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zoom RSS VCHアンテナを妄想する

<<   作成日時 : 2015/11/22 18:47   >>

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今週も忙しい、そこで、来年に向けて、外部に出すアンテナを考えています。小さくて、そこそこの性能が期待できるアンテナとして、VCHアンテナがあります。特徴は、1/2λのエレメントをコイルで短縮して、インピーダンスが低下したのを、オフセット給電で、マッチングをするのがコンセプトのようです。
形状は
画像

今考えているのは、80m、40m、30mまでをカバーする広帯域アンテナです。マッチング調整には、ローディングコイルをリレーで切替えることを妄想しています。コイルは、2階のベランダから突き出した箱の中に押し込めるつもりです。当面は、ペットボトルにアルミ線を巻いた物で実験を始めようとしています。
アンテナの基本構想は、トップエレメントに、ホームセンターで売っている、φ15mm長さ2mのアルミパイプに、釣具店で仕掛け用のステンレス棒(φ1mm50cm)を3本使った、容量冠を付けています。ここからベランダまで、φ3mmのアルミ線を伸ばして、ローディングコイルに接続します。コイルから下のエレメントは、アルミ線を2mで給電部まで降ろします。給電部のグランド側は、3.4mのアルミ線です。調整は、適当な周波数で、インダクタンスを合わせて、グランドラジアルの位置を調整してSWRを下げます。コツは、7MHz辺りで、インピーダンスの実数部が最低となるようにすると、下限と上限で、も実用範囲のSWRに入ります。

VCHアンテナの原点を計算してみると、よく考えられた寸法になっています。調整は、グランドラジアルの展開方法に大きく依存するようです。コイル無しで共振する周波数近辺では、調整が厄介なので、使う周波数で共振しない長さのエレメントの組合せと、ローディングコイルの組合せを見つけるのが楽しいと思います。

MMANAのファイルは

80m to 30m VCH antenna
*
7.05
***Wires***
7
0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 2.0, 0.0075, -1
0.0, 0.0, 2.0, 0.5, 0.0, 2.0, 5.000e-04, -1
0.0, 0.0, 2.0, -0.25, 0.433, 2.0, 5.000e-04, -1
0.0, 0.0, 2.0, -0.25, -0.433, 2.0, 5.000e-04, -1
0.0, 0.0, 0.0, 0.0, -1.8, -1.0, 0.0015, -1
0.0, -1.8, -1.0, 0.0, -1.8, -3.0, 0.0015, -1
0.0, -1.8, -3.0, 0.0, 1.5628, -3.5, 0.0015, -1
***Source***
1, 0
w6e, 0.0, 1.0
***Load***
1, 1
w5e, 0, 18.48, 0.0, 100.0
***Segmentation***
800, 80, 2.0, 2
***G/H/M/R/AzEl/X***
1, 6.0, 3, 50.0, 120, 60, 0.0

ローディングコイルによる、共振周波数は
画像

0.25uH以下のステップであれば、全ての帯域で、SWRが1.5以下になる設計です。
効率を見て判るのは、7MHz以下の周波数は急激に利得が低下しているので、おまけです。
コイルをショートすると、20m(14.2MHz)で共振する長さを選んでいます。給電インピーダンスは、60Ωから41Ωの範囲に納まる最小のサイズを決定しました。

本来のVCHアンテナは、ローディングコイルをなるべく高く上げて、効率を落とさない範囲で検討すべきと思うのですが、ちょっと邪道な方法で、受信を中心に考えてみました。
14MHz以上のアンテナはフルサイズでの設計も可能なので、別途考えます。

例えば、ベランダに取り付ける、15m用の垂直偏波ダイポールアンテナです。
画像

幅2.5m、高さ1.34mのオフセット給電ダイポールです。周りの影響を利用して利得の低下を抑えるように考えています。ダイポールアンテナは、展開高さを、1/2λ以上に上げないと大地の影響が特性を大きく変えるアンテナです。
簡単な構造の割りに、調整が難しいと感じています。

このベントダイポールのMMANAファイルは

15m vertical vent DP
*
21.2
***Wires***
5
0.0, 0.06, 0.0, -0.0, -1.25, 0.0, 0.0015, -1
-0.0, -1.25, 0.0, -0.0, -1.25, 1.34, 0.0015, -1
-0.0, 1.25, 1.34, -0.0, -1.25, 1.34, 0.0015, -1
-0.0, 1.25, 1.34, -0.0, 1.25, 0.556, 0.0015, -1
0.0, 0.06, 0.0, 0.0, 1.25, -0.0, 0.0015, -1
***Source***
1, 0
w5b, 0.0, 1.0
***Load***
0, 0
***Segmentation***
800, 80, 2.0, 2
***G/H/M/R/AzEl/X***
1, 2.0, 3, 50.0, 120, 60, 0.0

送信に使う場合は、できるだけ高くして、感電しないようにしてください。
高さを変える場合は、寸法を再検討してください。調整のコツは、設計の高さと異なる条件では、調整高さで再計算して、それに会わせて調整(大抵は中心周波数が低い周波数に移動する)してから、実際の高さに上げてください。

今回は、妄想のみでした。

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