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釣竿アンテナお手軽実験結果

2014-10-26      
 オール千葉コンテスト移動を利用して釣竿君の「地ベタ特性」を測定し、我が常置場所・・・約8mHのベランダ設置の実測データと比較してみました。

 千葉コンでは、地面に無造作にビニール被覆線を這わせてそれをグランドに見立てた形で設営。場所は駐車場の端っこの方で、下は主に砂利なんですが雑草も結構生えていたため、所々砂利から浮いています。そういう意味では、「平均地上高が数センチのカウンターポイズ」とも言えます。
 このビニール線の引き回しとラジエターの関係は、大凡以下のような格好です。



 とりあえず大凡の波長を意識して、40m用に2本、80m用に1本用意した感じです。これをMMANAでシミュレート・・・引き回しが適当なため、どんな風な挙動になるのか興味津々だったわけですが、地上高1cm~10cmでは大凡15Ω程度の純抵抗値となりました。直前の記事でシミュレートした「仮想釣竿君」(4本のラジアルに釣竿君のラジエターを乗っけた形)とほぼ変わらない感じです。

 さぁ、お待ちかねの()測定結果・・・意に反してと言うか何というか、とりあえず我がベランダ設置時と並べてみました。



 同調周波数は殆ど変わらないと言っていいでしょう。同調点の純抵抗分は、ベランダでは67Ω、地面では58Ω・・・何れも、MMANAのシミュレーション結果とはかけ離れていますが、そもそも論として、MMANAの「波長に対して地上高がかなり低い場合に、インピーダンスがかなり低くシミュレートされる」という部分も考慮しなければならず、ローバンドで低い地上高のアンテナでは「傾向を知るためのシミュレータ」と考えた方が良さそうです。そこで、シミュレータを替えてみて・・・と、この先はちょっと別のアプローチになりそうなんで、この記事には書きません

 もう一つのバンドである80mも同様に比較しましょう。



 こちらは、ベランダ設置の方が安定しているように見えます。同調周波数の違いもさることながら、純抵抗分が同調点でベランダが41Ω、地面が75Ωと大きく違っています。やはり80m用として準備した1本のビニール線では、効率の良いカウンターポイズとして動作していない様子。逆にベランダの方はそこそこの値に落ち着いているように見て取れますが、やはり「どのくらいのインピーダンスが妥当なのか」がハッキリしないと・・・。

 では、ちょっとまとめてみましょう。

 ◆ 地ベタアンテナのインピーダンス

 今回の地ベタアンテナについては、カウンターポイズとして用意したビニール線が貧弱・・・というか本数が少な過ぎたため、きちんとした比較はできませんが、40m においてはベランダと同様、80mではやはり少な過ぎたということが解ります。逆説的にベランダ設置から見ると、我が家の8mHのベランダでは、40mの場合は無造作に投げ出した地面のカウンターポイズ程度、80mではそれよりは良さそうであるものと考えます。
 また、地ベタアンテナに期待されるインピーダンス値は、良好なグランドが地面に設置できた場合には「ほぼバーチカル」となるはずですから、バーチカルアンテナの大凡のインピーダンスである「36Ω程度」というのが一つの目安になるはずで、その他の要因を含めて「40Ω台前半」というところに落ち着けばヨシとする・・・というのが納得できる線でしょう。今回は40mで58Ωでしたから、カウンターポイズ用の線をあと数本追加すればいけそうな気がしますので、今後の移動運用の参考にしようと思います

 ◆ ベランダ設置の場合の適正インピーダンス

 これは、今回の実験では解りませんでしたが、少なくとも適当~な地面ラジアルとベランダの極端なインピーダンス差は見受けられませんでしたから、常識的な数値(極端に数Ωでも無ければ数百Ωに達することも無い)で考えていいと思います。
 ただ、GPに見立てた場合の8mHにおけるインピーダンスは20-25Ω程度、さらに40mの場合はラジエターの真ん中、80mの場合は真ん中と袂(って・・・給電部の近く)にそれぞれローディングコイルが入りますから、かなりインピーダンスは低くなるはず・・・。MMANAの試算では、前の記事で示した通り40mで10Ω程度になるという結果になりましたから、今のベランダにおける実測値よりさらに一段下を目指してベストなカウンターポイズを設置し直せ ということでしょう。

 ◆ 80mがヒントになるか・・・

 80mにおけるベランダの測定値は、他のデータと比べてもかなり素直な特性を示していると思います。インピーダンスも同調点で41Ω・・・現時点では最も優秀といえるかも知れません。
 自慢するわけじゃないんですが、80mのコンテスト参戦に於いて今年のALL JAでは86QSO、ACAGで77QSOと、5m程の釣竿君@QRPとしてはかなりイケてる方だと思っています この要因の一つが「今のベランダのカウンターポイズがそれなりにきちんと機能していること」ということであれば、40mなどはまだ工夫の余地がありそう・・・。ひとまずのインピーダンス値上限をこの「41Ω」と仮定して様々にカウンターポイズを張ってみて、改善度合いを見極めていくのが現実的な今後の作業課題になるでしょう。

 まだあまりスッキリしませんが、ひとまず千葉コンで採れたデータのお披露目と考察はここまでにしたいと思います。

釣竿アンテナの実験結果・・・の前に

2014-10-26      
 先週のオール千葉コンテスト参戦移動では、コンテストを楽しむ以外にもう一つの目的がありました。それは、どうせ持って行くことになる釣竿君・・・5mあまりの釣竿アンテナの地上高0mにおける各種パラメータをアンアナで測定して、我が家で実測した釣竿君のものと比較してみたら面白そうだという試みです。
 データはきちんと採れたんで、早いところ自慢げに()記事をアップすればいいんですが、その前段として「カウンターポイズやラジアルのある垂直系アンテナの高さによる変化」をある程度知っておかないと、単純にデータをぶつけ合っても無意味でしょう。そこで、標準的なGPが高さによってどんな風な挙動を見せるのか、MMANAでシミュレートしてみました。



 なるほど、高さが高くなるとインピーダンス(R)が減っていくことが解ります。流石にHF、特にローバンドでは、波長に対して高さが稼げませんから、このような挙動になるんでしょうね。ちなみに、このアンテナの挙動も20m以上の高さになると落ち着いてきて、概ね22Ω程度のところに収束します。
 我が家のベランダにもしこのGPを上げた場合(無論、物理的に無理ですよ)、ゲインと打上角はまずまずではないでしょうか・・・と、ここで聡い方は気づいたかも知れませんが(って、色付けてあるジャン)、地上高13m以上の打上角が異常に高くなっていますよね。そこで、8mHと20mHの垂直方向の様子を比べてみました。



 一目瞭然、8mHの方がメインローブが低くなっています。ゲイン差がありますから何とも言えませんが、高さが低いからといって強ち捨てたもんじゃない・・・ってなところでしょうか。

 さて、ベランダに上げるには物理的に無理なフルサイズの40mGPの挙動が解ったところで、ラジエター部分を釣竿君と同様・・・5.2m程のワイヤーの中間にローディングコイルが入ったものをラジエターにしたらどんなもんだろうと思い、再度MMANAでシミュレートしてみました。



 ローディングコイルを入れただけで、これだけインピーダンスが違います 概ね1/2より少し小さいかな・・・といったところでしょうか。全体の傾向は同じようですね。
 薄黄色にマークしたところが大凡ベランダの高さである8m。一方、勝手知ったる釣竿君の40mのインピーダンスは60Ω近いですから、現状のカウンターポイズは、きちんと張ったラジアルには遠く及ばないことが解ります。ただ、40Ω以上の損失を孕んでいるとはちょっと信じられない・・・というのが、このシミュレーションの「感想」です。

 果たして、千葉コンで採集したデータがこの謎解きに結びつくのか・・・ちょっと不安ですが、次の記事ではそこら辺をまとめたいと思います。
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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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