カウンターポイズ実験前の私的まとめ

2014-11-01      
 まだまだ納得がいかない我が釣竿君の挙動、特に確たるアンテナ理論や豊富な経験など持ち合わせていませんから、このブログの王道であるイキアタリバッタリ・・・まさに「どよよん現象」の一つとして、「マンション設置のカウンターポイズ」について考えてみます。
 最終目標は「そこそこイケてるウチのカウンターポイズちゃん」の完成。理屈には全く自身がありませんので、読み物として読んで頂ければ・・・と思いますが、ところがドッコイ、ブログ主は「大真面目」です

 ◆ 先に予防線を・・・

 諸OMのベランダアンテナ設置方法、動作の解釈に難癖を付けるようなつもりは一切ありません あくまで、アンポンタンな「どよよん無線技士」たら自称してはるここのブログ主の戯れ言ですので、憤慨しそうな方は読み進めるのをお辞め頂きますよう強く希望致します。

 ◆ アースとグランドは「不採用」

 アパマンハムが小型のアンテナ・・・例えば釣竿アンテナやモビホ流用などでアンテナ設置する際、「アース」という言葉が頻発します。そもそも、この「アース」や「グランド」という名詞の意味が曖昧で、相当誤解がありそうに思います。

 まずは「アース」。特に、人並みにお勉強してアマチュア無線技士の資格を取った方々は、無線工学教本の片隅に出てくる「接地型アンテナ」の「接地」の部分の印象なのか、何かと地面と仲良くしたくなるようですが、地表近くに設置するバーチカルアンテナなどの「本当に地面とお友達なアンテナ」以外、この「アース」という言葉は『誤用』だと思います。
 保安アースに接続・・・これも、「たまたま上手くいったら儲けもん」くらいの気持ちで試してみるのはいいとは思います。低層階にお住まいの方の中には、この方法で良好な「接地型アンテナ」を得られる方がいるかも知れませんが、皆がみな、地面までつながったから良好に働いたと考えるのは誤りでしょう。

 一方のグランド。グランドプレーンなどは、見事に「接地板」などと訳されますが、真っ先に想像してしまうのはやはり地面・・・そう、あの若かりし頃、ボールが見えなくなるまで追いかけたグランドでしょう(因みに、あたしゃ鈍足のサッカー小僧でした)。そして、アパマンハムでも1Fなら地面はすぐそこですが、2階以上にお住まいなら「ベランダ=グランド」だとは思わないでしょう。

 何れにせよこの2つの単語は、「我が家に設置した場合の釣竿君」には使わないようにしたいと思います。なぜなら、「電気を地面に流したい」というわけではないからです。

 ◆ ラジアルってなんだっけ?

 ラジアルの原義は「放射状の」「星型の」という意味であり、グランドプレーンの場合は水平方向に突き出すワイヤーの形状からこう呼んでいますね。市販のグランドプレーンではラジアルが3,4本のものがポピュラーですが、MMANAでシミュレートすると2本でもそこそこ動作するようです。ただ、語意から言えばもっとたくさんの線を「放射状に」張り出した方が、この言葉にはぴったり来ますね。
 アンテナの動作におけるラジアルは、これらが描き出す「面」を『仮の地面』(等電位面)に見立てるという解釈で間違っていないと思います。我が家(=マンションの3F)のように少し高いところにアンテナを設置する場合、流石に地面まで電線を引っ張っていくのはナンセンス・・・その電線から電波を輻射してしまい、まともな動作が期待できなくなりますから、ラジアルを張って「あたかも地面に設置されたが如くラジエターを騙す」というこのアイディアは素晴らしいと思います。

 ただ、ベランダでは流石に「放射状」とはいきませんし「星形」にもしませんから、これも我が釣竿君のお相手の呼称には相応しくない気がします。

 ◆ やっぱり、カウンターポイズでしょ!

 カウンターポイズとは「平衡錘」・・・即ち、あの昔々の身体測定で乗った記憶のある体重計(って、そんなに大年寄りでもないんですがねぇ・・・)のように、釣り合いを取って重さを測る秤の「オモリ」のことだそうです。
 安売りの釣竿にちょっとひん曲った自作コイルが正体の釣竿君に相応しいオモリであれば、それこそ干し柿でも吊るしておきゃぁいいんですが、大切なのは「形状が同じようでなくてもいいんだぜ」という解釈で、釣竿君に見合う何か・・・アンテナとして効率よく動かせる何かを模索したいわけですから、このカウンターポイズという呼称がぴったりでしょう。

 ◆ カウンターポイズの在り方の仮説

 仮に地表にカウンターポイズを置いたとしましょう。こうすると、広大な大地との結合(容量結合)が生じ、このカウンターポイズを用いたアンテナは「接地型アンテナ」に類する特性を示すものと思います。これを積極的に行うために多数本の電線を放射状に配置したり、或いは埋設したりして、「より大地っぽくする」というのは、接地型アンテナ施工主のあるべき姿だと思います。そして、もし良好なアースが取れればもっと積極的な接続・・・即ちアース棒を打ち込むなどして本当の意味で「地面と接続する」というのが、接地型アンテナの最終形ということでしょうか。
 一方、我が家(=マンションの3F)のように少し高いところにアンテナを設置する場合、カウンターポイズの「地面との結合」は不要で、逆に歴とした「The 仮想地面」として置いてやることが、良好なアンテナ動作にとって望ましいということなのではないか・・・というのが、ブログ主の今いまの見解です。

 ◆ マンションって地面のデッパリ

 コンクリートでできた普通のマンションに住んでいますが、コンクリート自体は「含水率」「材料の配分」でその抵抗値が大きく変わること、直流と高周波では現れる抵抗値が全く違うこと(MHz単位では、かなり低い抵抗値を示す場合がある)などなど、ちょっと調べただけでも「絶縁体ではないな・・・」ということは解りました。こうなると、ある程度導電性のあるものが地面に「生えている」・・・要は地面の隆起というように捉えることができそうです。
 ベランダアンテナを「切り立った崖の途中から、やおら金属棒や電線を突き出したようなもの」だとすると、一体地上高はどんだけなんだろう・・・いやいや、きっと含水率が高い部分なんて地中部分だけで、大雨の降った直後でもなければ、やはりあんまり良好な導体ではないんじゃないの と思うんですが、それこそ答えが見つからないんで、マンションが地面のデッパリかどうかについてはこの辺りで放り投げてしまいましょうか

 ◆ うちのマンションは敵 味方

 マンションに設置する釣竿アンテナの場合、ラジエターはベランダの外に放り出します。マンションとの距離は非常に近いわけですから、ラジエターに対するマンションの影響(干渉)は避けられませんが、これはひとまず置いて、もっと影響を受けるであろうカウンターポイズについてもう少し突っ込んで考えてみます。

 カウンターポイズをベランダ内に設置する場合、特に故意に浮かせたりしなければ、ベランダのコンクリートとはかなり近い距離で(或いはべったりと)くっつきます。さらに、コンクリートの中には骨組みとなる鉄筋が走っていますから、こいつとも容量結合します。即ち、マンションとは「一身同体」、切っても切り離せないわけですね・・・って、当たり前か

 さて、ここでどよよん現象的に話を単純化すると、

 ★ もしマンションが味方についてくれるなら、十分に結合を高める
 ★ 逆にマンションが悪さ(=減衰)するなら、十分に結合を低める

というナンチャッテ2択に行き着きます。即ち、マンションの立地、建造物中の構造物の様子などによって、「味方になってくれるマンション」と「敵に回るマンション」がいるのではないか・・・と考えています。結構、大真面目に
 さらに、これはバンド毎・・・波長によって影響度合いが違うかも。例えば「ローバンドは結合大、ハイバンドは結合小がよい」といったことも十分考えられそうですし、ベランダの大きさ(特に横幅)によるベランダ構造部分の特定バンドへの共振(我が家のベランダに設置したステルス君では、15mでかなり顕在化します)などを含めて考えると、そうそう簡単には答えが見つからないかも知れません。

 ただ、この程度にお気軽に考えれば、詰まるところ「実験的に最良解を求める」というところに行き着き、まさにヘッポコ実験ネタになりますよね

 現状は、1mmに満たないアルミ線を凡そ6m×1本、9m×1本としてベランダ床の端っこに引き回しているだけです。そういう意味では、マンションとの結合があまり高くない状態。そして、この状態でアンテナ諸元はデータ化してありますから、次なる実験への準備は整っています。
 先週末にホームセンタでアルミテープを買ってきましたので、これをひとまず今のアルミ線の引き回し同様に貼ってみて差があるか否か・・・この辺りから攻めてみたいと思います。

 ◆ カウンターポイズの長さと「飛び」

 ベランダにアンテナを設置する際には、そもそもの用途である「洗濯物を干すところ」ということで、家人に怒られないように皆さん苦慮されていると思います そして、邪魔にならぬようにとの配慮や取り付け易さなどから、ベランダの端に設置される場合が多いと思います。我が家もご多分に漏れず、室内から見て右隅の方に設置していますので、カウンターポイズは左方向に引き回す格好になります。
 グランドプレーンのラジアルが1本のもの、或いはダイポールを真ん中から90度に折り曲げて1本を垂直に設置した形のもの・・・「L型アンテナ」と呼ばれたりしますが、我が家の設置方法を単純化すると正しくこの「L型アンテナ」の形状になります。

 このL型アンテナのラジアルの長さ、実は偏波と打上角に大きな影響を与えます。詳細は別記事としてまとめますが、長めにすると打上角が非常に高くなります。勿論、これに地上高の影響が加わる上、マンション自体も作用しそうですから一概に言えませんが、いわゆる「飛び」に関する部分には大きな影響があるんじゃないかと邪推しています。

 以上、思いのままの戯れ言・・・あぁ、スッキリした
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仕事場の引っ越しでてんやわんやでした^^;

こんばんわ!
非常に興味深く拝見しました。
とくに面白いなと思ったのは、ラジアルが大地の振る舞いをしてラジエーターをだますというところです。
教科書的には垂直ダイポールの下のエレメントを給電点までまるまる地面に埋め込んでしまうと垂直モノポールになるわけですが、輻射抵抗がダイポールの半分でしかもゲインが約2倍であるということを考えるに、ラジエーターの輻射効率を改善するラジアルやカウンターポイズの条件とはラジアルやカウンターポイズからの輻射を如何に少なくして送信機からの高周波エネルギーをラジエータに注入することなのかなぁと単純に妄想してます。
更なる実験結果に期待します。

引っ越し、お疲れでした。

ぶんきゅうさん、コメアリです。
コメントで、言いたいことを代弁して貰った感じですが、要は、ダイポールの片エレメントがベランダに没するでも、強引にグランドと結び付くでもなく、カウンターポイズにはカウンターポイズなりの「要件」があるはずで、その一つの答えが、「電波を輻射しない」…という解になる気がします。
そして肝心なのは、「自分の家のベランダにおける適解」を求めるのであって、万能解はないと心得る…ってとこでしょうか。
ユルユルと、ヘッポコ実験は進めたいと思います。
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アパマンというハンデにさらにQRPまで課し、失敗連続のヘッポコリグや周辺機器の製作・・・趣味というより「荒行」か!?

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