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同軸コリニアアンテナの帯域幅拡大が再現できた

2017年11月17日 18時52分46秒 | 同軸コリニアアンテナ

先日、帯域幅拡大手法に気づいたと書いたが再現に成功した。

実はこれ6段同軸コリニアでしかも従来手法のアンテナだ。異なる製作法のアンテナで同じ手法で再現出来た。

前回は段間強化の塩ビ付きアンテナだったからどのタイプのアンテナも今後は同じ手法で帯域を拡大できる

[今回製作の6段同軸コリニア]

この周波数特性は下記のグラフの通り。

422.122MHz~439.870HzがSWR2.0以下だ。帯域幅17.75MHzある。

共振点は430MHz付近にあり、高い周波数側に延びている。

Rs、Xsは下記の通り。

429.885~439.878MHzでRs=46Ω,Xs=0.2からRs=48.5Ω,Xs=29.3と少しだけ増加しほぼフラットとなった。

どうやるの?と質問されそうだけど・・

「同軸コリニアアンテナ製作マニュアル」通りに製作すると結果的にこうなることがある!!

さてさて、次は最近嵌っている豚骨ラーメンの記事でも書くか??

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厚木市桜山移動運用 2/2

2017年11月16日 12時09分16秒 | 同軸コリニアアンテナ

同軸コリニアアンテナは、430MHzで他の八木、ループ、メーカ製GPと比べて都市部に於いて少なくとも7-10dBノイズフロアが低い。

当初ループ系ならば同様にノイズが低いのでは?と考えたのだが・・実験してみるとループアンテナもノイズフロアが高かった。

ノイズフロアはラジエータのショート構造が影響している訳ではなかった。

メーカ製GPがノイズっぽいのはHFのバーチカルアンテナと同様の原理だ。では八木、ループアンテナのノイズフロアが高いのはどうして?

色々考えてみたが仰角のビーム幅(主ローブの最大ゲインより3dB低下する幅)が影響しているとしか考えられなかった。

まず、14段同軸コリニアの仰角パターンを見てみよう。主ローブのビーム幅は8°。

では430MHz21エレF9FTのシングルではどうか?ビーム幅は28°でこれはエレメント数や八木・ループにはほとんど関係なく一段ではこんなもの。

水平のスタックでは仰角のビーム幅は変わらない。従って14段コリニアは他のアンテナよりも8/28=0.286

つまり近傍の地表からの電波を受信レベルが5.5dB低いはずだ。逆に言うと都市ノイズも同程度低くなると考えられる。

但し、アンテナの各数値はFreeSpaceに於ける解析値なので実際どうなるか実験しようと考えた。

比較には4段同軸コリニアアンテナを使った。なぜならば下図の通り仰角のビーム幅は24°だからだ。

つまり他のアンテナとビーム幅がほぼ同じ。

これが桜山で4段同軸コリニアと14段同軸コリニアの比較実験を実施した理由だった。

その結果、14段は4段と比較して標高280mでは50km以内の電界強度が5dB程度弱くなることがわかった。

更に25k以内では9dB近く弱かった。

(つまり同程度の利得を持つ八木・ループと比較しても同じことが起こっている)

標高280mで50km先は-0.32°だ。また25kmは-0.64°、10kmならば-1.6°である。

14段同軸コリニアのビーム幅の狭さが確認できた。

これをノイズフロアの実験を行った住宅地の高台標高40mへ換算すると・・

半径3.5km以内の水平面下の信号・ノイズは9dB弱くなる。半径7.5km以内の水平面下の信号・ノイズは5dB弱くなる。

地上高5mの屋根の上では半径1kmの信号・ノイズが減衰されるだろう。

また標高500m以上で16段以上のコリニアを使うと更に近距離の信号が弱くなることになる。

それでも遠距離通信が目的ならば問題ないが。

ノイズフロア実験を行ったラボで最終確認を近いうちに実施して・・報告書にまとめて来年のハムフェアのネタとするか!!

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厚木市桜山移動運用 1/2

2017年11月14日 06時56分42秒 | 同軸コリニアアンテナ

同軸コリニアは都市ノイズの影響を受けにくいことがわかった。

しかしどうして?との疑問が残り、ある仮説を立て4段同軸コリニアと14段同軸コリニアで実験することにした。実験は厚木市にある桜山で行った。

本当はアンテナを設置し易い飯山観音近くの白山展望台(284m)で行う予定であったが、既に無線局が運用中で急遽桜山(280m)に場所を変更した。

白山展望台には偶然にも3局の無線家が集まってアンテナ談義となる。

【アンテナ談義中。同軸コリニアとグラスポールを説明中の私】

 桜山は白山展望台から歩いて15分ほど。山頂のベンチそばにアンテナを垂直設置し430MHzで交信を開始した。

最初は栃木佐野市の局に14段同軸コリニアで声をかける。S3。4段同軸コリニアではS1。

佐野市との距離は約100kmだ。

次は町田局。4段コリニアでS9オーバー。14段でS6。

予想以上の低下だ。お馴染み金沢区の局からも声がかかる。

コリニア4段でS6だ。14段ではS3。

直線距離は25km。現在のロケは海岸際で小高い丘に囲まれているという。なのでビル反射及び地上散乱交信だ。

続いて板橋局から声がかかる。コリニア4段でS3だ。14段ではS6。距離50km。

以上の実験から

●Sが強いアンテナが必ずしも飛ぶアンテナではない

→50km以内では4段同軸コリニアの方が強いが実際には14段の方が遠くへ飛ぶ

●14段コリニアの電界強度(標高280m時)が強くなるのは50kmを越えてから

→近距離ではS2-3(5dB-9dBと考えられる)違う

→上の数字は実はノイズフロアの違いに近いと思いませんか?実はこれを確認したかった。

さて、次回は4段同軸コリニアを使った背景を説明したいと思う。

無理矢理実験に付き合わせてしまった各局、大変ご迷惑をかけました。

貴重なデータを取ることができました。ご協力ありがとうございました。

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同軸コリニアアンテナの帯域幅拡大手法??

2017年11月09日 11時55分46秒 | 同軸コリニアアンテナ

「同軸コリニアアンテナ製作マニュアル」はコリニア製作上の手順と注意点を初心者にも分かり易くまとめたもので既に100名余りの方へ配布を行った。

内容は「同軸コリニアアンテナ研究会」メンバーが製作したコリニアデータと制作方法のコアになる部分をまとめ、更にFAQも記載してある。

何人かの方からは製作のレポートや結果を頂いている。ところで・・

今回はマニュアルに更に追加出来そうな現象を見つけた・・かもしれない話だ。(実に曖昧な言い回し?)

自作の同軸コリニアの帯域幅を広くするのは簡単ではなく通常は2%(SWR2.0の帯域)がやっと。

実は1/2λエレメントが±0.2%以内の長さでバラついていた方が帯域が更に0.5-1%程度広がる傾向にある。

●上記の記述は一般的に言われている事とは異なるかも。

●但しバラつかせると共振点がどこに落ち着くかは予想が難しくなるのは欠点だ

[段間強化タイプの14段同軸コリニア、段間が強化されているので安心してコンパクトに巻ける]

さて本題。最近スタブ調整中に帯域を広げる手法を見つけた気がする。

上記写真の14段同軸コリニアの帯域幅は426.5MHz-443.5MHzで17MHzだ。

通常の2倍の帯域幅がある。帯域内が複同調的となっている。

[帯域幅]

このときのRsとXs。439MHz付近で共振しておりRs64Ωだ。

RL(リターンロス)のピーク一つだとRsを50Ωに近づけられるので帯域幅か?より強い共振か?の選択になるようだ。

かは位相整合部のサイズに関係してるようだ。これまで何度か20MHz近い帯域幅を持つ同軸コリニアを偶然製作できたが・・

再現性が無かった。今回はスタブを付け直して実験したが再現性がありそうだ?!

もう一本作って簡単に再現出来るようなら・・製作マニュアルに書いておくかも。

但し、初心者向けじゃないな。

[スタブ最終調整前の特性、最終的には437MHz付近のコブで共振]

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厚木市白山展望台移動運用 11月5日

2017年11月06日 11時56分42秒 | 山移動

今日は久々に厚木市の白山展望台(標高280m)へ10段コリニアを持って移動運用に出かけた。

眼下には関東平野を望み南西には伊豆大島、そして丹沢山系を背にするロケだ。

この場所は同軸コリニアアンテナの不思議な飛びを体感できる。

果たして今日は?どうだろう。天気は良いけど少し靄(もや)ってスカイツリーは見えず新宿のビル群も霞んでいた。

正面の横浜ランドマークはどうにか見えた。

アンテナは展望台からの眺望の妨げにならないよう左隅に設置。

12時過ぎからポカポカ陽気の展望台でCQ開始。伝搬実験と告げて交信した局にアンテナ形式と出力を確認する。

それを聞いていたある埼玉局がわざわざベランダにハンディ機とヘンテナを持ち出して応答頂いた。

【430MHz10段同軸コリニア】

そして頂いたレポートは、

『通常使用している27x2ではどこへ向けても信号が殆ど変わらなかった。

ヘンテナ(1ele)かつハンディでは富士山向けが一番強い。また音声が歪んでい聞こえる』とのことだった。

実はこの場所、丹沢主峰の直下で富士山は見えない。なので埼玉側からは丹沢主峰の反射と考えられる。

(埼玉からは富士山下側に丹沢山塊が見える)

また音声が歪んでいるとのレポートだったので、丹沢側反射と関東平野のビル反射&地表散乱のマルチパスで受信されていると考えられる。

そしてこの局は北側の山影に入っていると考えた。

他の埼玉局からも富士山向けが一番強いと言われたが・・実は丹沢反射だろう。

同軸コリニアでは山岳?高台移動を行い、

『鋭い指向性を利用してグランドウェーブ・山岳反射・ビル反射・地表散乱をうまく活用し』

不感地域を無くすことも面白さのひとつと言える。これは八木・ループ系とは全く異なる世界だ。

そしてこのような不思議な場所を探す楽しみも提供してくれる。

本日の最大到達距離140km(銚子局)

実験に協力いただいた皆様、ありがとうございました。

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