釣竿アンテナをL型に見立てると・・・

2014-11-01      
 今日は生憎の悪天候でしたが、夕方に久々のEU(Serbia)とQSO。一連のPedi も先々週辺りからちらほら交信できており、晩秋のCONDXを少しだけ楽しんでいます。昨日からFT4TAがQRVしたようで、12mのCW帯はパイルが一杯に広がっていました。

 さて、先の記事でちょこっと予告しましたが、釣竿君をL型アンテナに見立ててシミュレートしたら、面白い結果が得られたんでまとめておきたいと思います。

 ベランダの隅に設置された釣竿アンテナでは、設置されたのと反対側にカウンターポイズを引き回すものと思います。この形状を単純化すると、「L」の形になることに着目してシミュレーションしてみたところ、カウンターポイズの長さによって、偏波と打上角が大きく変化することが解りました。



 上の図がシミュレーションしたアンテナの全景です。周波数は7.010MHz、ラジエター長は変えずにカウンターポイズの部分を可変し、ローディングコイルを最適化して輻射パターンを求めました。
 地面の導電率はCQ出版の「ワイヤーアンテナ」を参考にしていたんですが、ネットにもありますね。「日本大地抵抗率」で検索すると見つかります。誘電率は3.0(普通の土地の平均が2.0から5.0)、導電率は30mS/mとしてみました。



 カウンターポイズが10.7m・・・これは我がベランダでは無理ですが、一般的なGPのラジアル長である「λ/4」、その他は徐々に短くした長さです。現状の釣竿君は6mのものがほぼ「疑似った形」になります。

 L型の場合、カウンターポイズを張った方向に対してビームが出ることが知られていますが、釣竿アンテナでは垂直エレメントが若干倒れた形になりますので、ビームパターンが予想に反した形になります。また、水平成分がかなり天頂方向に強く出てしまうことが解ります。
 大きな特徴は、カウンターポイズの長さが短くなるほど、垂直方向のパターンが綺麗な形に収束していくところです。この特徴だけを捉えるとDX向きにはカウンターポイズを短くした方が良さそうですが、カウンターポイズが短くなるにつれ、アンテナとしてのゲインが落ちていくことが解ります(赤く囲ったところ)。
 さらに、カウンターポイズの長さによって整合インピーダンスも変化します。このことは、実際の運用におけるマッチングの「楽さ」につながり、カップラでの無理なインピーダンス変換によるロスを引き起こさない「頃合い」がありそうにも思います。

 上記のシミュレーションは、建物の存在を無視して8mHのアンテナとして設置できた場合のモデルですから本当に参考にできるかどうかは解りませんが、少なくとも無造作に設置してしまいがちなカウンターポイズの長さが、国内向き・DX向きなどの「飛び」と称される部分に少なからず影響がありそうだということは解りました。
 また、マンションのベランダの場合には、このカウンターポイズが建物の金属構造物(多分、主に鉄筋だと思います)と容量的に(或いは、金属露出部分につないだ場合は直流的にも)結合するため、どんな「等電位面」を作り出すのかが謎・・・やはり、実験的に求めるしかなさそうですね。北京放送(7.325MHz)辺りをパイロットにして、長さの違うカウンターポイズを用意して確認するのが良さそうです。

 次の実験方法は決まりました。何とかこの3連休にできるといいんですが、果たして・・・。
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