たまにはお勉強 スタックを作ってみたら・・・。

　アンテナを調整して上げた機会に、アンテナのスタック方法とスタックケーブルの
動作・作製について勉強し直したので（本当はチョッとだけね）さわりだけ紹介した
いと思います。
　又、併せてアンテナのインピーダンスと同軸ケーブルのことも載せておきます。
知ってる人には、「何だ今更」てな話ですが私の備忘録的なものですので勘弁して下
さいね。

１　アンテナのインピーダンスについて

　　　アンテナのインピーダンスって５０Ωに決まってんじゃんって思うところです
　　が、アレは各アンテナメーカーがお客さんが商品を買ってきてすぐ繋いで使える
　　ようにしているだけですから、皆さんがもしアンテナを自作して使う場合、アン
　　テナのインピーダンス（固有インピーダンスと言いますが）がそのまま５０Ωだ
　　と言う幸せな人はほとんどないと思います。

　　　アンテナを自作される方も多いと思いますが、ＳＷＲのみを気にして、アンテ
　　ナ本来の性能を充分発揮していない様な事例もあるようですね。
　　　最近は、アナライザーも普及していますのでＳＷＲは割と簡単に把握すること
　　はできますが、アナライザーで同時に表示される数値例えばＲ（固有抵抗）とか
　　jＸ（虚数）とかは「ふーん」とスルーされることが多いような気がします。

　　　昔はアナライザーなんてものはありませんでしたので紙で計算するのがほとん
　　どでした。
　　　せいぜいＳＷＲ計とにらめっこ、エレメントを調整するにも長いか短いかさえ
　　判りませんでした。

　　そんな少し昔に戻った話しから始まりますが、我慢してお付き合いください。

（１） 同軸ケーブルの特性インピーダンス
　　　我々が今使っている同軸ケーブルは５０Ωですよね。
　　　でも、テスターで測っても５０Ωじゃないですね。
　　　芯線、網線毎に測ると導通してますから０Ω、芯線－網線で測ると∞になりま
　　　すね。
　　　　もともと同軸ケーブルは高周波を流す為のものですから形で言うと



　　　てな感じです。ケーブルの中にＬ（リアクタンス）Ｒ（抵抗分）Ｃ（キャパシ
　　　タンス）の成分が有りますのでここに高周波が流れると

　　　　ＸL=２πｆＬ
　　　　ＸC= １／２πｆＣ
　　　
　　　インピーダンス（単位はZ）はZo= √Ｌ／Ｃ　となります。


　　　LCRメーターで測ると確かに５０Ω近傍に成りますが、面倒なので飛ばします。
　　　要は、同軸の中を高周波が流れるとLの値とCの値が変化しますが、その両方
　　　の値を計算すると常に５０Ω近傍に成ると言う事です。


（２） アンテナのインピーダンス
　　　アンテナのインピーダンスについてですが、昔アナライザーが無い時代はスミ
　　　スチャートと言う紙（グラフ？）を使ってました。


　　　この図で横線上１のところがインピーダンス５０Ωになります。
　　　固有抵抗のみで、ｊＸ分は０です。これが理想形なんですがなかなかそうは行
　　　きません。
　　　皆さんご承知のＧＰアンテナとかＤＰアンテナとかはインピーダンスが３６Ω
　　　とか７２Ωだと言うのは、試験の時覚えたと思います。

　　　　自分の使いたい周波数に同調していて（Ｘが０）虚数分（ｊＸ分）が０なら
　　　ば、後はトランスでも巻いてインピーダンスを５０Ωにするだけですが虚数が
　　　あるとインピーダンスが暴れるのでなんとかしなければならない訳です。

　　　　ただ、虚数がＬ方向かＣ方向かがわかりますのでそれを打ち消す方向に処
　　　理してやればいい訳です。

　　　つまりコイルを挿入したりコンデンサーをかまします。
　　　これで皆さん大好きなＳＷＲが１に近づく訳です。
　　　　せっかく図を示したので一つ例題でもやってみましょう。
　あっ、そこのお兄さん、計算させられると思って逃げる用意しちゃダメでしょうが！

　　　◎　例題
　　　　　あるアンテナ　Ｚ＝７５+２５ｊＸの負荷を５０ΩのフィーダーでＲＩＧ
　　　　につなぎました。
　　　　　ＳＷＲはいくつになるでしょう？

　　　　　回答例　　　Ｚ＝７５+２５ｊＸ　を正規化（接続する回路のインピーダ
　　　　　　　　　　ンスに合わせる）とこの式を５０で割ってＺｏ＝１．５+０．５
　　　　　　　　　　ｊＸとなります。
　　　　　　　　　　　このＺｏを表にプロットします。
　　　　　　　　　　　　値を付けた点から１を中心とした円を書きます。この円の
　　　　　　　　　　横線との交点の右側がＳＷＲです。この図ではＳＷＲ２ですね～。
　　　　　　　　　　気にする人は熱が出ますね。
　　　　　　　　　　私的にはへっちゃらですが・・・・。

　　　例題に付き合ってもらったので、裏技をコッソリ教えますよ。
　　　　その１
　　　　　良くＳＷＲはアンテナの付け根で測った数字が正確だ、と言いますが、
　　　　タワーのテッペンまでＳＷＲ計を持って行く訳にもいきません。
　　　　　そんな時は、ＲＩＧからアンテナまでの同軸ケーブルの長さを１/２λに
　　　　するとアンテナ直下のＳＷＲと同じ値が測れます。
　　　　　但し、実寸はケーブルの短縮率を掛けるのをお忘れなく。
　　　　　１０ｍＦＭの場合では、３００／２９．２／２×短縮率　　例えば５Ｄ-
　　　　２Ｖならば０．６７くらいです。
　　　　　計算すると、１／２λが３．４４ｍとなりますが、現実的でないので、
　　　　これを何倍かして、丁度いい長さで接続します。


　　　　その２
　　　　　先程のインピーダンスの計算でｊＸが出た場合、それを打ち消す為に同
　　　　軸の長さを調整して合わせるんです。
　　　　　余りにもかけ離れた数値の場合は上手くいきませんが、もう少しって時
　　　　には有効な手段です。
　　　　　さっきの例題を使うと、プロットした点は横線より上にありますので、
　　　　Ｌ分が多いことがわかりますので、
　　　　　１の点とプロットした点を結び横線との角度を測ります。
　　　　　インピーダンスは時計回りに数値が変化しますので、この場合は少し足
　　　　してやればいいですよね～。
　　　　　もし角度が３０°ならば、３０／１８０×３．４４＝５７．３ｃｍです。
　　　　　つまり５７．３ｃｍ同軸を長くするとｊＸ分が消えますからアンテナの
　　　　純抵抗だけをやっつければ良い事になります。
　　　　　このアンテナで言うとＳＷＲは１．５まで改善されます。（見かけ上）
　　　　　後は、７５Ω―５０Ω変換トランスでも付ければＳＷＲ１になっちゃい
　　　　ます。

　　　　　但し、これらの方法は小手先ですからね。アンテナの調整は共振が基本
　　　　です。
　　　　　周波数の合っていないアンテナのＳＷＲをいくら１に近付けてもほとんど
　　　　飛びませんから・・・残念！！

２　スタックケーブルとＳＷＲについて
　　　　だいたいアンテナをスタックで使うのは、Ｖ・Ｕの方が多いと思います。
　　　ＨＦだとＨｉ－Ｂａｎｄに出る人位までかなあ～。
　　　Ｌｏｗ－Ｂａｎｄでやっちゃうとチョッと「ガイキチ？」　　失礼！
　　　　さて本題ですが、その前に先日の私めの失敗談なんぞをご披露します。
　　　　１４４ＭＨｚの短いＧＰが、まともに遠くへ飛ばないものですから、少し
　　　長いＧＰを手に入れたついでに、前から保管していた八木アンテナとスタック
　　　を組ませてみました。
　
　　えっ、ＧＰと八木のスタック？　その辺から既におかしいのですが、普通の
　人ならそんなこと絶対にしないですよねー。
　　実は、この辺りは有名なＡＫＧ山というのが在りまして、ここに電波を
当てると幸せになれる？　ではなく、山に電波を当てると関東中に飛んで
いくという都市伝説が有るんです。
　　それをまんまと真に受けて、八木アンテナをＡＫＧ山に向けて、固定で設置
してみた訳です。
　　ただ、それだけだと飛ばなかった時に困るのでＧＰも繋いで、保険を掛けた
と言うことです。
　　ところが、ケーブルを作ったのが工事の前日だったものですから、いつもの
　調子で「ケーブルの長さは１／４λが基本。
　　これじゃ短いので３／４λで作製、ハイ、出来上がり～。」てな具合でやっ
　ちゃったのが大失敗。
　　よく考えてみると、今回のは同時給電はしますがＧＰと八木にスタック関係
　は要らないですもんねえ。
　　それを、勘違いとは言え１／４λの奇数倍間隔で設置すればお互い干渉
　打ち消し合い）をするに決まってますね。
　　おかげで、全然飛ばないシステムになっちゃいました。ｏｒｚ

　　　　てなわけでケーブルの手直しをして、片側が１／４λ　もう片側が１／２λ
　　　に変更して順調に動作する様になりました。
　　　　ついでにダイパシティー効果なんぞが出ちゃって嬉しい誤算です。
　　　　ダイパシティー効果は、以前から聞いてはいましたがこれ程とは思いません
　　　でした。
　　　　何しろ、モービルを追いかけると（実際にはアンテナで追いかけはしない
　　　ですが・・・。）Ｓが７～８の局が、ダイパシティーが効いた途端＋３０ｄＢ
　　　位に跳ね上がりますよ。

　　　　チョッと話が脱線しましたが、スタックってそんなに難しくないよって事を
　　　言いたかったんです。

　　　　では、本当に本題
　　　気をつけることは２点だけ、ケーブルの長さとインピーダンスの計算！
　　　話の流れから、１４４ＭＨｚのアンテナをスタックすることにします。


　　　　アンテナは二本とも５０Ωのアンテナです。
　　　　これをスタックにします。
　　　　まず、Ｔ型コネクターの接続部Ａ、Ｂのインピーダンスを計算します。
　　　Ａのインピーダンスは５０Ωのアンテナに７５Ωの同軸をつなぎますので、
　　　ｚ＝５０／７５ ＝０．６７

　　　　先程のスミスチャートにこの0.67をプロットして１の点を中心に円を書き
　　　ます。
　　　横線の0.67とは逆の交点の数字を読みます。　　今回では1.5くらいですね。
　　　　これに７５Ω同軸を接続するので1.5×７５＝１１２．５Ωです。
　　　　つまり、接続点Ａ，Ｂのインピーダンスはそれぞれ１１２．５Ωに見える
　　　わけです。
　　　　
Ｃ点は１１２．５Ωのパラですから、１１２．５／２＝５６．２５Ω
　　　　ＲＩＧから見たＳＷＲは５６，２５／５０＝１．１２５です。
　　　　もしスタックする７５Ωケーブルが短い場合には奇数倍した長さなら同じ
　　　ことです。

　　　スタックケーブルの実際です。

　　　 一番簡単なのは、市販の「Ｔ型コネクター」を使います。
　　　　後は、計算した長さのケーブルを各アンテナまで引き込むだけです。

　　　　メーカー製のものは、こんな形をしたものもあります。

　　　　コネクターを使用するメリットは、おのおののケーブルを取り替えて
　　　長さを調整できる点です。
　　　　しかし、長ささえはっきり決まっていれば、アマチュア的には三本まとめて
　　　こんな形で使用するのが強度・コスト・作製の簡易性から見てベストです。

　　　　ちょうど、「Ｔ型コネクター」の接続位置を、写真のように芯線同士・網線
　　　同士をハンダ付けしてその後接着剤で固め、上からテープで補強して出来
　　　あがりです。
　　　　写真では、黒い同軸ケーブルが各アンテナに、灰色のケーブルがＲＩＧに
　　　つながります。

　　以上、アンテナのスタックといえば、なんだか難しそうだなあと思われる方も
　多いと思いますが、やってみると以外に簡単ですよー。
　　同じアンテナを２本スタックにすると、利得が３ｄＢ上がるそうですから
　タワー等に余裕がある方は、是非チャレンジして見てください。
　　いままで聞こえなかった世界が広がるかも！？