LFAアンテナ VUデュアル

 

 

　通常1/2λダイポールを使う八木アンテナの放射器を1λループに置き換えたものをLFA（Loop Fed Array）アンテナというそうです。立体構造となる多エレメントループアンテナと違い、平面なので設営や取り回しは容易な感じがします。この間いろいろと試してきたオープンスリーブですが、ループ型放射器の場合でもデュアル化が可能なのかどうか、可能であればエレメント配置はどのようになるのか、そんなことに興味が涌き、作ってみることにしました。

 

 

　まずは145MHzのLFAアンテナを作ります。ネットにシュミレーションデータが公開されていたので、参考にさせていただきました（感謝）。製作自体はデュアル八木やモクソンアンテナと同じです。角材ブームにロッドエレメントを取り付け、ループ型放射器は銅パイプとミノムシクリップで作りました。ロッドアンテナを8本使い、大きさ的には4エレ八木に近いです。ブームも長めでザックサイドに取り付けることになります。また、上下各４本のエレメントがきれいに揃うように角材を削って加工しました。これがけっこうクリティカルな作業で、見た目だけでなく性能に影響を与えるので気を遣う部分です。

　組み上がってシュミレーションデータの寸法で測定したところ共振点がだいぶ上にあり、バンド内すべてSWR3以上となってしまいました。エレメント材質や太さが違うためデータ通りとはいかないにしても、ちょっと想定外。手ごわい調整が必要なのでは？と不安がよぎりましたが、そうでもありませんでした。反射器と導波器はいじらず、ループ放射器のロッドを少しずつ伸ばしたところメイン付近まで共振点が下がり、SWRもあっけなく1.1前後と良好な状態に落ち着いてくれました。気難しいところはなく、考えていたより素直な特性です。145MHzのLFAアンテナ完成。

 

 

　続いてオープンスリーブによるデュアル化。といっても今回はうまく430MHzに共振してくれるのかどうか？ 共振するとすれば第一導波器の位置はループの中なのか、あるいは前方外側なのか？ 太さ2㎜、長さ33cmの銅パイプを例によってセロテープでブームに貼り、測定を繰り返しました。はじめループの中ほどに貼り付けたところバンド全域SＷＲ2以上。でも、マッチングしそうな感触もあり、少しずつ移動させていったところ、給電部から2cmのところで急にSWRが下がってくれました。上の方に共振点があるようでさらに移動させたりエレメント長を調整してみましたが追い込み切れず、この位置で確定としました。

　その上で、第二導波器の位置を同様に探っていきました。ループ内ではどこもSWRが大幅に悪化してしまいます。結局、ループの前方７cmでSWRグラフがもっとも良好となり、確定としました。第一導波器のみよりも第二導波器を取り付けた方がSWR的には改善します。また、430用エレメントを付けても外しても145MHzへの影響はみられません。これまでの経験からはループアンテナの中に金属類を入れると良いことはないのですが、このケースの場合は違うようです。略図、下記の通り。

 

 

430第一導波器のみのSWRグラフ↑

430導波器2本取り付けた際のSWRグラフ↑

 

　ということで、LFAアンテナのオープンスリーブによるデュアル化、一応の奏功をみました。ただ、SWR的に問題ないとしても両バンドの放射パターンがどうなっているのか、などは不明です。実際に使ってみて何か気づくこともあるかもしれません。

 

 

 

　室内の三脚に設置し145MHzをワッチしたところ、タイミングよく秋田県の秣岳移動局の交信が聞こえてきました（距離約80km）。方角を合わせ51。3エレ八木に換えたところノイズが増えて41。2エレ八木では信号は確認できるもののノイズに埋もれ聞き取れませんでした。145MHzについては悪くない印象です。LFAは欧米で6ｍバンドを中心に人気があって、低ノイズかつFB比と利得に優れるとの評価のようです。ブーム長74cm、重さ220ｇ。自分的には大きめなので持っていく機会は限られますが、時々使ってみたいと思います。

 

 

 

 

 

デュアル八木の改良

 

 

　昨日、大年寺山にて3エレ/4エレデュアル八木を使ってみました。　145MHzに関しては2エレで51の信号が3エレでは54～55に上がり、耳Sでも利得の違いがはっきりわかります。一方、430MHzは4エレのわりに今一つな印象がありました。前作の小型デュアル八木（2エレ/3エレ）よりもほんの少し劣る感じがあります。試しに第二導波器を外して第一導波器のみにすると大幅に信号が悪化。反射器については外しても変化なし。反射器の意味をなしていない？　ということで、帰宅後、反射器の配置と長さを見直してみました。

 

 

　製作時はIC-705のSWRプロット機能を使い、共振点とSWRグラフを見ながら最適と思われる個所にエレメントを配置しました。今回は実際に固定局からの弱い信号（41～51ほど）をベランダで受信しながら、良く聞こえる位置を探っていくことにしました。第一導波器と第二導波器はいじらず、反射器のみいつものセロテープ貼り付け法で探ったところ、どの位置も大きな変化はありません。それでもこれまでの取り付け位置よりも放射器の後方2.0cmで信号が安定するのがわかりました。エレメント長も少し調整しました。第一導波器にしても反射器にしても放射器から近すぎ、これがベストではないようにも思います。オープンスリーブの挙動、よくわかりません。この状態でSWRをプロットしたのが下の写真です。

 

 

修正後の寸法

 

　変更前と比べ上の周波数で少し悪化しているものの問題なし。アナログレピーターに接続したところ、これまでよりSメーターで１～2個上がります。いくらか耳Sの向上も感じられるのでこれで良しとしました。SWRがバンド内ベタ落ち、それで性能を発揮するかというとそうでもなく、かえってSWRのみにこだわると肝心の性能を犠牲にしてしまっている、ということがあるのかもしれません。放射器の寸法も野外での測定に沿って少し修正しました。145MHzの性能は3エレとしては十分手ごたえがあり、使い勝手は悪くありません。防水などさらに手直しが必要かもしれませんが、山ではこれをメインに使おうかと考えています。

 

 

 

 

 

145 MHz 3エレ/430 MHz 4エレ デュアル八木

 

 

　この間、オープンスリーブによるデュアル化を実験的に試してきました。共振という現象の深層に分け入るような面白さがあり、興味深く感じています。製品化もされており、自分が知らなかっただけで以前から普通に使われていた技術なのだろうと思います。比較的容易にデュアル化できる方法にも関わらず、ネットの製作記事やアンテナ製作本にもあまり見当たらないのが不思議です。

 

　さて、いくつかのメーカーから3エレ/5エレタイプのVUデュアル八木が製品化されていますが、どれもブームはけっこう長いです。同様のものでザックにすっぽり入るようなものが作れないかと考え、ブームを50cm程に抑えた145MHz3エレ、430MHz4エレ（放射器共用）のデュアル八木を製作してみました。

 

<製作>

　今回もブームに角材を使いました。軽く、精度が保ちやすく加工もしやすい、間違っても修正がきく、という点でとても重宝しています。固定用には向かないものの移動用なら強度も問題なし。塗装を施せば耐候性も悪くないと思います。製作は先に145MHzの3エレを作り、その上で430MHz用のオープンスリーブエレメントを追加します。145の3エレはネットに公開されていたデータを参考にしました。利得よりも小型化重視です。430用エレメントの反射器と第一導波器はモクソンデュアル化で使ったものを活用し、第二導波器のみ追加。5エレも考えましたがこのブームでは無理があり4エレとしました。ブーム長51cm、重さ175g。エレメント寸法、間隔は調整後に下記のようになりました。

給電部作製

前作（左）と今回のデュアル八木

収納状態

 

<調整>

　145 MHzは上記の寸法がほぼ無調整の状態です。メイン付近でSWRベタ落ち。帯域は広くバンド内1.2以内。430MHz用エレメントは反射器と第一導波器をはじめに取り付け、その上で第二導波器を追加。モクソンデュアル化の経験から放射器からのおおよその間隔の見当をつけ、例によってセロテープで貼り付けて測定を繰り返し位置決めしました。放射器と第一導波器の間隔はわずか1.3cm。追加の第二導波器も33cmの銅パイプを同様に位置決めし1mmずつ切り詰めSWRの良好な寸法となったところで確定としました。オープンスリーブの特性なのか、1mmカットでも変化が大きくクリティカルです。調整の結果、バンド内SWRベタ落ちとなりました。かなり帯域が広いです。

 

 

　なお、第一導波器1本のみでもマッチングしますが、帯域が狭くなりSWRも少し悪化します。430用エレメント3本を取り付けた状態で再度145 MHzを測定したところまったく影響は見られず、これで調整終了としました。

 

 

 

　ベランダおよび室内で受信してみました。弱めの信号で前作の小型デュアル八木（2エレ/3エレ）と比較したところ145 MHz についてはS1ほど強くなり、3エレなりの利得が出ているようです。430MHzは明確な違いというほどのものは感じられず、といったところです。オープンスリーブによるデュアル化、感覚的にだいぶ慣れてきました。エレメント寸法、配置ともほぼ想定したスケッチ通り製作を進めることができました。期待した性能が出るのかどうはこれから。近いうち野外で試してみます。

 

 

 

 

 

小型デュアル八木のモクソン化

 

 

　製作したデュアル八木の145MHzエレメント間隔が28cmで、定型的なモクソンアンテナの寸法に近いということに後で気づきました。これならさほど手間なく2エレ部分をモクソン化でき、大きさも2/3ほどに抑えることができるのでは？ ただ、放射器のサイズも変わってしまうことになり、オープンスリーブで作動している430MHzのマッチングはどうなるのか？ そんなことを考えながら試してみることにしました。

 

　145MHzエレメント部材はロッドアンテナなので、縮めるのみです。横エレメントはモクソンの定型サイズに切った銅パイプとミノムシクリップをハンダ付け。隙間部分には今回もaitendoの4cm樹脂ナットを使いました。隙間1.7cmを確保し固定します。あとはロッドエレメントの上下に挟むだけです。ほぼ定型的な寸法なので145MHzのマッチングは問題なく、微調整しデフォルト以上にベストな状態になりました。一方430MHzは予想通りまったくマッチングが取れなくなってしまいました。下記のような試行錯誤でなんとか事なきを得ましたが、オープンスリーブの難しさも実感しました。

 

横エレメント

前作（左）と今回のデュアルモクソン

 

<430MHｚの調整>

　430用導波器2本の長さを変えればなんとかなるのでは？と安易に考えていたのですが、ほとんど変化ありません。前作と同じように放射エレメントの後ろに反射器を付けてはどうかと思い、32cm程の銅線をセロテープで貼り付け、位置を変え、銅線の長さも変えて測定を繰り返しましたが、はやり同調する気配がありません。何を試してもバンド内SWR3以上。少し甘く考えすぎていたかもしれません。万事休すと思いましたが、ダメもとで導波器を追加してみることにし、放射エレメントと第一導波器の間に銅線を入れてみたところ、ストンとSWRが下がってくれました。放射エレメントとの間隔は1.3cmしかありません。他の導波器2本はこれまでどうりで変更なし。こんなに放射エレメントの近くに導波器を入れて、145MHzの方は大丈夫なのかと再度測定したところ、何の影響も見られません。オープンスリーブの振る舞いというのは一筋縄ではいかないようです。

 

　　　　　　　　導波器３本状態でのSWR ↑↓

 

<使用感>

　本日、大年寺山にてJP7IEL局にお相手いただき、デュアル八木の状態とモクソン化した状態で使ってみました。結論を先に書くと145MHz、430MHｚとも性能的な違いは感じられませんでした。RH770およびナテックの3エレ（430MHｚ）と比較したところ430はRH770で41、デュアル八木およびモクソン化状態で52となり、明らかに信号が上がり変調も力強さが増しました。ナテック3エレとは同等の感触です。145ではRH770よりも少し変調が強くなった感じはあるものの信号自体は変わらずといったところでした。JP7IEL局からのレポートも同様です。手間なく設営できるのはデュアル八木、コンパクトさではモクソン。

 

デュアル八木

モクソン化

 

　今回もっとも興味があったのはオープンスリーブの430でうまく電波が飛んでくれるのかという点ですが、直接給電したアンテナと同様に送信、受信とも問題なく、何か違和感のようなものもありませんでした。145はいずれも2エレなりの性能、むしろ430の方が期待以上という感じでした。オープンスリーブ、なかなかです。どこか捉えどころのない手ごわさはあるものの、短いブームで多エレメント化するなどいろいろ考えられそうな気がしています。

 

 

 

 

 

小型デュアル八木（145MHz・430MHz）

 

 

　モクソンアンテナのデュアル化でふと脳裏に浮かんだのがCQオームのOHM-2243VBという小型八木です。145MHz2エレ、430MHz3エレとして機能するベランダ用アンテナで、以前に購入を考えたこともあります。ナガラ製とのことで重さが1.2kgあり、とても山に持って行けそうになく躊躇しました。ホームページに掲載されている略図をみると430用エレメントへの給電はなく、オープンスリーブとなっているようで、モクソンデュアルと同じ原理と考えてよさそうです。実際どのように動作するのか、モクソンデュアルとの違いは？　そんなことに興味が涌いて略図を参考に自分なりに自作してみることにしました。いつものことながら山で手軽に使えればよい、そんな考え方なので耐久性は考慮せず、軽量化優先で作りました。　

 

 

<材料>

ロッドアンテナ60cm  4本

直径4mmおよび3mm銅パイプ

BNCコネクター

角材1cm×1cm×46cm

樹脂板、丸端子ほか

 

 

　すべてあり合わせの材料です。寸法はOHM-2243VBを参考にほぼ同じに作りましたが、エレメント材質や太さに違いがあり、最終的に調整し下図のようになりました。

 

 

<製作>

　2エレ、3エレであっても八木の場合エレメント間の歪みが出やすいので、今回もブームは角材です。給電部は同軸ケーブルの引き回しを考慮し直結でなくBNCコネクターとしました。前回同様430エレメントは上から差し込むだけの銅パイプ差し込み式を採用。軽量化できる上に手間がかからず気に入っています。給電部（放射器）、反射器、差し込み用銅パイプ（4mm）を所定の位置に取り付けたら補強のため接着材で固定。あとは乾いてしっかり固定されるのを待つのみ。工作は以上です。ブーム長46cm、重さ125g。コンパクトさではモクソンに分があるものの、山に持っていく気持ちになるくらいの軽さには仕上がったと思います。

 

 

 

 

<調整>

　はじめOHM-2243VBと同じ寸法にしたところ、145MHzは問題ないものの430MHzは上の方に共振点がありました。この状態でも悪くはないですが、放射器および430第一導波器の長さを少し調整しました。その結果、145はバンド内SWR1.2フラット、430はメイン付近で1.2～1.3、430.000～436.000まで1.5以下。両バンドとも帯域が広く、モクソンよりも性格が素直というか使いやすそうなアンテナといったところです。なお、430の第一導波器のみでもマッチングするのはモクソンデュアルと同じです。また430エレメント2本は取り付けても外しても145MHzのマッチングに影響はないようです。

 

 

 

 

 

　モクソンデュアルは導波器1本と反射器、このアンテナは導波器2本、ならば反射器を追加して4エレ？ にしてみるとか・・・。まあ、暇を見て追々試してみます。直接給電せず、エレメントの寸法と配置のみで別の周波数帯の電波を乗せてしまう。オープンスリーブによる八木のデュアル化、なかなか興味深く、面白いです。

 

 

 

 

 

 

モクソンアンテナ （145/430MHzデュアル化）

 

 

　FBニュース7月15日号に145MHzモクソンアンテナにエレメントを追加し430MHzにもマッチングさせる方法が掲載されており、興味深く読みました。自分が作った145MHzモクソンアンテナは定型的な寸法ではなく、記事の通りに430用エレメントを追加したとしてもうまくいかないだろうと思いましたが、いつものカットアンドトライで試してみることにしました。

 

　2本の430用エレメントは直接給電するわけでなくオープンスリーブとなっており、給電部まわりや元のアンテナ本体の変更はありません。なので追加するエレメントの寸法や位置決めさえできればよいわけです。はじめ、記事にあった通りの寸法（前方315mm、後方313mm）の銅線をセロテープで貼り付け、位置を変えながら試してみましたが、案の定、同調する気配はありません。前後2本のエレメント寸法を少しづつ変更し、位置（間隔）を変えながら測定を繰り返したところなんとか手ごたえらしきものが得られました。ベストかどうかわかりませんが、備忘録として手書き略図を載せておきます。

 

 

　取付け方法は、角材ブームに溝を付けて4mm銅パイプを接着、上から3mm銅パイプ（エレメント）を差し込む方式としました。ところが、組み上がってみるとなぜかマッチングが取れません。もう一度、銅線で試したところ問題なし・・・？？？　オープンスリーブの難しさなのか、エレメントの長さや位置だけでなく、太さ（金属の体積）も影響するようです。前方エレメントのみ2mmの細い銅パイプに換え、再度慎重にカットアンドトライを繰り返し、マッチングを追い込みました。調整は1mm 単位、クリティカルです。

 

下の2本が430用エレメント

 

<マッチング>

　意外にも前方エレメントのみでも430MHzにマッチングします。共振点はメイン付近にありバンド内SWR1.5以内、この状態でも悪くありません。後方エレメントを追加すると下の周波数からメインあたりまでベタ落ちとなり、上に行くと悪化していきます。145MHzは？というと、ほとんど影響を受けないようです。430用エレメントを外して測定しても同じです。

前方エレメントのみ取付け ↑↓

 

前後エレメント取付け ↑↓

 

145MHz（430用エレメント2本を取付けた状態）

 

 

 

　ということで一応モクソンアンテナのデュアル化できました。簡単そうに見えてそうでもないだろうと予想はしていましたが、その通りでした。430の前方エレメントが後方エレメントより長いのが腑に落ちないところではあります。2エレとして動作しているのか、あるいは145MHz用リフレクターがなんらか作用を及ぼしているのか不明。複数のアナログレピーターにアクセスしたところ送受信とも問題はなさそうです。前回作製した430MHzシングルバンドのモクソンアンテナとの比較などもしてみたいと考えています。

 

 

 

 

 

430MHzモクソンアンテナ

 

 

　FBニュース（7/15号）に145MHz用モクソンアンテナに2本のパラスティックエレメント（給電なし）を追加し430MHzとデュアルで使えるようにする方法が紹介されていました。興味が涌きましたが、それは後回しにして、まずは試しに430MHzモクソンアンテナを作ってみることにしました。ネットで紹介されていたいくつかの製作例を参考にさせていただきました。

 

　このアンテナは2エレ八木のエレメントを内側に折り曲げた構造で、見た目は１ループのような形状となります。とてもコンパクトでFB比にも優れるのが利点とされています。10年以上前に145MHz用は作りましたが、今回430 MHz用を作ってみてあらためて再現性と安定性の高いアンテナと思いました。

 

<材料>

エレメント 3mm銅パイプ 146mm×2本（放射器）、336mm×1本（反射器）

角材（ブーム）10mm×10mm×110mm

プラスチック仕切り板(ダイソー)2個

プラスチック六角ナット40mm×2（aitendo）

塩ビパイプ（三脚固定用）

同軸ケーブル（BNC）3ｍ（秋月電子）

結束バンド

 

 

　すべてあり合わせの材料。エレメントの取り付けに精度が求められるのでブーム素材はパイプではなく角材を使いました。ネットの製作例の通りの寸法ですが、備忘録として手書きの図面を載せておきます。

 

 

<製作>

　エレメントを切り出したらそれぞれ寸法通りに直角に折り曲げ、前後が揃うよう整形しておきます。プラスチック板にエレメントを固定するための穴を開け、角材に接着。ねじ止めの予定でしたが木ネジが邪魔になるのと強度を確保できることがわかり、接着のみとしました。エレメントの隙間部分はこのアンテナの唯一の調整点であり、2cm前後の間隔を保つための何らかの固定が必要となります。つまようじを銅パイプに差し込んで固定してみたものの、強度がいま一つ。なにか良い方法はないかと思いついたのがaitendoから購入していた長さが4cmもあるプラスチックナットで、ドリルで穴を広げて使うことにしました。銅パイプがきつめに入り調整にも具合がいいです。給電部をハンダ付けし、あとはエレメントを結束バンドで固定するのみ。三脚設置用の塩ビパイプを角材に取り付け完成。本体50g、ケーブル（3ｍ）込みで170g。

 

aitendoの六角ナット（4cm）

給電部取付け

 

 

<調整>

　いつものことですが、組み上がって調整に入る時がもっとも楽しみでもあり、緊張の瞬間でもあります。うまく共振してくれるのか、とんでもない周波数に合っているのではないか、SWRは？ フラットなのかシャープなのか？ おおよそアンテナの性質が判明するわけです。この過程で急にやる気を失ったり、あるいはさらに興味が涌いてきたりすることも多いです。

 

　430用アナライザーの持ち合わせがないので 今回もIC-705のSWRプロット機能で測定しました。その結果、無調整の状態でもまずまずのSWRグラフを描いてくれました。バンドの下の方に共振点があるようで、上にいくほど悪化するものの1.5以内。433.000メインで1.2ほど。マッチング自体は取れているようです。上下のエレメント間隔（2cm）を狭めたり広げたりしてみましたが、あまり変わりません。

　ふと、ケーブルの引き回しはどうなんだろう？と気になり、反射器からそのまま垂れ下げるのではなく、後方に離してループを描くようにポールに留めてみました。結果はバンド内ベタ落ちとなりました。だらりと垂れ下げた状態ではエレメントに干渉するようです。ケーブル引き回しは影響大ですね。この点さえ留意すれば帯域が広く扱いやすいアンテナかと思います。

 

ケーブルを垂れ下げた状態↑↓

 

ケーブルを離した状態↑↓

 

 

 

　ベランダでスイスクワッドと聞き比べてみました。信号によってスイスクワッドが良かったり、逆にモクソンが上回ったりで、さほど遜色ありません。送信はまだで数局をワッチしたのみなので何とも言えませんが、悪くはない感触です。手軽に設置することを優先したため強度的な不安はあります。数回使ってみて難点があればリペアを考えてみます。