10mFMハンディー検討開始 アンテナ検討 MMANAを初めて使用 ⑦
- 2016/04/27
- 12:16
10mFMハンディーのアンテナは2.5m物を選んだ。
2.5m物と3.6m物があったのですが、3.6mはさすがに長すぎて危ないと思い、CB機にも近い2.5m物を選んだ
さらに1/4λになるだろうと軽い気持ちで考えていた、、、
前にも書いた様に、1/4λの場合はグランディングが必要になる。
①ボディーアースでどうにかなるのか？
②アースを考えなくてよい1/2λにできないのか？
③その場合、ケース外にローディングコイルだと格好悪いので中に入れたベースローディングにしたいが、どう設計するのか？
などなど、疑問だらけです・・・
『そういえば、MMANAというソフトがあったな・・』と思いだし、さっそくインストールしてみた、
これで何か見えてくるかもしれない・・
アンテナのシミュレーションとか聞いただけで、『無理無理できない』と思っていましたが、
とりあえず、やってみた。
初めから複雑な設定や応用をすると、おそらく挫折するので、
まずは『2.5mの垂直のアンテナに29.15MHzを乗せた場合のシミュレーション』
に挑戦した。
①アンテナの定義
垂直のロッドアンテナなので、Z1=0, Z2=2.51
ロッドの太い部分は直径12mm、細いところは直径4mなので、中間で直径8mm→半径として4mm設定
本当は、ロッドアンテナ格段（合計10段）に分けて設定するのが正しいのだろう・・
よくわかないけど、Segってのを-1に設定★
給電点は、Z1の始点部分なので、W1B、位相と電圧はよくわからずデフォルトのまま
② さっそく計算
計算条件は、波長に比べてアンテナ高が低い場合は、完全導体グランドでもリアルグランドでも変わらないという
事なので、『リアルグラウンド』とした
地上高は、とりあえず、分からないのでゼロとした。これは、実際のハンディー運用では地上高さ1mになると
思うので、変更しなきゃいけない部分なのかもしれない・・・★
ワイヤの設定も不安あり、、たしかロッドアンテナはステンレスなんだけど、プルダウンメニューに
ステンレスが無い、、透磁率とかが異なるらしいけど、とりあえずアルミパイプとしておいた。
これも後で変更しなきゃいけない部分なのかな・・★
で、計算ボタンクリック！
SWRは1.42と表示されている。 悪くない気が・・・ んｗ
ただ、これはアースがしっかりととられている前提ですよね？たぶん。
ということは、実際にはこうならないのだろうなぁ
地上高をゼロではなくて、1mとかに設定するとどうなるかだな。★
③ 電流の分布はこんな感じ
さて、次のステップですが、まず下記をやってみようと思っている
・ 現状は、アンテナがグランドに立っている状態なので、実際のハンディーを想定して、そのまま１ｍ持ち上げたらどうか？
単純に、地上高を０から１に変えただけ、あとは何も変えていません。
結果、SWRは79265.2となりました。
1m離したことで、アースが無くなったという事でしょうか？★
やはり、1/4λをハンディーに使うなら、アースが必要ということかな・・・
ボディーアースがどこまで利くのかはわかりません。
という事で、次のステップは
・ 1/4ではなく、1/2λアンテナでシミュレーションをする 単純に2.5mから5mにZ2を変えるだけ
計算結果は、
やっぱし、すごいSWRになっている、、けど、先の1/4アース無よりマシな気がする・・・
R=519.274 , jX=-6979.92 という結果、、、どう解釈したらよいのか・・・
R=519.274 , jX=-6979.92、のjXがゼロになれば、共振状態のハズです。
jXがマイナスという事は、リアクタンス成分が多いハズ、ということは、アンテナにインダクタを追加してやればOKという気がした。
・インダクタをアンテナの付け根部分に入れる！そのための計算をMMANAでする！
集中定数というのがそれらしいことが分かった・・
PULSEはコイルを入れる場所、W1Bで第一エレメントの付け根、つまり給電点にベースローディングする
種類は、LC
Lは分からんので適当に5とか入れてみた
Cは無でOK
Q？？？ 分からないのでゼロ、無損失かな？よくわからないのでとりあえずゼロ★
そして実行！！
おや若干数字が良い方向（ゼロにより近い）に動いたような気がする・・・
ということで、このLを変化させてjXがゼロになるポイントを探せばOKと理解した！
手作業でやってもOKなのだが、MMANAには自動最適化の機能が備わっている。
最適化をしたところ、Ｌ（ｕＨ）＝３８．１１でjXがほぼゼロになった
おや、この電流の感じは、1/2λアンテナって感じがする
ということで、
2.5mのロッドアンテナの付け根に38.11uHのインダクタを付けると29.15Mhzで共振するという事が分かった。
というか分かったと思う。正しいのか不安あり。38.11uHのインダクタをどう作るかの課題は先送り★
ただ、抵抗成分は、519.277Ωということで、最終段のローパスフィルタの50Ωと比較すると
1対10の開きがある。これは、計算結果のSWRを見てもわかる。これをどうにかしないといけない。
1対10のインピーダンスマッチングの回路を作ればOKなのかと考えたが、1/2λという電圧給電アンテナの場合、送信波をLC直列共振回路で終端して、そのLとCの間にハイインピーダンスの1/2λエレメントを接続すればOKらしい。 ただし、LCの組わせの際に、このインピーダンスの比率を考慮する必要があるようです。
参考情報
http://blogs.yahoo.co.jp/kurosuke_0422/32940277.html
http://jg1bvx.com/archives/21509
という事で、どうしようか悩んでいたら、なんとMMANAのオプションにLCマッチを計算する機能があるではありませんか！
回路構成をC直列型を選ぶだけ！！
L=0.926μH 、 C＝35.644pF
まじ？簡単すぎて逆に不安・・
念のため、LとCのインプットから共振周波数を計算するSITEがあったので入れてみた
http://keisan.casio.jp/exec/user/1320287966
ｊｘがゼロでないからか、29MHzにはなっていないが、まあだいたい近いからいいかっ
ということで、こんな回路になるハズ、、Lをどう作るのか、、、Cは実際にはどんな値になるのか、QRPでも高耐圧いるのか？など検討しなきゃいけないことは沢山ある。
宿題：
・実際にどんなコイルを作れば良いのか調べる、空芯かトロイダルコアか。
・調整の事を考える必要がある。トリマコンデンサ？コイルのカットアンドトライ？タップ付けておく？
定義ファイル
29MHz Handy ANT
*
29.15
*** ﾜｲﾔ ***
1
0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 5.0, 0.004, -1
*** 給電点 ***
1, 1
W1B, 0.0, 1.0
*** 集中定数 ***
1, 1
W1B, 0, 38.11, 0.0, 0.0
*** 自動分割 ***
400, 40, 2.0, 1
*** 計算環境 ***
2, 1.0, 4, 50.0, 120, 60, 0
2.5m物と3.6m物があったのですが、3.6mはさすがに長すぎて危ないと思い、CB機にも近い2.5m物を選んだ
さらに1/4λになるだろうと軽い気持ちで考えていた、、、
前にも書いた様に、1/4λの場合はグランディングが必要になる。
①ボディーアースでどうにかなるのか？
②アースを考えなくてよい1/2λにできないのか？
③その場合、ケース外にローディングコイルだと格好悪いので中に入れたベースローディングにしたいが、どう設計するのか？
などなど、疑問だらけです・・・
『そういえば、MMANAというソフトがあったな・・』と思いだし、さっそくインストールしてみた、
これで何か見えてくるかもしれない・・
アンテナのシミュレーションとか聞いただけで、『無理無理できない』と思っていましたが、
とりあえず、やってみた。
初めから複雑な設定や応用をすると、おそらく挫折するので、
まずは『2.5mの垂直のアンテナに29.15MHzを乗せた場合のシミュレーション』
に挑戦した。
①アンテナの定義
垂直のロッドアンテナなので、Z1=0, Z2=2.51
ロッドの太い部分は直径12mm、細いところは直径4mなので、中間で直径8mm→半径として4mm設定
本当は、ロッドアンテナ格段（合計10段）に分けて設定するのが正しいのだろう・・
よくわかないけど、Segってのを-1に設定★
給電点は、Z1の始点部分なので、W1B、位相と電圧はよくわからずデフォルトのまま
② さっそく計算
計算条件は、波長に比べてアンテナ高が低い場合は、完全導体グランドでもリアルグランドでも変わらないという
事なので、『リアルグラウンド』とした
地上高は、とりあえず、分からないのでゼロとした。これは、実際のハンディー運用では地上高さ1mになると
思うので、変更しなきゃいけない部分なのかもしれない・・・★
ワイヤの設定も不安あり、、たしかロッドアンテナはステンレスなんだけど、プルダウンメニューに
ステンレスが無い、、透磁率とかが異なるらしいけど、とりあえずアルミパイプとしておいた。
これも後で変更しなきゃいけない部分なのかな・・★
で、計算ボタンクリック！
SWRは1.42と表示されている。 悪くない気が・・・ んｗ
ただ、これはアースがしっかりととられている前提ですよね？たぶん。
ということは、実際にはこうならないのだろうなぁ
地上高をゼロではなくて、1mとかに設定するとどうなるかだな。★
③ 電流の分布はこんな感じ
さて、次のステップですが、まず下記をやってみようと思っている
・ 現状は、アンテナがグランドに立っている状態なので、実際のハンディーを想定して、そのまま１ｍ持ち上げたらどうか？
単純に、地上高を０から１に変えただけ、あとは何も変えていません。
結果、SWRは79265.2となりました。
1m離したことで、アースが無くなったという事でしょうか？★
やはり、1/4λをハンディーに使うなら、アースが必要ということかな・・・
ボディーアースがどこまで利くのかはわかりません。
という事で、次のステップは
・ 1/4ではなく、1/2λアンテナでシミュレーションをする 単純に2.5mから5mにZ2を変えるだけ
計算結果は、
やっぱし、すごいSWRになっている、、けど、先の1/4アース無よりマシな気がする・・・
R=519.274 , jX=-6979.92 という結果、、、どう解釈したらよいのか・・・
R=519.274 , jX=-6979.92、のjXがゼロになれば、共振状態のハズです。
jXがマイナスという事は、リアクタンス成分が多いハズ、ということは、アンテナにインダクタを追加してやればOKという気がした。
・インダクタをアンテナの付け根部分に入れる！そのための計算をMMANAでする！
集中定数というのがそれらしいことが分かった・・
PULSEはコイルを入れる場所、W1Bで第一エレメントの付け根、つまり給電点にベースローディングする
種類は、LC
Lは分からんので適当に5とか入れてみた
Cは無でOK
Q？？？ 分からないのでゼロ、無損失かな？よくわからないのでとりあえずゼロ★
そして実行！！
おや若干数字が良い方向（ゼロにより近い）に動いたような気がする・・・
ということで、このLを変化させてjXがゼロになるポイントを探せばOKと理解した！
手作業でやってもOKなのだが、MMANAには自動最適化の機能が備わっている。
最適化をしたところ、Ｌ（ｕＨ）＝３８．１１でjXがほぼゼロになった
おや、この電流の感じは、1/2λアンテナって感じがする
ということで、
2.5mのロッドアンテナの付け根に38.11uHのインダクタを付けると29.15Mhzで共振するという事が分かった。
というか分かったと思う。正しいのか不安あり。38.11uHのインダクタをどう作るかの課題は先送り★
ただ、抵抗成分は、519.277Ωということで、最終段のローパスフィルタの50Ωと比較すると
1対10の開きがある。これは、計算結果のSWRを見てもわかる。これをどうにかしないといけない。
1対10のインピーダンスマッチングの回路を作ればOKなのかと考えたが、1/2λという電圧給電アンテナの場合、送信波をLC直列共振回路で終端して、そのLとCの間にハイインピーダンスの1/2λエレメントを接続すればOKらしい。 ただし、LCの組わせの際に、このインピーダンスの比率を考慮する必要があるようです。
参考情報
http://blogs.yahoo.co.jp/kurosuke_0422/32940277.html
http://jg1bvx.com/archives/21509
という事で、どうしようか悩んでいたら、なんとMMANAのオプションにLCマッチを計算する機能があるではありませんか！
回路構成をC直列型を選ぶだけ！！
L=0.926μH 、 C＝35.644pF
まじ？簡単すぎて逆に不安・・
念のため、LとCのインプットから共振周波数を計算するSITEがあったので入れてみた
http://keisan.casio.jp/exec/user/1320287966
ｊｘがゼロでないからか、29MHzにはなっていないが、まあだいたい近いからいいかっ
ということで、こんな回路になるハズ、、Lをどう作るのか、、、Cは実際にはどんな値になるのか、QRPでも高耐圧いるのか？など検討しなきゃいけないことは沢山ある。
宿題：
・実際にどんなコイルを作れば良いのか調べる、空芯かトロイダルコアか。
・調整の事を考える必要がある。トリマコンデンサ？コイルのカットアンドトライ？タップ付けておく？
定義ファイル
29MHz Handy ANT
*
29.15
*** ﾜｲﾔ ***
1
0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 5.0, 0.004, -1
*** 給電点 ***
1, 1
W1B, 0.0, 1.0
*** 集中定数 ***
1, 1
W1B, 0, 38.11, 0.0, 0.0
*** 自動分割 ***
400, 40, 2.0, 1
*** 計算環境 ***
2, 1.0, 4, 50.0, 120, 60, 0
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