Max Rod Craft Blog

Max Satohの工作に関するブログ

Comming back, Super Radiation Antena, MV style! スーパーラド再び、MVスタイルで!

2022年11月25日 | アマチュア無線
スーパーラド、全容がほぼ理解できたと思われるのでご紹介する。

結論からご紹介すると、こんなアンテナです。

私の自作アンテナ、調整済みのスーパーラド・MVタイプ・ディスク付きのnanoVNAの画像(左)をご覧ください。 容姿は写真(右)です。 室内窓際に置いた状態で、7MHz 50W出力にて北海道から九州、韓国までカバーできています。

R=50Ω、X=0Ω、に調整済みで、VSWR=1.1以下の帯域幅が1MHzあります。
VNA画面のVSWRグラフの縦軸の1目盛は0.1です!!
7MHzのCW、SSBの交信が室内設置で、VSWR<1.1 以下でチューナー無しに行えます。 40m波長のアンテナの大きさが、たったの1mです。
写真の状態は、アンテナ本体は周波数7.500Mhzにて共振しています。 少しだけメインコイルを巻き足せば、VSWR最低点(共振周波数)は左に移動し、完璧な状態となるでしょう。 でも、この調整で十分です。
アパマンハムのベランダ設置で十分に機能します。 自作も簡単です。

  

スーパーラド、MV(マイクロバート)、4段純伝送線路トランスの構造は次の5種類のアンテナの結線図を見ると理解できます。  
結線図上で右クリック「新しいタブで画像を開く」にすると大きくして見られます。



結線図の説明:
① スーパーラドアンテナ
リンクコイルによるインピーダンスマッチングがオリジナルのスーパーラドの構造です。 リンクコイルによる並列共振回路で共振した信号をメインコイルに相互誘導で導き、メインコイルは磁束を生成しシリンダ上に渦電流を発生させます。 この際、リンクコイルとメインコイルは1次コイル、2次コイルのトランスとしても働くので、電圧電流を増加させる効果があります。 渦電流となったRF電流はシリンダ上を流れ、シリンダから水平偏波の電磁波を放出します。 この磁束をシリンダではなく、ディスクで受けるタイプのものがディスク式のスーパーラドということになります。
並列共振の状態をnanoVNAで表示させると左端の画像のようになります。
共振周波数とVSWR最低点は一致していません。 これを一致させるようにインピーダンス整合を行うと一致するようになります。 
スーパーラドが世に紹介された頃にはnanoVNAという便利なアナライザが無く、ディップメーターや周波数系、信号強度計、SWR計、といった個別のツールが必要でしたが、現代ではnanoVNAが一つあれば簡単にアンテナ調整ができるようになりました。
2010年代のスーパーラド製作記事には、このような背景での記述が多いため、現代のアンテナ自作ファンにとっては分かりずらい点が多いのです。 
また、スーパーラドは調整が難しい、という誤った理解もこの頃の調整記事が多い所為だと思います。 nanoVNAが一つあれば簡単に調整できます。
このアンテナは水平偏波の電磁波をシリンダから輻射・受信します。
VSWR1.2以下の帯域幅は他と比べ150kHz程度とやや狭いです。

②4段純伝送線路トランスによるインピーダンス整合のスーパーラド
①のリンクコイルを取り外して、メインコイル下端を4段純伝送線路トランスに繋ぐと、この状態を得られます。 共振回路は開放型LC直列共振となります。 メインコイルを流れるRF電流は自己誘導により磁束を発生させます。 磁束はシリンダ上に渦電流を発生させ、これによりシリンダから水平偏波の電磁波を輻射・受信します。 nanoVNA画像は2番目の画像のようになります。 
直列共振では、R=50Ω、X=0Ωとなる点でVSWRが1.0となります。 その点が共振周波数となります。
VSWR1.2以下の帯域幅は200Khzと広めになります。

③MVマイクロバートアンテナ
このアンテナは、一定長の給電ケーブルをカウンターポイズとして働かせる1/4波長の垂直モノポールアンテナです。 作り方は、別項MVアンテナの製作記事に詳しく書いてあります。 共振回路は開放型LC直列共振です。
アンテナ部の構造としては、コア直径、シリンダ長さ、コイル長、等は違いますが、②のスーパーラドと同じ構造です。 メインコイルは長い(この例では1m)シリンダにショートしており、シリンダと接するように配置します。
このアンテナは垂直に立てて使う場合は、垂直偏波となります。
nanoVNAでの波形画像は2番目の写真のようになります。
VSWR最低点が共振周波数となります。 R=50Ω、X=0Ω、となる点です。
帯域幅は150KHzとやや狭いです。

④4段純伝送線路トランス式MVマイクロバート
③のMVのカウンターポイズ(同軸ケーブル)をカットし、4段純伝送線路トランスに繋いだMVです。 4段純伝送線路トランスは6mの同軸ケーブル、CMC、1mの同軸ケーブルの順に無線機に繋ぎます。 共振回路は開放型LC直列共振です。
MVとの違いは、4段純伝送線路トランスにより、VSWR1.2の帯域幅が1Mhz近くまで広がることです。 3番目のnanoVNAの写真です。
偏波は垂直偏波です。 メインコイルには自己誘導による磁束が生成されシリンダ上に渦電流を発生させると考えられます(妄想かも)。 あるいは、メインコイルに短絡したシリンダ上にワイヤ系のアンテナと同じように、電圧・電流による電磁波輻射の原理が作用していると思われます。

⑤ディスク付きMVスタイルスーパーラドw/4段純伝送線路トランス
④のMVスタイルスーパーラドのシリンダ上にディスクを配したアンテナです。 なんとVSWR1.1以下の帯域幅が1MHzにまで調整が出来ました(写真4右端)。 これで室内から50W出力で北海道から九州までCWでもSSBでもチューナー無しで、RS=55~59でQSOできています。
このアンテナでは、(妄想として)垂直偏波と水平偏波の電磁波を送受信できると期待しています。
開放型LC直列共振、自己誘導による磁束生成、渦電流、RF電流による電磁波輻射と働きます。

40m波長のアンテナがたった40㎝、とか、1mとかで、なおかつ室内やベランダに設置できる、なんて、夢のアンテナですよね。 ただ、40m長、20m長の1波長、半波長の本格的ダイポールには及びません、ハイ。
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CW モールス語を理解するためには

2022年11月25日 | アマチュア無線
モールス通信、特に受信の上達には様々な段階があるのだと思う。
モールスも言語の一種なので、言語を覚えるのと同じ経緯をたどる必要がある。

こどもが言葉を覚える段階とモールスを覚える段階は同じだと思う。 例えば・・・

赤ん坊のころ: ”あ~”、だとか、”う~”、だとかの音声を体で覚える。
ついで幼児期以降:ひらがな、カタカナ、漢字、などを頭で覚える。
小学校以降:話ことばや書きことばを頭で覚えていき語彙を増やしていく。
その間:話ことばは耳で聞いて、耳で覚えていく。 この際、音=意味の対応が自然に頭に入っていく。

モールスでは: ”・ー”は”A"、だとか、”ー・・・”は”B”、だとかを頭で覚える。
次に:CW語を頭で覚える。 GM、OM、RST、599、QSB、QRM、QRA、QSO、等々
更に:文章を頭で覚える。 ラバースタンプ、CW語を自分で並べて覚える。
自分で打電して頭と耳と目で覚える。

次の段階がなかなか難しいんだが、結局は聞いて覚えるしかない。
幼児期以後の言葉も、何度も何度も聞いたりしゃべったりすることを繰り返し、単語、語彙、意味を体で覚えていく。

モールスでも、何度も通信を聞いて、その中によく出てくるCW語、GM、GA、DR OM、UR RST 599、73、TU、QSO、QRL、等々、何回も何回も聞いて、CW音声=意味 の関係を体得していくことしかないように思う。

それまでの間、デコーダーの表示を見つつ、耳を鍛えるのは良い方法だ。 それを繰り返すことで、CW音声=意味、の対応を自然に体得していくのが、実践的で、実際に通信をしながら訓練を進められる。 聞くのが不得手で実践を躊躇する段階では、是非デコーダーを使って実際に通信を繰り返すことが上達の秘訣だと思う。 そこに飛び込むには、多少の勇気がいるが、1~2度やってみると自信がついてきます。

こんな時には:
デコーダーが途中でうまく働かなくなった:
ノイズが入ったり、混信や、相手の打鍵スピードが大きく変わったりするとデコーダーは働きません。 焦ります。
そういう時は、メモリー機能があるなら、言い訳の電文を記録しておき、さっさと打電して退去します。 メモリー機能が無いなら自分で言い訳を打電して退去します。 平気で退去できるようになれば、すごい上達です。

例: HR QSB QSB QRT QRT  CL 73 VA TU E E

目でも頭でもなく、音声=意味が自然に理解できるようになれば、もうデコーダーは卒業ということになります。 ぐわんばりませう。
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