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2014年1月19日 (日)

7MHz用マイクロバートアンテナの改造

MVアンテナについては一旦完結させたはずですが、欲が出てきて
もう少し改良させたいと思い立ち、工作してみました。


◆◆微小ダイポールとしてみたとき◆◆

前回7MHz用MVのラジエータは、1.4m弱の長さで作りました。
これを微小ダイポールと見て放射抵抗を計算すると、約1.7Ωとなります。
放射抵抗が低いのは仕方ないとして、挿入しているコイルのQが低いと
放射効率が大きく影響されてしまうと思われます。

コイルのインダクタンスは約29µHで、外径32mmの塩ビパイプへ
密巻きにした、比較的小型のものです。コイルのQがどれぐらいかは
今の環境で測定できませんが、例えば50ぐらいだったとすると、
損失となる抵抗分は約25.7Ωです。
これは、放射抵抗約1.7Ωに対しかなり大きく、放射効率は計算上
約6%程度になってしまいます。

カウンターポイズ部分からの輻射があるといわれていますので、
実際にはこれほど放射効率が低いわけでは無いのかもしれませんが...


◆◆ラジエータ長とコイルの見直し◆◆

というわけで、放射効率を改善させるアプローチとして、
 ①放射抵抗を上げる → エレメント長を伸ばす
 ②コイルの損失を下げる → Qを高くする

①はマンションのベランダに設置している関係上、1.8mぐらいが
ギリギリの線として再設計することにしました。

②は大型のコイルを作製し直すことにしました。空芯ソレノイドが
良いのでしょうが、コイルの強度も考え、大型の塩ビパイプへ
巻くことにしました。また密巻きではなく、スペース巻きにしました。

ラジエータ長を1.8mとしたときに必要なインダクタンスは約24.3µH
ですが、大型化したコイルでたとえばQが100に改善できたとすると、
放射効率は約20%まで改善する計算になります。


◆◆新規コイルの製作◆◆

肉薄の塩ビパイプVU75(外径91mm)に自在ブッシュを貼り付け、
1.6mmの銅線で巻きました。コイルのピッチは約3mmになります。
全て近所のホームセンターで揃うものを使いました。

約24.3µHのインダクタンスを得るには、巻き数を計算すると
約16.5回となります。

20140119_0001

このとおりにコイルを作ってみて、アンテナアナライザでインダクタンスを
測ってみると、ほぼ計算どおりの値となっています。


◆◆アンテナの組み立て◆◆

M4の長いネジで、コイルと支柱となる塩ビパイプとの間を固定しました。
塩ビパイプの色がちぐはぐなのは、ご愛敬ということで。

20140119_0002


ネジはコイルとエレメント、およびカウンターポイズの同軸と導通させる
役目も持たせています。

20140119_0003

元のラジエータ長が1.35mぐらいなので、Φ19mmのアルミパイプを
60cm継ぎ足しました。Φ25mm、Φ22mm、Φ19mmの三段継ぎです。
最終的に組み立てると、やはりラジエータが長く感じます。

20140119_0004


◆◆アンテナの調整◆◆

実際に設置してアンテナの調整を始めると、SWRの最小点が
約6.2MHz付近にあります。今までのMVアンテナでもそうでしたが、
やはりラジエータ長に対する容量値が、実際は計算より2割程度
多めになっているようです。

ということで、コイルのインダクタンスを減らさないといけなくなり、
巻き解いて12.5回巻きとしました。
調整後、最終的なラジエータ長は、1.85mとなりました。

リグで測定したVSWR特性ですが、かなりブロードになりました。
7.00〜7.15MHzあたりで使えそうです。

20140119_0005


◆◆実際に運用してみて◆◆

アンテナ調整後早々にCQを出してみたところ、3エリアおよび
6エリアの方と2QSOできました。近距離がスキップしかけて
いましたが、コールいただけたということで安心しました。
夜には、VK6FZM/MMともQSOできました。

今朝になり、宮城コンテストの参加局を呼びに回りましたが、
ここでは呼び負けることが多かったです。


◆◆さいごに◆◆

確かにVSWRの低い周波数範囲が広がり、かなり使いやすく
なりましたが、飛びが良くなったかというと、コンディションにも
されるので、まだハッキリ実感できないです。
しばらくこれで様子を見ていこうと思います。

3.5MHzのアンテナも同様な改造をしていく予定です。

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