ヤフーブログが閉鎖する前に移植。SRAのCMC挿入位置の実験

６年前（２０１０．５）に、ＳＲＡでとても参考になる実験をしていた。

この実験は、ＪＨＡにも応用できると考える。

過去の実験を埋没させないために、備忘的に再登録しておく。

すっかり忘れていた自分に歳を感じている。



①は、短同軸をＲＡＤ本体と測定器に接続して、共振Ｆとマッチング調整


②はＲＡＤ直下にＣＭＣを挿入し、その後７ｍの同軸を経由して測定器に接続



③はＲＡＤから７ｍの同軸の同軸を経由してＣＭＣを挿入し、測定器に接続

①と②を比べると②は①の誤差の範囲で調整はほぼとれており、微調整で済む



①と③を比べると③の共振Ｆとマッチングは大幅に変化するので、再調整が必要



この事から、①で本体の共振Ｆとマッチングをとれば、②は微調整で済む、③では本体からＣＭＣ直前の同軸までアンテナを構成している事になり、本体と同軸まで含んだ再調整をしている事となる。


③では、アンテナからＣＭＣまでの間の同軸がボディエフェクトを起こしやすい。

本体調整後にＣＭＣを入れるなら②とする方が共振Ｆの変化が少なく、ＣＭＣ以降の同軸長での変化はＤＰでも経験した同軸長由来と考える。



更に、室内調整をしても周囲の影響を受けており、当然、実際の空間に設置する場合には再調整が必要になるので、室内では荒調整レベルで良いと思う。





【2016.8の追加】

なお、６年前の実験では受信に関しては実施していなかった。

今年、②のパターンに近いANT本体から１ｍのところにCMCを入れて、その後TXまでの長さを７ｍとし受信の実験をしたが、メチャクチャ受信感度が悪くなることが判明。原因は分からない。

ANT本体からもっと離さないとだめなようだ。

【2019.10の知見】

ＳＲＡ本体からＣＭＣまでの距離は、使用するバンドによって異なる。
７Ｍｈｚなら3ｍ、3.5Ｍｈｚなら6ｍは離さないと、ATTを入れたようになり感度が落ちる。
SRA本体から上記の距離で離すことにより、ＣＭＣによる送受信ロスが少なくなる。

ヤフーブロブが消滅する前に移植。ＳＲＡの調整の考察

SRA調整の為の方法であるが、他のＤＰアンテナ型や接地アンテナ型でも使える。

 

A方式でも、B方式でも良いけれども、自分に合った方法でやれば良い。

中央の青色が、とりあえず試作したSRAです。

 

ｊXが読めるアナライザーでRとｊXが５０Ω、ｊX＝０付近なら電界強度計も必ず強く振っている。（当たり前だが）

上のＢ方式で使用するアナライザーは、直接ｊXが読めないクラニシBR系などのアナライザーで、発振周波数表示のオシレータ―代わりにする場合の事です。（この場合も、共振周波数ではR＝５０、SWR＝１付近のメーター表示になるが、ｊX＝０以外ではSWR表示が悪化するはず）

 

 ワイヤー系ＡＮＴなら、長さを加減すれば調整は完了するが、SRAの場合はそうはいかない。

例えば、共振した一番強い周波数が３．６や３．４MHｚになっていたとして、リンクコイルを上下調整をして３．５MHｚに合せてももRやｊXがずれてしまう。

この場合、正しい調整は共振コイルの捲き数を加減しなければならないのだが、面倒くさくなるとついついリンクコイルの位置を上下したり巻数をかえてみたりする。

でも、このやり方は間違い！

面倒くさがらず、共振コイルの捲き数を加減する事。

 （他にはコイルのLを変えずに、Cを変える手段もある）

電界強度計は、リグエキスパートやMFJなどｊX表示するアナライザーを所有している場合は 必須ではないようです。

SRAデュアルバンド（18Mhzと7MHz）用のトランスマッチ

Bパターンで18と7のマッチングコイルを作成した。

一次巻き数は7回。二次巻き数は、18Mhz用のタップが8～9回 に最適部分があった。7Mhz用のタップは17回弱にあった。
7Mhz用の巻き数は、まぁまぁこんなもんかなと思うが、18Mhz用の巻き数が想定外の8～9回で43Ω～75Ωになる。

おそらく8.5回巻きぐらいのところに50Ωがあると思う。

10回巻いたタップは100Ω程度、巻き数を増やせば以降はどんどんUPしていく。(マッチング周波数は当然どんどん下がる··Rの山とjx:0)

それにしても、一次と二次の巻き数のうち、7回分はキャンセル巻きになると考えると、1.5回巻きで18Mhzのマッチングが取れるということ？？

1in2outのマッチングって不思議だ。

 

 

 

 

 

今更だが、SRA用トランスマッチのコイルの巻き方と給電パターン

２バンド用としてどのパターンが最良か。

Aパターンは画期的ではなかった。（-_-;）

BパターンとCパターンは従来のトランスマッチの巻き方で、極性を反対にしてみて良い方を利用していた。どっちが本物かは不明だ。（-_-;）

今までトランスマッチはインダクタンスメインでのインピーダンス変換だと考え、同軸の芯線と網線を入れ替えてみるだけだったので深く考えなかったが、磁束が影響するのかインダクタンスが影響するのか、少し分析してみないと備忘録にはならないな。

 【8/3実験結果　7Mhzシングルで空芯コイルでのトランスマッチング】

Bパターンが一番放射が強い。

Bパターンの特徴

⚪二次コイルの巻き数は少なくてマッチングがとれる。(巻き過ぎるとRが大きくなる)

⚪共振周波数のRのピークとjx0がほぼ合っている。

⚪放射の強さは、2m離した所に同バンドのSRAで、受信はアイコムのトランシーバーのSメーターで50db振っている。

ちなみにCパターンの特徴は

⚪二次コイルの巻き数は多巻きしないとマッチングがとれない。(Rが大きくならない)

⚪共振周波数のRのピークとjx0が合わない。

⚪放射の強さは、2m離した所に同バンドのSRAで、受信はアイコムのトランシーバーのSメーターが40dbなので10db程悪化している。

何度か試したが、受信強度の面でもBパターンが優れている。

同じ巻き数ではBパターンの共振周波数は高めになり、Cパターンでは低くなる。

結論:どちらもマッチングはとれるがBパターンの方がより良い。

Bパターンの磁束は一次と二次で反対向きになっており、インダクタンスはキャンセル巻きっぽくなっているのに、なぜ一番良くなるんだろう？？

 

 

 

 

 

 

SRA18Mhz2本の比較

デュアルバンド用としての18Mhzを2本作って比較してみた。

左側がシリンダー径≒40mm、コイルは撚り単線の密巻き。右側のシリンダー径は≒45mm、コイルはリッツ線で疎巻き(この作り方が良いとされている)。コイルボビンは同径。

結果は左右どちらもSWR1.5～1.5の範囲は135khzあり、2m離れた7Mhz用SRAによる18Mhzの受信で最高59+30dBだった。

これなら、何も高価なリッツ線を使わなくてもいいかな。

 あとは、7Mhz用だが今までに作ったのがゴロゴロしているのでわざわざ作る必要はない。

マッチング回路は新調してみる。空芯コイルにしようか、フェライトを使うか····はてさて。

 

 

最近のSRAマッチング方法について

マッチング方法で性能が左右される。

ロスが多い方法と少ない方法。オートトランスマッチもフェライトコアに巻いた場合と空芯コイルの場合では、空芯コイルのほうが若干ロスが少ないようだ。

フェライトに巻いた場合は簡単、手軽、コンパクトに出来るので、今回はFT114-43材か、もしくは似た性能のフェライトコアで作る場合のノウハウを残す。

調整が取れないときは、同軸の芯線と網線を逆に繋いでみる。

共振コイルとマッチングコイルのンピーダンスの相関関係が重要ポイント。

 

 

 

東北復興アマチュア無線フェスティバル会場にて

2018年3月11日、仙台国際センターで東北復興アマチュア無線フェスティバルが開催された。縁あってJARL宮城県支部エリアにSRAの展示をする事ができた。

ブースに座っている人のニコチャンマークの横に小さく見えるのが18MHz用SRA。反対側の少し離れた所にシリンダー式７MHz用SRA。テーブルの上の右側に平面式７MHzSRA、左側には片方(アンテナ側)シールドのコモンモードチョークが写っている。

 

 

上が1.5Lビール缶をシリンダーにした3.5MHz用SRA、下が直径32cmの平面式3.5MHz用SRA。

来客のほとんどの方々が興味を持ち、いろんな質問があった。

丁寧な説明に心がけたつもりだったが、十分伝わったかなぁ｡｡｡

 

 

 

 

東北復興アマチュア無線フェスティバルへの参加

東北復興アマチュア無線フェスティバルが、3月11日に仙台国際センター展示棟で開催される。

主催はJARL東北地方本部、東北復興アマチュア無線フェスティバル実行委員会だが、怱々たる後援が並んでいる。ちょっとしたご縁があってSRAの展示をする機会を得たが、いつの間にか実行委員にもなっていた。

実行委員として来客のコンシェルジュをしながら、SRAの展示や工作体験も企画しているが、思い通りに出来るかどうか･･･。(^-^;)

ま、なるようにしかならないな。

北海道から、｢ラジオ少年｣さんがいらしてブースを展開されます。今回は青少年のためのキット展示との事でしたが、当局の我儘でいろいろなパーツを依頼したところ、持って来て下さる事になり感謝致します。

  

 

 

空芯トランスマッチのSRA

今までフェライトコアを使ったトランスマッチでマッチングをとっていたが、今回空芯コイルのトランスマッチでマッチングを取ってみた。

諸元
空芯コイル：一次巻き数7回弱、二次巻き数14回強　コイル直径は50mm程度。

巻き数は、画一的なものではないので、本体を作る度に若干の修正作業が発生する。フェライトコアでも修正作業は発生するが、マッタリのフェライトコアより空芯コイルのほうが、よりシビアな感じ。SWR1.5の範囲は60KHz程度だ。

空芯コイルのトランスマッチの方が、フェライトコアより損失が少ないのを期待する。

SRA本体は、リアルゴールドのアルミ空き缶。蓋は閉めている。
コイルボビンはジュースが入っていた硬めのペットボトル空き瓶。
線はLANケーブルのツイスト線をほどいてシングルにした。

コイルの巻きはじめ1巻きをシリンダに重畳させると、若干帯域が広くなる。

共振コイルを40数回巻き、少しづつほどいていって、マッチングトランスの二次巻き線も１5回巻きから少しづつほどいていった結果、

私が持っているMFJ259Bは、ダミーロード50Ωを繋ぐとR＝46Ωを指す。(-_-;)
そしてSWR表示は1.0だ。(^。^)y-.。o○

メーターではほぼ50Ωになっている。(^。^)y-.。o○
そして、SWRメータはご覧の通り1.1弱を指している。(-_-;)

２ｍちょい離れている受信機のSメータは+50dBを指しているから、まずまずだな。

今回は、フェライトコアによるトランスマッチじゃなく、空芯コイルでの実験がうまくいったので良しとする。

 

 

ハムの集いで配布した資料と写真

会場のブースにて

 

2017.9.10ハムの集い

SRA（super rad antenna)の紹介と留意事項

 

動作原理（原理は当局が分かった範囲で説明致します。）

ファラデーの法則を利用しています。　MHzオーダーで励振したコイルに発生する磁束を、シリンダにあてると電磁誘導を起こし高周波誘導電流（渦電流）が発生するのを利用します。　発生した高周波誘導電流を、シリンダから効率よく電磁波として放射するようにしています。

別の考察として、一次側コイルを高周波で励振し二次側コイルをショートすると、二次側コイルに大きな高周波誘導電流が流れます。シリンダはショートしたワンターンコイルとみなせますので、MHｚオーダーの高周波誘導電流を、シリンダから良く放射するようにしているものです。

≪IHクッキングヒーターは、20ｋ～100kHzの周波数で誘導加熱を極めた製品ですが、SRAは共振作用等を使い電磁波の放射を追及しています。≫

 

作り方

１．シリンダは、銅材かアルミ材を使用する。　絶対に鉄やステンレスは使用しない事。

　（銅板を円筒形にして半田付けするか、ジュース・ビール等の空き缶、制汗剤の空き缶でも可）

２．共振コイルのボビンは、ポリプロピレンやPET、塩ビパイプ、紙筒で、シリンダ内径に合う径の物を用意する。

３．共振コイルの種類は、単線か被覆撚り線でも良いが、リッツ線のほうが性能向上を期待できる。

４．シリンダ最下部に共振コイルの線を接続してネジ締めした後、シリンダにボビンをねじ込んで、シリンダと共振コイルの間を開けずにコイルを巻く。巻き方としては、最初のうちは密着巻にするほうが巻き易い。

　（スペース巻きにした方が効率は良くなるが、その場合もシリンダとコイルの一回目巻き部分は密着させる事）

５．1/4λ程度巻けば十分間に合う。解けないようにコイルの巻き終り部分をビニールテープ等で仮止する。
　　(目的周波数よりかなり下に共振しているはず)

６．共振コイルを巻き終わってから、カット＆トライして共振周波数の大体の荒調整をおこなう。
　（ディップメータやアナライザー等で荒調整する）

７．マッチングトランスは、フェライトコア（FT114-43）を利用したオートトランス方式とし、一次５回、二次巻数１０回～１３回程度巻いたところで、一次巻線側に７MHｚの場合では3ｍの同軸とCMC1を接続してから、そこにアンテナアナライザーを接続する。二次巻線側には共振コイルの巻き終りを仮接続する。 　そしてアナライザーで測定しつつ、共振コイルを更にカット＆トライして、目的の共振周波数に調整する。

８．共振周波数を合わせてから、Ｒ＝50Ω、jX＝0になるようマッチングトランスの二次巻線数を解いたり巻き足したりして確定する。

９．共振コイル末端を正式に固定し、マッチングトランスの二次側と正式に接続する。これでアンテナは完成。

後はアンテナ本体やマッチングボックスを固定する支持ツールを取り付ける。（それぞれの環境に合わせて工夫する）

【7MHzの作成例】　一次巻数5回：二次巻き数１２回　巻き数比１：2.4、Imp比１：5.76⇒50Ω：288Ωで、R=50、ｊX=0,　SWR1.0となった。                                  

（巻直すと微妙に違う値になるので、必ず同じでなくても良い。　いろいろな材質のコアで、巻き方、巻き数で試すのも面白い） 

 ★．CMC(※１)は、FT114-43かFT140-43に1.5D2V等をW1JR巻きで15～6回巻き付けて作成する。（より大きなコアでは、適宜作成）

★．ﾏｯﾁﾝｸﾞBoxからCMC1までの同軸の長さは、目的バンドの1.5/20λ程度とする。

★．ANT設置は、①屋根より出来るだけ高く設置する。　②同一バンドのANTを近接させない。　③金属類を近接させない。　④濡れると性能が悪化するので、防水用カバーを用意する。　

★．外設置する時、再度微調整する必要があるので、外と家の中を何度か往復する事となり、根気が要ります。

 ※１　CMCは、コモンモードチョークの略号です。

 

 

 

系統派生した「High　Level　Joke」アンテナの紹介

 スパイダーコイル式平面アンテナ（Ｈigh Ｌevel Ｊokeアンテナ）

動作原理を踏襲していれば、放射器形状がシリンダでなくても、さまざまな形状が考えられます。

スパイダーコイルや、ループアンテナの中空になっている部分に放射板を取り付けて、共振コイルからの誘導電流が発生出来れば良いはずです。　常識的には、放射板を貼る事でコイルのインダクタンスが相殺されてアンテナにならないだろうと思うでしょうが、さにあらず！ 効率は、上手に作ればシリンダ方式とほぼ同じになります。結構聞こえるし、そこそこ飛んだので、遊べる試作品として紹介します。

 

作り方

スパイダーコイルの中のスペースを大きくとって共振コイルを巻き、コイル内側に放射板を貼ったものです。

スパイダー枠は９羽、11羽、１３羽程度。　共振コイル長は、1/4λ程度も巻けば目的周波数より低めに共振するので、カット＆トライします。

（放射板に大きな穴を開け、スパイラルコイルを内側に巻くタイプもあるが、スパイラルコイルを巻き付けて固定するのが難しい。）

○　トランスマッチの方式はＳＲＡと同じですが、接続は放射板とスパイダーコイルの巻き始めの箇所におこないます。

（巻き終りでも良いが・・・巻始め接続のほうが、共振周波数を調整するときに少し余丁を長めにしておけば、巻き足したり、逆巻が楽に出来ますので便利です）

○　フェライトコアトランスマッチは、基本的にFT114-43材を使いますが、手持ちのコアを使って試すのも面白いです。２次巻き数を増やせば共振周波数が若干下がり、巻き数を減らせば共振周波数が若干上がります。

 ※　今までの経験値だと、巻き数は１次側を５回巻きで、２次側は12回～15回。巻き数比 は1：2.4～1：3、Ｉｍｐ比は1：5.76～1：9くらいです。
１次側５０Ωとすると、50：288　～　50：450　くらいでベストポイントがありました。　共振コイルもマッチングトランスも巻き直す度、多少変動します。（共振コイルやマッチングトランスは、丁寧にしっかり巻くことが、このANT作成の第一歩です）

ただし、目的バンドと、使うフェライトコア材質によって巻き数は変わります。（いろんなコアと巻き数で試すのも面白いです）

○　目的の周波数に共振させるには、アナライザーで、High Level Jokeアンテナのコイルの巻数を足し解き（逆巻）しながら、トランスの２次巻数も解いたり足したり加減します。当然ですが、R=50、jX=0、SWR1.0に近づくほど性能はUPします。結構デリケートで、測定数値の良し悪しがそのまま放射効率に反映しますので、しっかり合わせるのがコツです。　　(ここが重要ポイントです。表ページのSRAも同じです)

※　 でも最初は、神経質にならなくても良い。（室内で実験すると、周囲の浮遊容量が影 響して共振周波数は下がる傾向です）

○  SWRは、下1.5～上1.5迄の帯域は、放射板に共振コイルを重畳させると広くなりま す。（重畳させないと60～80KHｚ程度、させると約1.5倍）

ただし、重畳させた分インダクタンスが相殺され巻き数が多くなるのと、共振調整が難しくなるので、２～３回巻きを目途にします。

○　同軸ケーブルには、ANT側とリグ側の２箇所にCMCを挿入します。

7MHzの例では、マッチングトランスから約3ｍ※１　の箇所と、リグの出力コネクタのすぐ近くに挿入します。

※１　目的バンドの波長の1.5/20λ程度とし、マッチング部から離れた箇所にCMCを挿入する・・・表ページのSRAと同じ）

○　放射板サイズは、バンドにより加減します。現在実験中なので、適正サイズは未確定。（3.5Mhzは直径約20ｃｍ、14、18Mhzで約10ｃｍです。）

調整箇所のまとめ（SRA、High level Jokeアンテナ共通）

 

 

ＳＲＡとHigh Level Joke用LCマッチの種類

JA7CWI　OM　　　　　　　　　　初版を修正しました。

全体構成で示した調整ポイントです。

①は、コイルを巻いた後、目的周波数（バンド）に大体の共振周波数を合わせます。（大胆に共振コイルをカット＆トライして下さい）

②は、マッチングトランスを繋ぐと、インダクタンスが増えるため、共振周波数が若干下がりますから、共振コイルを調整。

③は、３ｍ（7MHzの場合）の同軸とCMC１を繋ぐと、同軸分のキャパシタンスが増えて数百KHｚくらい共振周波数が下がります。

②と③を接続してから、本体の共振コイルとマッチングトランスを調整し、共振周波数、Ｒ、ｊX、SWRをしっかり整合させます。

（室内調整しても周囲の浮遊容量により、外に出せば若干変動があります）

後は、任意長の同軸を繋いで外設置して微調整です。（アンテナ高によっては本格調整が必要になる事も有りますが）いずれにしても、外と室内を数回往復する事になるので、忍耐ですよ。

 

次のステップ、LCマッチの方法です。

詳しい説明は、アイボールで懇話会の時にでも。(^^)/

と思いましたが、メールのとおりでどうも怪しくなりました。 

 

 

 

18MHz用7条撚りリッツ線巻きのSRA

作って早速聞いたら、バンド中賑やかでうるさかった。

マッチングトランスのコアは、PC用ケーブルに一体化していた性能不明コア。

自作7条撚りリッツ線で巻いたシリンダ式SRAの制作

しばらくぶりにシリンダ式SRAを作っている。

コイル用の線は、自作リッツ線。

シリンダはジュースのアルミ空き缶。

これで７MHｚ用。SWR1.5⇔1.5の帯域は115kHzある。

一度ほどいて再度巻いたらSWR1.5⇔1.5の帯域は110kHzになった。

ことほど左様に、かなり繊細である。巻き方ひとつで結構な違いになることもあるし、とてもデリケートなアンテナだ。

丁寧に丁寧に作る事が肝要。

リッツ線で巻いたら、コイル長が7ｍ少々とかなり短くなった。という事は、キャパシタンスが増えたという事か。密巻きにしたからかな。スペース巻きだともう少し長さが必要になるかもしれない。

 

 

 

 

 

 

昨晩は中央アメリカKPの局が聞こえていた？！

昨晩は、7MHzで中央アメリカのKPの局がノイズスレスレに聞こえていた。１か２か４か５かよく分からなかった。大阪のおんちゃんとのQSOをタヌキワッチ。

 

それにしても、空のコンデションが変なのか？こんなちっぽけなゴクリのジュース空き缶SRAにKPあたりの声が飛び込んでくるなんて。

 コイルを巻く前の素材。（ゴクリの空き缶+干物が入っていたボトル）2組作ったうちの残りの一組

空が変なのか、SRAがすごいのか・・・・(-。-)y-゜゜゜

 

それより少し前にこちらは、愛知県弥冨市の局と交信。Ｍｙ59とhis59+20でとてもよく届いていた。

打ち上げ角が高くなるのを期待して

ジュースアルミ缶をシリンダに利用した。

コイルボビンは最初ペットボトル空き瓶で試作してみたが、ピッタリはまってホドホド良い硬さのものがなかなか見つからなかった。

100均でジャストフィットするボトルを見つけた。3.5MhZ用のコイルを巻いたところ。

　

 ホ