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2019/06/23

Foldable YAGI Antenna for 50MHz

50MHz折りたたみ式YAGIアンテナを作ってみた。(詳細は後述)元々、5eleYAGIであるF9FTに満足していた。同相給電のスタックシステムもだいぶ使い込んだので素性もわかってきて、これで良いかなぁ、と思っていた。

しかし、この間のALLJA。なんと、秋田まで信号が飛んでいたとのこと。こちらは全く気付かず。どうも、耳が追い付いていないようだ。こちら1エリアは混んでいるから、自分の混変調を含め何とも賑やかだ。それを割り引いても、呼んでいただいて気づかないとは、何とも情けない。

Img_1311
 

こんなことがあったので、重い腰を上げた。あまり時間のない中、とりあえずブーム長を2倍にすることにした。エレメントを1本ぐらい増やしても、大差ないだろう。とりあえず2倍のブーム長にして、エレメントを何本ぐらい並べるのがいいのか検討を始めた。

めんどくさいので、適当に製品をコピーして作るつもりだったが、調べてみるとどうもおかしい。皆さんが良く移動運用で使っているRadix製を見るとブーム長2倍にあたるのは7eleらしい。マニュアルも公開されているから、これをコピーすることにして見たが、調べているうちにどうもエレメント長が長いことに気がつく。めんどくさいが、シミュレーションにかけてみた。どうもおかしい。共振点も低いし、パターンもおかしい。FB比があまりにもない。

これはどうも、このアンテナの構造で先端のステンレス製の髭のようなエレメントにあると睨んだ。これをいい加減に7Φか9Φのアルミパイプでシミュレーションしてしまうのが原因のようだ。ちゃんと、2mmか3mm径の髭にしてシミュレーションしないとダメだ。先端が細いから全体の長さが長くなっているようだ。残念ながら、マニュアルにはこの髭の寸法が記載されていないから、コピーするのは諦めた。この当たりがメーカーのノウハウ(みそ)なのだろう。そんなに、甘くはなかった。

仕方がないので、色々とメーカー製を調べる羽目になってしまった。適当にネットにあった長さを用いているので正確性に欠ける。また、バージョンアップされていることもあるので、以下の内容はそのつもりで見てほしい。

先ずは、C社。短い割には、ゲインもありFB比もいい。欠点は給電インピーダンスが低いこと。10オームちょっとしかない。これではマッチングが難しい。ピンポイントでマッチングを取ることができても、広帯域でマチングすることは無理。もっとも、これを普通のダイポール形式の場合であって、このメーカーも当然承知で、フォールデットダイポールにしている。これだと4倍にインピーダンスを持ち上げることができるので上手くマッチングが出来そう。上手くできている。

Cl6dxx

 

もう一つは、N社。この会社のトライバンダー・アンテナを、私も30年以上使っている。耐久性があって非常にバランスがいい。シミュレーションしてみると、そんなに素晴らしい特性でもない。ゲインも普通だし、FB比もそんない良くない。

先日、ITUを運用したときに、Force12のノウハウを色々伺った。電気的設計はほんの一部分で、ほとんどは構造などの機械設計に時間がかかるという。電気的性能を含めた、機械的耐久性などトータルバランスが重要と言うことだろう。

このN社のアンテナもそんなところだろう。派手さはないが、長く付き合うと味が出る、とか。

A76t2

 

だいたい7m長のアンテナのイメージができた。そこで、素材を探すとシミュレーターについているサンプルの八木のデータを見てみると中々いい。サンプルとは言え、かなり検討された結果のようだ。そこで、全パラメータを最適化してみた。ゲインをちょっと優先して、マッチング、FB比の順でシミュレーションを実行してみた。Core i7のCPUで20分ほどで結果が出る。PC9801時代は夜にRunして、朝に結果が出ているといった感じだったが、何とも凄い時代になった物だ。

結果は、良いものができたがブーム長も7.5mを越えてしまう。F9FTの改造なので、これだとブームが足りなくなってしまう。仕方がないので、ブーム長を固定し、第1導波器、反射器、このあたりの長さ、間隔をパラメータにして追い込んでみた。FB比はあまり良くなくやっと20dBを得る。もっとも、山の上で使用するので全く気にならない。ゲインとマッチングに主眼を置いてトリミングしてみた。

これが最終解なのかわからないけれどそこそこ良いものが出来たと思う。サイドロープだとか、V面の第2ロープだとか、どれがどうなのかわからないが、こんな特性になった。

7ele_f_yagi

7ele_f_yagi_12mh

ちなみに、F9FT(5eleYAGI)のパターンも載せておく。

これは、団子状で使いやすそうだ、コンテストには。短いブームで良くバランスの取れたアンテナだと思う。高々、2dBちょっとを得るのに何とも大掛かりなことか。試しにやってみるものの、やはり5ele程度がちょうどよいのかもしれない。

F9ft_50

 

-・・・-

さて、今回のギミック。ブームを長くするだけならば、そんなに難しくはない。パイプを足せばいい。しかし、7mを超えるブームは取り回しに苦労する。ベランダで調整するにしても、エレメントが軒下に引っかかって大変だ。まして、私がよく利用する移動地は木が生い茂っていて、到底無理だ。

で、今回のタイトルの「Foldable YAGI Antenna」(折りたたみ式YAGIアンテナ)だ。狭いならば、ブームを折りたたんで、広い空間まで持ち上げてから展開しようと思い立った。こんなアンテナは見たことがないが、狭い場所ならではの苦肉の策だ。果たして、こんなギミックがうまくいくかわからないが、検討を始めた。材料はF9FT。これのブームを延長するから、ブームの径は18Φをぴったり挿入できる20Φ(1mm厚)に決まってしまう。これで、7mを支えることができるだろうか。不明なところだらけだが、やってみることにした。20Φのパイプはホームセンターでは手に入らない。仕方がないので、アルミ専門の問屋にあたってみた。個人でしかも1本から分けてくれるとのこと。4mの定尺を2本に切断してもらい、受け取りに行った。御徒町の天野アルミ。3,40年ほど前にアマチュアが良くアンテナ工作のために行っていることを記憶していた。

最近は、筑波に配送センターがあって現物はそこにあるようだが、御徒町の本社でも取り寄せてくれて、購入することができた。会社をちょっと早めに抜け出して、無事受け取ることができた。材質はA6063材。工法は引抜。押出より、精度いいということで、これにしたが、実際はあまり変わらないようだ。引抜は押出より若干高い。それでもホームセンターより割安だし、外側に塗装?がしていないので、導通があってアンテナ工作には都合がいい。

ここで、全部カットしてもらえば、簡単にアンテナが出来そうな気がしてくるが、どうでしょうか。

実際の折り畳みの様子はこんな感じだ。

Img_1309_20190624000401

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HFのアンテナが映り込んでいるので、分かりにくいが。

Img_1317

備忘録で、細部の寸法図を残しておく。

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7eleyagi

 

マッチング特性だ。VNAがSWR計になっている。これも、もったいない。猫に小判。

帯域は広い50-52MHzまでほとんどフラット。ガンママッチのコンデンサーを60pFから44pF(いずれもシルバードマイカ2本の並列)に変えた。バーの位置はF9FTと同じだ。どちらもインピータンスは比較的高い。導波器の長さはシミュレーションよりもちょっと長くなっている。これもF9FTの時と同じだ。エレメントが足りなくなり、7Φの先端に6Φのパイプを12cmほど継ぎ足した。これで、重なり部分を確保している。

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さて、これを実践で試して見ようと思っている。

 

 

 

 

 

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2019/06/05

3D2CR お祭り?

早いもので、もう6月。相変わらず、ブログの更新が進まない。何もやっていない訳ではないが、ボチボチとやっていて形になっていない。

さて、今日は所用があって早く帰宅した。それではと言うことで、熊谷さんが参加している3D2CR。平日でちょっと早く帰ってきたので、聞こえればget出来るかも。久しぶりに、無線機をON。14MHz辺りを聞いて見るが全く聞こえない。クラスターを見るとWから3.5MHzCWでレポートが上がっている。しかし、こんな時間ではJAでは無理。28MHzで国内のFT-8をやったりして、お茶を濁していたが、どうも3.5MHzぐらいしかレポートが上がってこない。しばらくして聞いて見るとJAの猛者たちが呼んでいる。

例のステルス・フルサイズ・ダイポールを展開することにした。まだ明るいが3.5MHzはこのアンテナしか持っていない。しばらくCWを聞くも信号が中々上がってこない。JAの猛者たちが次々に拾っていく。流石!。こちらは数回呼んでみたが取れる気がしない。私のアンテナではそんなものだ。諦めて、夕食へ。

戻ってみると、今度は3.5MHzでFT-8に出ている。こちらはしっかりと見える。こちらも猛者たちが次々に拾っていく。しばらくやってみたが、エレメントの片側は軒下を這うようなアンテナだ。飛ばない!。

そのうち、7MHzのFT-8も始まった。早速、リニアローディングダイポールで数回呼ぶと、こちらは応答があった。ラッキー!。猛者たちは既にやりつくしているのであろう。とにかく、お祭りに参加できたので、満足、満足。しかし、DXを追っかけるのは性に合わない。老後の楽しみに取っておこう!

さらに3.5MHzに戻って、冷やかしで数回呼ぶと、こちらも応答があった。これまたラッキー!!。これで十分満足。週末に聞こえていたらCWでもやってみるか。

早速、ステルスアンテナをしまい込んだ。

 

Img_1281

 

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