち着いて出力を５Ｗに設定。いや、念のために3Wに設定。SWR画面を睨みながら「Enable TX」をオン。狙い道理にSWRが全然立ってない！と思ったのが束の間、2,3秒もするとメーターが右へスーッと伸びていきSWRが3を超えていきました。

すぐに思いついたのが送信による発熱ですが。ループもコンデンサも熱を持っている様子はありません。考えらるのは、体感できない熱でも特性が変わる程繊細なのでしょうか？

その後もチューナーを使ったりして試していると、どうも送信していると周波数が高い方へ共振点がズレていくことが分かりました。ならば、ズレを見越した調整をしたらどうなるか…

今回はここまで、以後打開策が見つからなければ、このアンテナは分解されていることでしょう。

追記
セラコンの温度特性について、メーカーの良品でも100度で20%程度変わる。
7000pFが1度変われば、0.2%=14pF相当
体感30pFで1kHz程度共振周波数は変わる（？）
買ったのは中華セラコンなのでこれ以上の変化でしょう。

430MHz帯の磁界ループアンテナは50W送信でも比較的安定していた。
銅によるエアバリコンだったから熱も持ちにくく容量も小さいので安定していた。

磁界ループアンテナの考察

動作原理
コイルとコンデンサの直列共振回路により共振周波数の磁界を発生させる

F=1/(2π√(LC))
・ローバンドで共振させる程LC値を大きくしなければならない

直列共振回路のQ値を大きくするには
・インダクタンス L を大きく
・キャパシタンス C を小さく
・直列抵抗 R を小さく

つまり
・ループ径を大きく
・ループ巻き数を多く
・バリコン容量を小さく
・ループ導体を銅にする

共振LCと合わせて考えるとＱ値を落とさず共振周波数を半減させるには、Ｌ値を4倍にしなければならない。

コイルのインダクタンスについて
・断面積に比例(半径の２乗に比例)
・巻き数の２乗に比例
・コイルの長さに反比例
・(透磁率に比例)

中華V/Uアンテナ

安いのでついつい衝動買いをしてしまう中華アンテナ。
折れやすい、錆びやすい等の耐久性に難があるのは理解(体感)していますが、性能に関しては別段悪くない印象があります。
備忘録代わりにこれまで使用した中華アンテナのレビューを残しておきます。

NAGOYA NL-770S
アンテナ長40cm弱　セットで3000円弱
アマチュア無線を初めて最初に買ったV/Uアンテナ。
てっとり早くベランダに設置したかったのでアンテナ基台+ケーブル＋アンテナ3点セットをアマゾンで買って付いてきた。
CW～SSB帯を使いたい為、144MHz帯で調整すると430MHz帯でイマイチ。430で調整すると144でイマイチ。
と、今思えばイマイチなアンテナだったが、初期投資を抑えて遊べたので感謝しています。

Empire EM-370H
アンテナ長1m　2000円強
NL-770Sから乗り換え。性能の違いを明確に体感できたアンテナ。帯域も広く調整も容易で今でも144MHzのメインアンテナとして頑張っている。

ハンディ用コピーアンテナ
アンテナ長8cm弱 500円弱
脅威の短縮アンテナ。有名なパチモノアンテナ。144/430/1200MHz帯を謳っているがアンテナアナライザーで見てみると430MHzしか使えない。逆に430MHz帯は一応使い物になる。とはいえ短かろう悪かろうなので、出番がない。アウトドア運用で長いアンテナが邪魔になる場合は便利なのだろうか。

Ut-108Uv
アンテナ長40cm 1000円弱
マグネットで固定することでアンテナとして機能する。これもまた430MHz帯しか使い物にならない。やっぱ調整機構がないアンテナは駄目ですね。

ラジオ少年さんよりエアバリコンを購入

ラジオ少年さんからエアバリコンを入手しました。

20pF x ３連　\600

耐圧のよさそうな20pFを中心に少量購入しました。
破格で譲って頂けてとても感謝です。わずかな腐食がありますが、用途が自作や試作なので問題ありません。あとで防錆袋に入れておきます。
測定してみると１セクションあたり約20pFの３セクションで合計25pF～59pFの可変。２セクションにトリマーという最低可変容量を調整するものが付いていて、トリマーを取ると１つあたり5pF程度容量が減ります。トリマーなしでは合計15pF～49pF程度かな？
トリマーの仕組みがよく分かりませんが、見た感じトリマー箇所は耐圧が低そうな感じがするので、用途によっては外したほうがよいのかな？

生まれて初めてエアバリコンを触ったのでちょっと心が躍りました。
こんな機会を頂いたラジオ少年さんはこちら
特定非営利活動法人　ラジオ少年
http://www.radioboy.org

2019年アクティビティー

2019年を総括してみます。

FT8等の新興デジタル　802交信
CW　　　　　　　　　572交信
RTTY　　　　　　　　    4交信

2018年末に免許を取得したので実質2019年からの活動開始です。
気軽に始められるFT8を足がかりにCWの練習を積み重ねてじわじわとCWにシフトしていきました。

CW初めの頃は15WMP程度でCQを出している局をワッチしてDSCW(解読ソフト)を併用しながら交信した記憶があります。
特に初交信は手が震えていたような気がします。
夏頃からコンテストにも参加を始めてみましたが、設備の差もありますが何時間もRIGに向かう忍耐力が無くて今のところ今一な結果です。

アンテナ回りの自作もボチボチで特にNanoVNAを入手してから面白いように捗っています。
色々作りたいものはあるのですが、エアバリコンが入手できずいくつか暗礁に乗り上げています。

2020年以降やりたいこと
・電話デビュー
・CWで積極的にDX
・移動運用デビュー
・LOTW登録
・なんらかのコンテストで入賞
・エアバリコン入手

こんなところでしょうか。果たしていくつ達成できるやら？

430MHz磁界ループアンテナの試作2号機

前回の1号機でバリコンの必要性を大きく感じていましたが、一つ思いついたので早速2号機を作りました。

コンセプトとしては、コンデンサ部を2枚の銅板にして、その間隔を樹脂ボルトにより調整する。(写真では締め切って銅版の隙間が閉じきってます)

前回よりコンデンサ部の面積も大きくした為、430MHz同調時の間隙が4mm程度になりました。これにより50W出力に耐えられる可能性がでてきました。

ボルトの締め付けによる微調整が可能となったため、同調が大分楽になりました。試しにどの範囲まで調整可能か間隙を色々試してみましたが、450MHz～170MHzぐらいまで同調可能でした。尤も、170MHz時は間隔がコンマ数ミリなので送信に耐えられそうにありませんが…

５０Ｗ送信試験クリアしました。ただNanoVNA測定時と違って1.2～1.3程SWRが立ちました。フロートバランなどの対策をしても良いかもしれません。

高耐圧15pFのコンデンサを追加すると145MHzでも使用できそうでした。ただ給電ループが若干小さいみたいで少し大きなものに付け替えないとSWRを落としきれない感じでした。

受信性能ですが、ハンディーホイップよりは断然良のが分かってきました

結論
コンデンサ調整方法と耐圧の問題は一応クリアできましたが、設置場所を変える度に調整が必要など扱いにくい印象は変わっていません。そもそも５０Ｗ運用には無理があり、ハンディー専用と割り切ってポリバリコンで製作してみても良いきがしてきました

MEMO
スミスチャートの共振部の円を小さくしたいなら給電ループを小さく
共振円を大きくしたいなら給電ループを大きく
共振周波数を大きくしたいならコンデンサ容量を小さく
共振周波数を小さくするならコンデンサ容量を大きく