たも網ホイップ3改3その後

たも網ホイップを3改3にしたあとしばらく使用してみました。まだ3.5MHzでしか通信していませんが、一応使い物になるようです。
ベランダに設置していますが建物のアース抵抗の低さに支えられて雑音が少なく、受信だけであれば7MHz SSBでウクライナからの信号が聞こえました。CQを出していたので呼んでみましたが応答なし。ただし、呼んでいる間はCQが止まっていたようなので微かに届いていた可能性があります。CWだったら行けたかも。

あとはお守りレベルですがアンテナ・チューナーの入力ケーブル(同軸、制御線の両方)にフェライトコア(パッチンコア)挿入。もともとアースをしっかり取ることができているので動作が安定していたため効果は不明。

そもそもなんで入れたかというとパソコンのスピーカーユニットに回りこんでしまったのでその対策でスピーカーユニット内のアンプ付近のケーブルにパッチンコアを取り付けその余りを入れたものです。スピーカーユニットが安物だったせいか電波の回り込みに異常に弱く、近くに置いた携帯電話の電波まで拾っていました。結局無線機側の対策が効かず、スピーカーユニット自体にフェライトコアを付けてやっと回りこみが止まりました。そういや昔、実家で使っていたスピーカーユニットも携帯電話どころかPHSの電波まで拾ってたな。

その他の機器に対する回り込みは今のところ見つかっていません。電子機器のEMC基準がうるさくなった結果、無線装置と周辺の電子機器の双方で電波障害が出にくくなってるみたいですね。いい時代です。昔のはテレビとかに簡単に電波障害が出た一方でパソコン(MSX2)なんかの放射雑音が多くてねぇ。あとインバーターを使った機器類(蛍光灯とかエアコンとか)も酷かったねぇ。

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たも網ホイップバージョン3改3

気分でたも網ホイップアンテナを作りなおしてみました。氷点下での作業でしたが、思いの外体が慣れてしまっていたのか上着無しでも結構行けました。もともと風で竿がしなってしまっていましたが、先日の大雪で着雪して折れる寸前まで曲がったので支線を付けました。

アルミ線同士の接続は前作のアルミろう付けの信頼度が低かったので更に前の圧着端子式に戻しています。全作業で氷点下でのハンダ付けが一番大変だった気が…。手持ちのガス半田ゴテ(最大100Wレベル)でも苦戦し、最終的にはガストーチで作業しました。

容量冠です。今回はアルミ線の寸法をきちんと出して作ったので前作よりは歪みが少ないですが、所詮は針金細工なのでぐにゃぐにゃです。

作り直すついでにちょっと長さを伸ばしてみました(容量冠込みの全長7.8mぐらい)。塩ビパイプだと強度が弱いので園芸用のスチールパイプを使用。エレメント部と金属管が重なりますが、エレメントにケージ型を採用しているので電界が外に行くと思うので多分大丈夫。実際に使用しても支柱の異常加熱、マッチング不能、感度の低下などの支障はない模様。

マッチング部です。1.9MHzではアンテナ・チューナーが追いつかず右側の付属コイルが必須です。また、3改3は14MHzで電圧腹に近くなるらしくうまく整合が取れなかったので同軸ケーブルで延長コンデンサーを作って塩ビ管の中に入れてあります。

使用感としては
・ローバンドで長さを1m足した程度では感度の変化はよくわからない
・ケージの径を太くした結果ATUの動作が少し安定した希ガス
・やっぱり接地形アンテナはちゃんとしたアースを取らないとダメだねぇ

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たも網ホイップバージョン3改2

CIMG3642たも網ホイップを更に改造してみました。今回の改造は以下の通り

・エレメント中間にコイルを挿入(50MHz用のトラップ)
・トップロード用のコイルを再計算の上修正

扱うすべての周波数(3.5〜50MHz)で特性を確保するのは難しいことと、現在の太陽活動が低いことから24MHz、28MHz帯は切り捨て、その代わり18、21、50MHz帯の放射角を低くすることを目標にしました。50MHz帯は波長に対し竿の長さが長過ぎるので3.8m付近のところにコイルを挿入しそこから上を無効にしています。

CIMG3640中間コイルはこんな感じ。材料はいつもの通りφ2mmのアルミ針金です。目標インダクタンスは1.5uH

CIMG3638トップロードコイルはこんな感じ。目標インダクタンスは7uH

各周波数での計算結果は以下の通り。右が改1、左が改2です。ベランダに据え付けの上、アースも理想アースではないのでこの通りにならないと思いますが、現実のアースの条件を再現できないので理想アースで計算しています。14MHz〜21MHzは放射角が低くなりましたが、24MHz、28MHzは放射角が高くまともに使えなさそうです。50MHzはエレメントの有効長を5/8波長に近づけたので放射角が水平になり利得が上がりました。

ant4_3r53.5MHz帯

ant4_77MHz帯

ant4_1414MHz帯

ant4_1818MHz帯

ant4_2121MHz帯

ant4_2424MHz帯

ant4_2928(29)MHz帯

ant4_50r250MHz帯

ant4_50r2i50MHz帯の電流分布はこんな感じ

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たも網ホイップバージョン3改

CIMG3526たも網ホイップ3号のエレメント部の本数を3本から6本に増やしてみました。風の影響は3本の時とあまり変わらない模様です。
エレメント長やローディング部は変わらないので利得は変わりませんが、予定通りリアクタンス分の大きさが変わりマッチング条件が変わりました。1.9MHz帯及び3.5MHz帯でのマッチングの余裕が増えたと思われます。


ant3_2エレメント本数を増やす際にアンテナシミュレーターMANNAで動作の検証を行いましたが、波長に対して複数のエレメントが隣接するとエレメント同士が干渉するらしくエレメントの電流分布が均一にならない問題が発生しました。左の図での黒線がアンテナ本体、赤及び青い線がアンテナ上の電流分布です。左図では特に問題が起きていませんが、エレメント間隔を詰めると並行する電線それぞれ均一に電流が流れるはずがエレメントごとにバラバラの向きに流れる結果が起きたりしました。

そこで、エレメント数が増えた場合は等価的に太い棒状のエレメントに近づくので単線の太いエレメントでシミュレーションしたりして検証しました。

☆3.5MHzでの計算結果。
3号機の3.55MHzでのインピーダンスが3.80-j397Ω、50Ωに対するVSWR=843。
3号改の3.55MHzでのインピーダンスが3.61-j359Ω、50Ωに対するVSWR=728。

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たも網ホイップバージョン3

ant3_hatたも網ホイップを更に改良してみました。シミュレーターの利用でより効率の良さそうな形状の検討が可能となったことから容量冠を中心に設計を変更。容量冠を90cmぐらいまで大きくし、更に効率向上と強度向上を狙って形状も変更。アルミの花から立体的などら焼き型に変わりました。

CIMG3436材料は相変わらずアルミ針金(φ2mm及び2.5mm)です。効果はわかりませんが、針金同士の接合部分にアルミろう付けを使って工作の簡略化と軽量化を図りました。ただし、アルミろう付けは難しかったorz。そして出来上がりは写真の通り不格好にorz。重さは210gでした。

ant3_all全容はこんな感じ。ローバンドにおいてできるだけリアクタンス分を減らすために中間のアンテナワイヤーを3本並列にしています。

CIMG3438制作後上げてみたところです。やはり前作に比べて重くなったため竿のしなりが大きくなっています。今回はしばらく様子見です。

CIMG3441先端付近はこんなかんじです。

ant3_3m3.5MHzでの計算結果。
2号機の3.55MHzでのインピーダンスが3.68-j486Ω、50Ωに対するVSWR=1296。
3号機の3.55MHzでのインピーダンスが3.81-j396Ω、50Ωに対するVSWR=838。
短縮素子なしの(ただの6.3mのアルミ線)場合の3.55MHzでのインピーダンスが2.26-j844Ω、50Ωに対するVSWR=6332でした。

使って見たところ、3.5MHzで追加のマッチングコイルを使わずに八重洲FC-40で整合が取れるようになりました。3.5MHz、7MHzでの電波の飛びは特に変わった感じなし。その代わり10MHzと18MHzの整合が取れなくなってしまいました。10MHzは全然使わないのでまだいいけど、18MHzがダメなのはちょっと痛い。マッチング回路を計算してみるとコイルだけではダメでコンデンサも必要っぽい。
ただ、通常の運用が夜間の3.5MHz/7MHz帯なので、この2バンドが回路の変更なしに切り替えられるのは大きいです。

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