コンデンサによるマッチング（２）

今回コンデンサを図のように並列につなげてマッチングを取ろうとした。でもよく考えるとアンテナのインピーダンスはＲ＋ｊＸなんだから、ｊＸを打ち消すためには-ｊＸをシリーズに入れないとだめだということに気がついた。エレメントを長くした時のリアクタンスが１１４オームだったから、これは容量で１４０ｐＦほどになる。エレメントの両方にバランスしてコンデンサを入れるとなると直列だから倍の２８０ｐＦを両方のエレメントにいれればいいということだろうか。同軸コンデンサーだと３ｍ近くになってちと長すぎる。秋葉原の斎藤電機に高圧のコンデンサを売っているらしいけど、このクラスの容量があるかどうか見にいってみよう。

コンデンサによるマッチング

エレメントは長くなって誘導性になっているから、それを打ち消す容量（コンデンサ）をつなげてやればいい。ということで５Ｄ２Ｖの同軸ケーブルを切ってつなげてみた。５０ｃｍと１ｍのものはそれぞれ容量が６６ｐＦと１３０ｐＦ程ある。結果は、このグラフのようにあんまり芳しくない。多少同調点は上に移動したようにも見えるが、容量を増やしてもそれほど効果がない。

エレメントを長くする（２）

こちらがリアクタンスの周波数特性。共振点でリアクタンスは０になるので、エレメントを長くするとリアクタンスは左に平行移動することになる。７ＭＨｚあたりでの誘導性リアクタンス１１４オームをコンデンサでキャンセルすればバッチリ整合がとれる予定。

エレメントを長くする

まずは放射抵抗を７ＭＨｚで５０オームにするためにエレメントを３０ｃｍ程度長くした。結果、共振ポイントは６．６ＭＨｚになった。７ＭＨｚでは放射抵抗が約５０オームとなり、いい感じだ。もちろんこのままではリアクタンスが大きすぎてマッチングは取れていない。まだＳＷＲは６以上ある。

21MHzでの特性

同じ７ＭＨｚ用のダイポールを２１ＭＨｚ帯（測定は共振点の２１．７ＭＨｚ）で計測した。トップの位置にあるとほぼ放射抵抗50オームで、リアクタンスは０、ＳＷＲは１．０になっっている。しかし、やはり地上高を低くしていると放射抵抗もリアクタンスも上がっていくところは７ＭＨｚでの特性と似ている。５ｍくらいというと１５ｍバンドでは微妙な高さになるが、それでも低くすれば放射抵抗はちいさくなるはずなんだけどね。

ダイポール特性の高さ影響

インバーテッドＶの給電点の高さを変えた時のインピーダンスのプロット。やはり放射抵抗が50オームよりもだいぶ小さい。特に高さを低くすると放射抵抗が大きくなっているところが解せない。低くすると理論的には放射抵抗は低くなる筈なのに、測定値は逆に大きくなっている。

実は、アンテナが設置してある場所の2.5ｍぐらいのところに鉄のフェンスがある。反対側には梨畑のスチールワイヤーもある。おそらくこれらの導電体の影響ではないかと思っているんだけど。

いずれにしても高さを変えても上手くマッチングが取れそうないことが分かった。少し短めのエレメントにしてアンテナを容量側に持って行って、コイルでそれを打ち消すのがいいかもしれないなあ。

ダイポールの周波数特性

ダイポール（正確にはインバーテッドＶ）の周波数を測定した。約5.6ｍの高さに給電点がある。以前調整してあるので、だいたい７ＭＨｚの付近に共振点が来ている。しかし、抵抗分が50オームより小さいのでＳＷＲが２ちょっと以下に下がらない。

アンテナのインピーダンス計測

ダイポールアンテナの分析をするために半波長の長さの５Ｄ２Ｖケーブルを買ってきた。
このケーブルをつなげてやれば空中に上げた状態でもアンテナのインピーダンスが測れるはずである。長さは、ケーブルの中の電波の伝搬速度は真空中より遅いので短縮率をかけて求めるらしい。その短縮率は０．６８（５Ｄ２Ｖ）ということで、半波長といっても大分短くなる計算だ。

ケーブル長＝半波長×短縮率

長めにしてケーブルをカット、片方をショートしておいて、反対側にワンターンコイルをつけた。あとはディップメータで共振周波数を測ってみるだけ。確かにでディップが確認できたので、だいたい７ＭＨｚに共振するようにケーブルをカットしていった。でも気がついてみると随分ケーブルを短くしていることに気がついた。ＭＦＪ－２５９はインピーダンスも測れるので、ケーブルの終端に抵抗を付けてその値を測ってみた。すると８ＭＨｚを越えたあたりで抵抗の値とほぼ同じ値がケーブルの反対側で表示された。明らかにケーブルが短すぎる。結局ケーブル長を１３．１ｍにしたとき、７ＭＨｚでケーブルの反対側で抵抗の値が計測できた。ケーブルの短縮率は、どうやら０．６８よりだいぶ小さく、０．６２くらいのようだ。

それにしてもディップメータの表示って良く分からない。確かににディップするんだけど、それは正しい共振点ではなかったことになる。ワンターンコイルとディップメータのコイルの接近のさせ方などにまだ分からないノーハウがあるんだろうか。とにかく明日はこのケーブルでアンテナのインピーダンスを測ってみようと思う。

アンテナの調整について

７ＭＨｚのアンテナの調整に関して、例のハムのアンテナ技術の本を読んだ。当たり前といえば当たり前のことだが、エレメントの長さを調整するのは、アンテナを目的の周波数に共振させる行為であり、一度調整をしたらそれ以降はエレメントの長さをいじってＳＷＲを下げてはいけないとあった。ダイポールだったら、アンテナの高さや2つのエレメントの角度をいじることによってインピーダンスを同軸にマッチングさせる。それがだめならマッチング回路を入れて無理やりインピーダンスを合わせるしかない。

何となくアンテナの調整というと、エレメントの長さを1センチずつ詰めてＳＷＲを追いこんでいくイメージがあるんだけど、この本によれば、そういうやり方は邪道ということになる。

連休なので、インバーテッドＶの高さを変えた時にどういう風にインピーダンスが変化するのかをもうちょっと調べてみたいと思う。まずは0.5λのケーブルを作って（正確には×0.66倍した長さ）アンテナのインピーダンスを下から測れるようにするところから始めないといけないな。

太陽黒点

今年初の太陽スケッチ。だんだん黒点数も増えてきたいような感じがする。
やっぱりスケッチするならたくさん黒点があった方が楽しいなあ。今回は暇にまかせてコメントもつけました。