アンテナ制作

山岳移動用のアンテナの制作をまとめています。

♦履歴♦

・2019/03/28 CB無線用ロッドアンテナを改造して50Mhzダイポールの制作記事を追加
・2019/03/21 HB9CVの試作 ブームの材質を変更しました(ブロテクター、パッカーの利用)
・2019/03/19 HB9CVの試作を追記しました。(6mmアルミパイプに変更、ケーブル引き出しよるSWR変化)


50Mhz ダイポール

50Mhz Vダイポール

50Mhz SKYDOOR

144Mhz、430Mhz用 移動用Hヘンテナの制作

RH-770用のポール固定アダプタの制作

移動用アンテナ設置

144Mhz用 同軸コリニアアンテナ(5段)の制作

EFHW(トラップコイル利用)アンテナの制作

Bagworm-EFHWアンテナの制作

山岳移動用144Mhz HB9CVの試作

50Mhzダイポール CB無線用ロッドアンテナの改造

 


50Mhz ダイポール

50Mhzを2月から運用を開始するために、アンテナがないのでとりあえず一番簡単なダイポールを作成してみました。

材料は、2m用の6エレを作成したエレメントを使い、50cm程度のパイプを片側3本をつないだ。エレメントは6mmとして、つなぎに内側に5mmをいれパイプの中にゴム紐を通して都合6本がつながるようにした。こうすることでテントのポールのように自動的に一本になり、両端を止めるだけで済む。エレメント長さ給電点から片側1460mmでした。

バランの部分に中間を広げて差し込みだけで済み設置、撤去が簡単になる。

バランは、QRPでの使用なので小型のFT37#43に5回巻きとした。


コア巻きの方の変更とケースの変更(2019/03/11)

ケースのBNCコネクタの取り付けとポール固定用のねじの取り付けを変更し、合わせてコアへの巻き方も変更しました。運搬時の容積を減らすため。

コアへの巻き方は0.6mmのポリウレタン線を平行にして5回巻き。BNCコネクタとポールへの固定用ネジは下側から出すようにしました。
Sark-110による測定結果は下記のようでした。地上高3mでの結果です。

 

 

50Mhz Vダイポール

ダイポールと同じエレメントで、V形ダイポールを作成してみみました。インピーダンスが50オームに近くなるので有利になるようですが、違いがわるほどではなかった。

バランの部分は水平ダイポールの時と同様に、FT37#43に5回巻きです。

テープにより長さを調整しました(5mmのアルミ)
内側にヒモを通して連結 内側の5mmアルミパイプで長さを調整(エレメントを水平DPと共有したので先端と根本で調整)
パイプの内側にヒモを通す
内側のヒモはこの位置で外に出して給電部で連結
エレメントは運搬時はビニールハウス用の半パイプで保護する
50Mhz用Vダイポールアンテナ 寸法 エレメントは6mmのアルミパイプ、調整用は5mmのアルミパイプを先端に追加している

 

 

近くの土手での設置風景。SWRは50.2Mhzで1.2程度でした。

Sark-110での測定データ

Sark-110でSWRの最低点とインピーダンスを測ってみました。
SWRはSWR計の値より少し悪いがこんなものでしょう。通常使っているバンド内は1.5以下になっているので問題はないでしょう。インピーダンス値が低いのが気になりますが。(2018年12月18日 追記)

地上高は3.5mでの値です。


コアの巻き数の変更(2019/03/10)

2mのHB9CVとセットで山にもっていくために、このアンテナを再調整しました。コアへの巻き方と巻き数を変更して、5回から4回巻きとして巻き方も平行になるようにしてみました。エレメント長さは変更しないで、SARK-110で測定してみました。数値は設置場所より変化するので目安です。実際には、山では樹木があったりするのでこのような数値になるのは難しそう。地上高3mでの測定です。

 

50Mhz SKYDOOR

 

ダイポールでしばらく移動運用していましたが、山では木々が多く、水平に3m近くを必要とするので設置場所が難しいので水平方向が90cmと短いSKYDOORを作成してみました。

この手のアンテナでは、ヘンテナがよくつかわれていますが、SKYDOORは垂直方向が2.5mとヘンテナより短くなっていることと、エレメント部分が少なくて済むので山岳移動では有利であることを期待した。

上部のエレメントを止める部分は、左右約45cmなので6mmのパイプを分割して5mmの丸アルミ棒に差し込む方式とした。エレメントを止めて、ポールに固定する部分は農業用のビニールハウス制作に使うものを流用。ポールは、エレクトロデザイン社で販売しているSP-6(6mグラスファイバー)を使うようにして先端が穴に入るようにリーマで調整してぴったりになるようにした。このクランプは加工しやすく曲げにもつよいが若干ねばりけがないので、ビニールハウスのビニールを止める黄色のもの(小型のパッカー)を使うことにして、再作成してみました。材質が粘り気があるのでこのほうがポールであるグラスファイバーとの相性が良さそう。

クランプ(商品名・パッカー/ビニールハウス用)とポール(5mmのアルミ棒)の止めは、当初はねじ穴をあけてとめていたが、強風時にネジ穴部分から曲がったしまったので強度を保つために、ゴムひもで止めることにした。意外にづれずこともなく使いやすい。


エレメントは2分割し、これもゴムヒモで止めて組み立てやすくして、その張力で中間の5mmのアルミ棒に密着するようにした。 ゴムヒモは劣化したら取り換えればよい。見た目はあまりよくないが、組み立て分解は容易です。

給電部はポールとはクリップで固定することにして、クリップ部分は他との共有を考えてマジックテープによる分離方式とした。アンテナ線との接続は、BNCタイプに統一


エレメントを接続した状態、エレメントをつなぐゴムヒモの張力で接続。


エレメント上部の設置状態

エレメント下部の設置状態

ポールは、エレクトロデザイン社で販売しているSP-6(6mグラスファイバー)。ポールの支持は2mmのアルミア不等辺Lングルを使用。長さはポールにあわせた。

SP-6(6mグラスファイバー)に限らず、釣竿形式のポールは先端のキャップが紛失しやすいので穴をあけてひもを通してポールに固定するようにした。こうすることにより、移動運用時の紛失を防止することができる。右下のひもは、ポールを固定するときに使用するゴムバンドです。

城峰山での設置状況

Sark-110 による測定データ

Sark-110を購入したのでいつも使っているエレメント長でデータを測定してみました。

データを見ると、50.246MHz付近がSWRが最低でほぼ50Ωになっていました。SWR計だけで調整していましたがこのくらいならOKでしょう。上下のエレメント長(目玉クリップの位置を変える)を変えるとSWR最低周波数が変更することが確認できました。 (2018年12月18日 追記)

SKYDOOR Sark-110 測定結果

 

再調整してみました(2019/04/02)

 

 

 

 

144Mhz、430Mhz用 移動用Hヘンテナの制作

山岳移動用の144Mhzと430MhzのHヘンテナを作成して、現在主に使用しています。寸法等のデータはネット上(JA7KPI)にあるものを参考にしました。

ブームは144、430と共用にして釣竿のグラスファイバーに6mmの穴をあけて組み立てやすさと軽量化を図っています。グラスファイバー製ポールとの固定はポール側に6mmの鬼目ナットを入れて、6mmのネジで固定する方法にして簡易にしています。Hヘンテナのブームは金属よりも非導体のほうがよいようです。

材料は6mmで肉厚0.5mのアルミパイプをエレメントにして、接続は5mmのアルミ丸棒を使っています。エレメントを接続するのはゴム紐を外側に止めて、その張力で保持とエレメントの接続間違いを防止および保管のしやすさを図っています。移動時にエレメントが曲がらないように、園芸用(ビニールハウスの固定用)の固定半パイプ(商品名不明)を使っています。

分割したエレメントの接続は外側でゴム紐を使用。紐を通さなかったのは、ブームに固定しやすいようにするため、ブームに通過後に上部をクリップで固定
給電部はUバラン 単縮率は0.57(外皮)で計算、エレメントとの接続はめがねクリップ、導体はシールド線の外皮を使用(柔らかく切断しにくい)Hヘンテナの給電点のインピーダンスは200オームに近いのでUバランスを使って4:1にしています。エレメントとの接続は中心部からずらしていってSWRが最低点にマーキングしておきます。
エレメントはビニールハウス用の半パイプに入れて保護
釣竿のブームにセットした状態、給電部の縦の棒は釣竿の残りを使い、給電の同軸ケーブルをエレメントから離すために使用する。給電の同軸ケーブルがエレメントに重なるとSWRが悪化するため

 

Sark-110による測定データ

Sark-110で測定してみました。いつも使っている給電点の位置では下記の結果でした。144.441MhzあたりがSWR最低点です。給電点の位置を移動すればいつも使う周波数付近の144.200付近にSWR最低点とすることができそうですが、この範囲なら問題はないでしょう。(2018年12月18日追記)

 


給電部分の変更

給電部分をUバランから、フェライトコアを使ったバランに変更してみました。1対4にインピーダンス変換。コアはFT37#43を使用しました。移動で5W運用なのでこのサイズでOKです。給電部分はなるべく軽くしたいのでBNCコネクタは基板用のコネクタとしてケースの内側で基板を半田付けして固定する方式としました。下記の画像ではコアの巻き数が4になっていますが、最終的に実験した結果、145Mhz帯では3回がSWRが低かったので3回としています。他のバンド(50Mhz等)の周波数でも測定しましたが、この巻き数ではSWRが高く使えません。

ケースはタカチの手持ちのSW-40としました。もっと小型がよいかも。BNCは秋月の基盤用、内側の基盤は残っていたガラエポの基盤を利用しました。

基板に穴をあけて、BNC端子が入ることを確認しておきます。

ケースに基盤を密着させて穴をあけて、ケース表からBNCを通して裏側に基盤をつけてBNCの端子が基板に合うことを確認して、半田付けして固定します。

この状態で、アンテナ側に200Ωの抵抗をつけてSWRを測定した結果は下記になります。バンド内で1.16程度なので使えそうです。

この時のデータは コアにFT37#43にポリウレタン線(0.6mm)を3回巻きです。

 

アンテナへの引き出し線は、ジャンクであったテフロン同軸の切れ端を利用して、アンテナエレメント側には目玉クリップを圧着端子を介して接続しました。

Uバランでの給電部分の全体像

フェライトコアを利用した1対4バランによる144Mhz4エレ H-ヘンテナの測定結果。このデータはSARK-110による測定値です。今後の移動でUバランとの違いを試してみる予定です。(2019/02/23 追記)

 

実際の設置状況(帝釈山)

給電点の位置は実際は計算値とはズレがあり、Reg側は中心から50ミリ、Ref側は中心から60ミリで中心周波数433MHZでSWRがほぼ1になりました。給電点の位置は作成方法や材質により変化しますので、調整が必要です。メガネクリップで位置をずらせるので調整は容易でした。

 

エレメントの6mmアルミパイプと保管用のケース

BNCは小型にするため基板取り付けタイプを使用

給電部 裏側はエポキシで固めた
ブームにエレメントをセットした状態。縦の棒(釣竿のあまり)はエレメントから同軸ケーブルを離すために使用する。
給電のケーブルはエレメントの垂直面から30cm程度は離さないとSWRが落ちない
釣竿を利用したブーム、同軸ケーブルをエレメントから離す棒(釣竿のあまり)は内部に保管する
釣竿利用のブームを伸ばした状態と同軸ケーブルをエレメントから離すための棒(釣竿のあまり) エレメント用の穴はアルミパイプ(6mm)が通るように穴をあける。センターと垂直を出すために、ボール盤を使った。穴の周りは補強したほうがよいが、そのまま2年ほど使ったが問題はない。アマチュアなので壊れたたら作ればよい。 白色の部分はテープで、144と430の位置がわかりやすいようにしている。
ブームとポールの接続は6mmのねじを利用するので、ブームの釣竿(グラスファイバー)に力が加わったときに破損するのを防ぐため、ガラスエポキシ基板で補強。樹脂粘土とガラスエポキシで補強固定。こういう時に100円ショップの樹脂粘土は有効に使えます。
144の4エレと430の7エレで重心が変わるので2か所に設置してある。
釣竿の先端のキャップは紛失しやすいので釣竿にひもで固定してある。
144Mhz4エレと430Mhz7エレおよび共用のブーム(給電部のUバランを含む)
アナライザによる測定結果 430を中心に2Mほどは1に近い
実際の設置状況(人骨山)

 

RH-770用のポール固定アダプタの制作

RH770 取付基台(JP3DGT Amateur radio station)を参考に基台になる部分は手持ちのガラスエポキシ基板の残骸を活用して作成してみました。

BNC(JJ)は秋葉原のラジオデパート3Fにあるトモカ無線電機(株)で販売していたTOMOCA BNC-ABSJJ パネル取付BNCレセプタクル(絶縁型)を使用しました。元になっているブログで使用していたCANARE BJ-JR パネル取付50ΩBNC型リセプタクル店頭にはなかったようで、価格もだいぶ差があるので安価なものにしました。(探したりなかったかも、カナレは50オームと明記しているので確実)秋葉原が近く、直接行くことができるならトモカ電機で購入することができます。また、秋葉原・千石電商でも第一コネクター (ダイワ電研) BNC-BA-JJ-Z NiBNCアダプタとして販売(価格は高め)しているようですが、店頭販売は未確認です。

基台になる部分は、ジャンクで購入していたガラエポ基板の残骸があったので使うことにした。移動用に使っているポールは6mmのねじを埋め込んでいるので、基台には6mmの穴とBNC用の穴をあけて加工。アルミよりも加工が容易です。強度は若干しなることになるが、あまり長くないので大丈夫と妥協。

BNC取り付け穴は、本体はねじ止め後に回らないようにすべて円形にしないで一部直線を残すようにヤスリがけで調整しましたが、一部円形は難しかったが回らない程度に直線を残すことができた。

RH-770は予備用として持参しているのであまり使う機会がないが、重さもないので今後はこの基台も一緒にもっていくことにします。

JP3DGT さん、制作記事紹介ありがとうございます。

 

移動用アンテナ設置

移動用のアンテナ設置用のポールは乗せるアンテナにより使いわけています。

6mをメインで運用するときはSKYDOORを使うので6m長のポール(SP-6)、50、144や430を運用する予定のときは3.5mのケーブルフィッシャー(本当は4mですが廃物利用で先端がないので)にグラスファイバーの釣竿を足して5m長として50Mを運用、144と430は3.5mで使っています。ポールの長さはポールを自立させることからこの程度の長さが限界と思われます。2mの4エレを3.5m上げて支柱で支えることができます。このとき、ステーはあえて取りません。アンテナを回転させる必要があることと、ステーがなくて自立できる高さとアンテナにしているためです。強風の時はさすがに2m程度しかあげませんが。144や430ならば3m程上げれば実用になります。藪山やものすごい強風の時は、RH-770のロッドアンテナをポール3.5m長にして使いますが結構実用になります。やはりある程度の高さにアンテナを上げると違います。

山頂に適当な樹木があれば利用できますが、障害物がなく他の登山者に迷惑にならない場所をさがすとアンテナは自立することが必要になります。三脚等を利用する手もありますがアンテナを高くするには難しそうです。山頂が一面岩場の山より、土のある山頂がある山に登ることが多いので支柱(Lアングル)を地面に打ち込んでいます。岩山は、ポールを岩で挟んで固定することにしています。

ケーブルフィッシャーはだいぶ昔の製品でグラスファイバー製です。先端の引っ掛ける部分と止めている部分が破損して廃棄になったものを使っています。先端の部分は破棄して次の部分から使用、この先端に鬼目ナット(6mm)を埋め込んで固定しています。

地面にこのポールを固定する方法はアルミアングルを使用しています。当初は幅25mm厚さ1mmのアルミ等辺Lアングルを使用していましたが、何回かの移動で地面に差し込みんだときに少し斜めに力をいれたら曲がりかけてしまった。やはり厚さ1mmでは軽いけれども強度がたらないようでした。現在は、厚さ2mmで15mm✖30mmの不等辺Lアングルを使用しています。なお、アルミLアングルは重さが約120gでした

 

上(ケーブルフィッシャー<廃材>)中:アルミ不等辺Lアングル 下:14mm径FRP
アルミ不等辺Lアングルを地面に差したところ
アルミLアングルにポールをセット例
FRP径14mmにセット例

 

アングルの長さは使用しているポールの収縮長(61cm)より少し長めの62cmで先端は斜めにカットして刺さりやすいようにしています。ポールとの固定はケースの固定とを兼ねてゴムバンドを使用しています。長さは自分が使用するポールの収縮長やアンテナエレメント長等との兼ね合いになります。下記のFRPも使ってみましたが、現在はこのLアングルを使っています。

Lアングル以外の打ち込みに使える材料としては、園芸用(電気柵に使用)のFRPが使えます。重さはFRPが軽く、価格も安価です。だだし、ポールも円形、支柱も円形なので固定時にズレやすいこととLアングルより地面に打ち込みにくいことです。

ちなみに、FRPは肉厚は2mmで外形が9mmと14mmがありますが9mmでも強度的には大丈夫そうです。14mmで長さ62cmで88g、9mmで長さ90cmで86gでした。

144Mhz用 同軸コリニアアンテナ(5段)の作製

金峰山(2599m)での使用例 6mのポールに這わせてある

『同軸コリニアアンテナ研究会』のデータをもとに144Mhz用のコーリニアアンテナを作成してみました。ポールの長さの関係で他のバンドでの共用の関係から4段とした。*2018/10/05 5段に変更

最初に、以前ハムフェアでジャンクで購入していた5D-2Vの同軸が余っていたので作成、5Dでは重さがあるので移動用(山岳)には適切ではないが実験として作成して、結果がよければより軽く作ることにした。

寸法等は主に使用する144.2Mhzを中心にするために、1/2λは716mm、位相調整部は354mmにしてみました。調整後は、上部の位相調整部の長さは352mmにした。調整後のスタブは250mmでした(切り過ぎたかも)。作成後、SWRはスタブを調整して1.5以下になったので実際に使用していないが手持ちの2.5D-2Vで再度作成することにしました。

事例では3D-2Vが良さそうなのですが、軽くするために手持ちの2.5D-2V(千石電商で以前に購入)を利用した。先端の位相調整部およびスタブは1.5D-2Vとして、少しでも軽くなるようにしてみました。すべて1.5Dで作成するとより軽量になるが、加工(ハンダ付け)が大変そうです。同軸は単芯のものが加工が容易のような気がします。

9月18日に金峰山で試してみましたが短時間の運用であり、標高もあるのでアンテナの性能はまだ未知数です(30分で6局程度なので)。手軽に設置できるので、他のアンテナと併設して運用後、結果は別途リポートすることにします。

制作は、各エレメントの接続部分は同軸ケーブルの内部の絶縁体を間に入れてショートの防止と一定の間隔を確保するようにした。接続点はハンダ付けするが運搬時や強風の時に力が加わりハンダ部分が破断することがあるので、以前購入していた園芸用のポールを止めるプラスチックのものを加工。丁度、2.5Dの外径にぴったりでした。この園芸用のプラスチックで覆ったあとテーブで止めて防水とした。なお、テープは結束用テープを使った。

コネクタは手持ちのBNCーJを接続して、他のアンテナと共有するケーブルを利用して無線機に接続する方法にした。コネクタを含む重さは137gでした。この重さと体積ならば他のアンテナと同時にもっていっても苦にならないだろう。

使用実績: 金峰山、根本山、方塞山、赤城(黒檜山)、赤城(地蔵岳)、比津羅山、角間山、村上山、黒斑山、小町山、丸岳、矢倉岳、金時山

*2018年10月7日 比津羅1201m)/栃木県那須塩原市で使用、環境としては落葉していない高い樹木に囲まれた樹林帯の山頂ではあまりよい結果ではなかった。相手の出力にもよるが聞こえていてもとってもらえないことが多かった。全市全郡のコンテスト中であったがSSBで2局のみ。

*2018年10月20日 角間山(1981m)/群馬県吾妻郡嬬恋村 山頂は木々がなく360度の眺望、関東地方にはまわりにより高い山がある。短時間運用でしたが、開けている場所では活躍できた。

EFHW(トラップコイル利用)アンテナの作製

SARK-110導入の中で作成したトラップコイルを利用して、以前作成していたEFHWチューナー(軽量化のため再作製)と組み合わせて21-18-14Mhzのアンテナを作成してみました。トラップコイルは21と18になります。

SARK-110を利用して21Mhzから調整して、21MHZのトラップを入れて18Mhz、18Mhzのトラップを入れて14Mhzと線を切り詰めながら測定してみました。データは近所の公園で6mのグラスファイバーのポールにつけて行ったので、アンテナ線は斜め設置になります。

下記の図は、21Mhz用の線の先端に21Mhzのトラップを接続して、その先は未接続の状態で測定した結果です。スパンをHF帯にしたのでなぜか13MHzあたりにもピークがある。

図1 21MHzの測定

図2 18MHzの測定結果(21MHz用トラップ付き) 

図3 14MHzの測定結果

図3-1 10Mhzの測定結果(2019/02/08追加)

図3-2 2個のトラップをつけてスパンをHF帯にして、14M付近にEFHWチューナーを合わせた場合。
EFHWのチューナーはバリコン容量を切り替えていないので、7Mhzは表れていないようです。
SARK-110のバッテリ不足で終了(2019/02/08追加)

図4 EFHWチューナーとトラップ付きアンテナ(全体)

図5 トラップコイルとケース トラップコイルとケース+ケーブルプロテクタで約9gです。

アンテナ線とEFHWチューナーを含めた全重量はは152gでした。山での実践でためしていないので性能や設置場所による変化については不明です。山奥にいってV/UがNGのときに使う予定です。7Mhzについては別途データを取ってみます。(2019/02/07)
7MhzはSWRが3近くになって実用このままでは問題がありました。EFHWのカウンターポイズの長さ(1mだけだった)の調整も検討してみます。14Mhzのトラップを入れて延長もありか(2019/02/08)

 

Bagworm-EFHW アンテナの作製

JL1NIEさんのSOTAで使える便利なツールをもとにBagWorm EFHWアンテナを作成してみました。トラップについては前の記事での制作と同様に作成しました。今回はケースは半透明として中が見えるようにしました。コイルとコンデンサのデータはSOTAで使える便利なツールここの計算を利用しました。計算値のサイトではコイルの作製に必要な線長も表示されるので便利です。
今回は、21Mhzと18Mhzのトラップコイルを作成します。10Mhzについてはなくても通常のEFHWチューナーでクリティカルですが同調できそうなので(前記事)挿入しないことにしました。

マッチングボックスはSOTAで使える便利なツールのデータをそのままで作成しました。コンデンサの150Pは余っていいる100Pを3個で作製しました。QRP運用(5W)なので、コアはこの下のサイズでもよかったかもしれません。ケースはいつものAitendoの小型ケース(白)で同軸は1.5Dを直付けとしてコネクタの重量を減らすようにしました。EFHWのチューナー利用時はU/Vで使う同軸を別に持参しているのでそれを使うため。

図1マッチングボックス ホットボンドで固定しています。

 

トラップのデータはSOTAで使える便利なツールのデータと参考としてこの計算サイトを使いました。

結果として、21Mhz用は11回、18Mhz用は13回で共振しました。18Mhz用の巻き数はSOTAで使える便利なツールより少なくなっています。

図2 計算サイトによる計算結果

図3 作製したトラップコイル 上が21Mhz用、下が18Mhz用のトラップコイル

図4 18Mhzトラップの測定中

図5 21Mhzの測定データ

図6 18Mhzのトラップ測定データ


アンテナとしての実測

21と18Mhzについて、近くの公園で5.4mのポールでSark-110により斜めにエレメントを張って測定してみました。

まずは21Mhzのトラップをつけてその先には何もつけずに測定して、徐々に切り詰めていきました。結果、マッチングボックスからトラップの中間点まで、6.33mで下記のようになりました。マッチングボックスの置く高さ(同軸ケーブルの地面との距離)により同調点が前後しますが、この辺りで妥協しました。実際の山での地面の状況により変わるような感じです。

図7 21Mhzでの測定結果 緑がSWR

次に、21Mhzのトラップから18Mhz用の線を付け足して、線を切り詰めて同調点を探しました。およそ、21Mhzのトラップより80cmで下記のようになりました。

図8 18Mhzでの測定結果 スパンを4Mにした状態

ここで、スパンをHF帯にして測定してみました。

図9 センターを18.1Mhzにしてスパンを14Mに拡大

この周波数の範囲で、18.1と21.1Mhzの2点にSWRの低い点があるのが解ります。うまくトラップが働いているようです。

次回に、14Mhz用の線を18Mhzのトラップの先に追加して調整・測定の予定です。

なお、この時点で通常のEFHWチューナーに接続して、21と18を測定してSWRが低いことを確認しました。ついでに、10Mhzを測ってみたら下記のような状態でした。

図10 21と18のトラップをつけて18のトラップ先は未接続の場合(EFHWチューナーで)(2019/02/12)


14Mhz用のアンテナ線を付加して測定してみました。(2019/02/13追記)

寒くてだれもいない近くの公園で5.4mのポール(カーボンロッド)を立てて測ってみました。なお、カーボンロットの先端からは20cm程離してあります。

前日までの18Hhzのトラップの先に14Mhz用の線を追加して切り詰めていきました。最終的に下記のところで止めました。この時の寸法は、18Mhzのトラップ中心点(コイル接続点)から1.51mでした。

図11 14Mhzの測定結果(21と18のトラップが途中にある状態)

すべてのトラップを付けた状態で中心を18.1Mhzにしてスパンを広げて測定した結果は

図12

のようになりました。それぞれのバンドでSWRの最良点があります。トラップが有効に機能しているようです。このアンテナはEFHWのチューナーとは違い現地で調整の必要がないので、山岳移動などで荷物を減らしたり、設置時間がないときには有効に使えそうです。なお、SARK-110には4バンド同時の測定ができるのですがうっかり撮り忘れ忘れてしまいました。次回に測定結果を追加する予定です(2019/02/13)

続いて、BagWormのマッチングボックスからEFHWチュナーに付け替えて10Mhzと7Mhzのデータを測ってみました。10Hhzは次の図のようになり、何とか使えそうです。でもかなりシビアな調整が必要でした。

図13 BagWormアンテナをEFHWチュナーで使った場合(21,18トラップ付き14Mhzハーフサイズ)

続いて、7Mhzですがあまりよい数値ではありません。実用性は?です。EFHWのカウンターポイズの調整が必要のようです。

図14 BagWormアンテナをEFHWチューナーで使った場合(21,18トラップ付き14Mhzハーフサイズ) リアクタンスの交差がトラップコイルを測定しているような感じです。インピーダンスのトレースも保存しておけばよかった。(反省)

このアンテナはSARK-110にてデータを測定しただけで、実際に使っていないので性能は未知数でが、手軽に使えて移動運用には最適のようです。7Mhzを運用する場合は、BagWormアンテナにプラスしてEFHWチューナーをもっていくか、BagWormアンテナに14Mhzのトラップをつけて7MhzもBagWormアンテナとするか重量、容積、利便性を考えると悩ましいところです。山で長さ20mのアンテナを張るのは結構難しいそうです。

最終的に下記のような寸法になりました。JL1NIEさんのデータとは大部違っています。10Mhzのトラップを入れていないためと思いますが、あくまでも一例としての参考です。トラップコイルのコンデンサの耐圧はこんなに必要ないと思いますが、Aitendoで耐圧1KVが安価で袋単位で購入できたためです。(50Vでは少なそうだったので)

図15 全体像 束ねたケーブルを止めるクリップを含めて重量はおよそ、182gでした。


14Mhzトラップを追加して7MHzの実験

ここで作製してあった14MHzのトラップを追加して21-18-14-7のBagworm EFHWのアンテナの実験を行ってみました。前回までのBagwormのエレメントの先に14Mhzのトラップをつけてアンテナ線を伸ばしてSARK-110でデータを見ながら切り詰めた。環境としては5.4のグラスファイバーの釣竿に14Mhzのトラップを止めて、ここで左右に逆Vで折り返して7M側の先端は地上高1m程度にして設置しました。

図17 上がSWRとインピーダンでの測定結果

図18 中心を16.5でスパン拡大した測定結果 各バンド(7,18,14,21付近)でSWRの最低点および50Ω点があるのがみえる。

図19 SARK-110のマルチバンドモードでの測定結果(参考:SARK-110の初期デフォルト設置のため) 個別データとは乖離がある。この時点ですべてのトラップを挿入した状態で各バンドの個別トレースをとるべきでしたが、1時間弱の時間内では時間不足でした。さらに日を改めて実験をしてみよう。また、14Mhzと隣接している18Mhzがうまく表示されていない。まだ、SARK-110を使いこなせていないようだ。

本来は下記のマルチバンドモードで設定して測定すべきでした。

以上、4バンドで使えるBagworm-EFHWができました。7MhzのSWRがあまり低くないが設置条件を変えれば多少は落ちるかも。折り返しで、頂点が5mほどなので数値的にはよくないが、実際に山での設置を考えるとこの程度になりそうです。長いポールをもっていないので。樹木の枝に引っ掛けて高さを稼げればもう少しよくなるでしょう。アンテナ線の長さ、運搬時の量、設置方法を考えると無調整で4バンド出れる利点はありますが、EFHWチューナー併用のほうがよさそうです。(2019/02/14 追記)


14Mhzトラップ追加後の再測定(2019/02/15)

前日にはトラップ追加後に7Mhzだけの測定だったのでトラップ追加後の再測定を実施してみました。場所は前日とは違い、近くの公園です。ポールは5.4mのカーボンロッドに20cmほど離して14MHzトラップから逆Vに折り返しの設置です。

まずは、SARK-110の機能であるマルチバンドでの測定。

14Mhzがずれています。これは、18Mhzのトラップの先に延長して14Mhzでの同調を測定して共振点を見つけたあとで、今回7Mhzを実験するために14MHzのトラップを接続したために、14Mhzトラップでの延長分が付加されたためのようです。この時の14Mhzの個別測定では

になって、下にずれています。14Mhzのエレメントを短くする必要があります。14MHzを再調整してから7MHzの調整は後日に実施することにします。今日も曇りで非常に寒く、外でのアンテナ調整はつらい季節です。

この時点での各バンドのデータは下図です。設置場所が違うので前日の数値とは違っています。


10Mhzトラップの追加実験

Bugworm-EFHWとして10Mhzにもなるように、10Mhzのトラップを途中(14と7の間)に入れることにしてみました。
まずは、10Mhzのトラップを再制作。データはこのサイトの計算式とJL1NIEさんのSOTAで使える便利なツールを参考にしました。

このサイトでは巻き数が24.9になっていますが、いままでは少な目で共振していたので今回も24回でチェックを開始。なお巻き線は、ポリウレタンの0.5mを使用しました。SARK-110により測定した結果は、24回では大部低く、23回で巻き線の密度を変えて下図のような結果になりました。この辺りは、コイルの巻き位置(密度)を少し変えると、共振点がよく変化するのでワニスでコイルで固定することにしました。

10Mhz トラップ 測定結果 <Zs:リアクタンス

後日、トラップを入れて試験をする予定です。(2019/02/18 追記)


10Mhzトラップ付きでの実験結果

10Mhzのトラップを14Mhzトラップの後に追加して測定してみました。

10Mhz帯の測定結果

 

少し下側にずれていますが、公園での実験中なのであとで成端するときに少し短るすることにしました。この時のトラップの位置は、14Mhzのトラップから2.79mでした。続いて7Mhzを調整。

 

7Mhz帯の測定結果

 

アンテナ線を切り詰めていって、上図ような状態になりました。SWRは思ったほど下がっていません。リアクタンス分の調整が必要です。Bagworm-EFHWのマッチングボックスだけで運用時に無調整でこれだけのバンドをカバーしているので、山岳移動での短時間での設営など有効に使えるアンテナのようです。この時点での各バンドの測定値は下記のとおりです。無調整なので設置環境によりSWR等は変動しています。なお、山での設置状況を考慮して14Mhzのトラップの先で分離できる方式にしました。設置場所により7MHzを含めてアンテナを設置することが困難な場合が予想されるため。

 

14Mhz帯の測定結果
18Mhz帯の測定結果
21Mhz帯の測定結果
HF帯におけるトレース図
マルチバンド測定結果(7,14,18,21)

 この図の寸法等は参考です。実際には使用する線材や設置環境により変動すると思われます。特にトラップコイルのデータはコンデンサのバラツキや巻き方で変わるようです。今回の実験を通じてトラップ付きのアンテナは調整が大変でした。トラップの共振点を調整する必要があるので、共振点を測定できる装置がないと作製は困難で、トラップは計算通りには行かなかった。でも、各バンドのトラップコイルが作製ができればほぼ完成です。トラップコイルは共振点が狭いので、自分が運用する周波数(CW,SSB等)を考慮して中心点を合わせるとよいアンテナができそうです。コイルはコアへの巻き方や線間の間隔で共振点が変動するので、ワニスでの固定は必要でした。ギボシ等での分離スタイルに比較すると運用時は楽ですが。。あとは実践あるのみですが、山でのHF運用は先になりそうです。(2019/02/19 追記)

 

山岳移動用144Mhz HB9CVの試作

よく制作記事に出ているHB9CVを試作してみました。山岳移動に使う場合に組み立てが面倒なのと、容積が多くなりそうで作製していませんでしたが移動用でどこまで分解組み立てが容易で持ち運びが小さくなるかためすためにロッドアンテナを利用してみました。

 材料はブームは他のアンテナの作製で使用したもので電気柵用のグラスファイバー、エレメントは前に100円ショップで購入してあったロッドアンテナ(先端が磁石のツール)、ヘアピンマッチとクロスバーは廃材のIV線、エレメントとの接続は小型目玉クリップとした。
寸法はヘアピンマッチは長さ100m×60mm、エレメント間隔は260mmとしてエレメント長さはロッドアンテナで調整することにした。
ロッドアンテナは下側のねじを外すと内側に4mmのねじが切ってあり、本体とは絶縁されているのでこのねじを利用して4mmのねじで2本を連結することにしました。

試作品は少しエレメントが内側に曲がってしまったが、下の図のようになりました。

ロッドアンテナを収縮すると下図になります。

この状態では山岳移動としては容積がありすぎます。もっと分解できないと運搬がしにくい。
分解すると

になりますが、ねじが多く組み立てに時間がかかりそうです。

この試作品でのSARK-110による測定結果は下記のとおりです。 指定周波数の14.200より上で共振しています。ロッド部分をさらに調整する必要がありますが試作のためこの辺で妥協してしまいました。

 

ラフに試作した割にはデータ的にはよさそうな結果です。移動用にどこまで分解組み立てが容易になるかこれから検討して作製する予定です。(2019/03/05)


マッチング部分の線材変更

分解や運搬時の時間短縮と容積を減らすためにクロスバーの部分を網線に変更して変化があるか実験してみました。この部分を網線に変更すると分解組み立てのねじ分解と折りたたんだ時の容積が少なくなります。

このようにクロス部分を網線にして、中央部分は接触しないようにテープで絶縁とした。

このようにすると、バック側のマッチングについてはねじ止めを外すことなく運搬できるようになる。フロント側は給電部分をねじ止めするだけで、網線側はねじ止めははずさないで済むようになります。

分解時はこんなか感じになります。給電部分の接続は検討の余地があります。

網線に変えたときの測定値は下記になります。(2019/03/06)



 


給電部の変更

同軸ケーブルから直接の給電では、分解・運搬にケーブル部分が邪魔になるのでBNCコネクタをつけて給電する方式に変更することにしました。BNCコネクタはいつもの秋月の基盤直接取り付けタイプとして、保存していたエポキシ生基板を10mm幅に切断してBNCコネクタをつけて基板からマッチング部分に直接接続するようにしてみた。こうすると給電部分が自立するのでヘアピンマッチと一体化できる。

両脇が残っているのは、ここからアンテナ線を伸ばす実験の予定があるためです。
裏側はハンダメッキしている
テストのためにBNCコネクタは2か所だけ半田付け
分解した状態 これで合計139g、ブームの電気柵用グラスファイバが29gあるので軽量化のため変更予定
ロッドアンテナをつけて組み立てた状態

 

SARK-110による測定データ一覧(2019/03/06)


マッチング・ブーム材質の変更

 ヘアピンマッチの材質を1.6mmのIV(銅線)から6mmのアルミパイプに変更し、ブームも釣り竿(廃材)のグラスファイバーにして軽量化を図りました。ヘアピンマッチのアルミパイプは昔に作製したアンテナの廃材を利用したので6mmで肉厚が1mmのためすこし重くなってしまった。ここは、5mmで肉厚0.5mmのアルミパイプが適当のようです。

ロッドアンテナ(ダイソーのツール)は先端の磁石を取ってアルミパイクプのあまりを接着(磁石はザック内でコンパスに影響するため)
ロットアンテナは4mmのねじでブームを挟み連結(絶縁されている)

組み立てた状態、 これで重量は123gになりました。

 

SARK-110より測定結果は下記の図になります。

調整は、ラジエターの長さを調整して指定周波数でSWRが低い点を探し、その後にリフレクターの長さを調整してさらにSWRが低くなるようにするとよかった。およそ、ラジエターとの長さが15から10mmほど差がある点がよさそうでした。ヘアピンマッチを銅線(1.6mm)からアルミパイプに変更したこととRの部分が大きくなったためか、エレメント長さが予想以上に変わったのでエレメント長さは変える必要があるようです。

運搬を考えると、ブームのグラスファイバー(釣り竿廃材)をロッドアンテナが中に入る太さにすると、ブームの中にロッドアンテナが収納できて容積を減らせてロッドアンテナ部分の強度も保てるので検討の価値があるようです。(2019/03/08)

 

運用実績

千葉の房総にある鋸山(329m)で3月9日に運用してみました。40分ほどの短時間でしたが9局ほど交信できました。組み立ては短時間で簡単、ブームが短いので林に囲まれて山頂でも楽に回転できるメリットはありました。サイドの切れはそんなにはよくない。4エレのHヘンテナがあげれらないような場所では使えそう。RH-770との比較は次回の予定。(2019/03/09)

エレメントの変更とケーブル引き出しによるSWR比較(2019/03/19)

エレメントをロッドアンテナから6mmのアルミパイプ(他のアンテナの廃材を活用)に変更してみました。合わせてブームをケーブルをバックから引き出しやすいように長めのグラスファイバー(釣り竿)に変更してケーブルの引き出し方によるSWRの変化を比較してみました。

アルミパイプの接続は5mmの園芸用のグラスファイバーのポールを使用、接続点には1mmの穴をあけてメッキ線のあまりを止めに利用
メッキ線は通したあとで軽く曲げて落ちないように。紛失しないようにヒモをつけておく。消耗品です。

エレメントを6mmアルミにした全体像 これでブームを含めて重量は139g
同軸ケーブルをブームに沿って引き回して、後ろ側から引き出した場合。ケーブルをポールの途中で止めると重心が釣り合う。


ケーブルをサイドから引き出した場合の結果

 

6mmアルミパイプでの寸法図

 

ケーブルの引き出し方によりSWRは若干変化しました。SWRはケーブルをサイドから引き出して、エレメントから離すようにケーブルを下すと、後ろから引き出したほうよりSWRは低くなりました。

アンテナの設置時のバランスを考えると、後ろ側から引き出すようにするとケーブルの重さを加味してポールとの接続点を調整するとバランスがよくなる。サイドから引き出すと、バランスが悪くなるので高く上げるためにはポールの硬さが重要になる。今回はグラスファイバーのポールで各エレメントの間にポールがあるが、金属(カーボン)だとこのようには設置できないので、後ろ側で止めることになるが、そうすると先端が重くなりバランスがとりにくいので結果的に高く上げることができなくなる。2mのアンテナは垂直系になるので、バランスを考えるとスタックにして左右にアンテナをつけるとよいが、山岳移動では容量と重さが問題になるので難しいところです。

私の場合はグラスファイバーのポールなので、エレメントの中間にポールを通して同軸ケーブルはサイドからだしたほうがよさそうです。高さが3.5mまでならこれでもいけそうです。


ブームの変更(2019/03/21)

ブームを釣り竿(グラスファイバー)の廃材から一般的に入手が容易なビニールハウス作製用のホームセンターで販売されている、安価なプロテクターに変更してみました。プロテクターはアンテナのエレメントの運搬時の保護にも利用していますが、軽く加工がしやすいので小さなアンテナの作製にはよく利用してきました。
今回は、アンテナのエレメントをアルミパイプにして長さが50cm近くになったのでエレメントの運搬時の保護を兼ねて60cmのブームとしました。プロテクターはパイプではなく、1/3ほど空いていますので垂直になるエレメントの通過と他エレメントとの水平・垂直線を出すことに工夫が必要です。パイプを貫通してエレメントをそろえるためにはボール盤などで穴あけが必要になります。プロテクターはパイプではないのでこれとセットになって販売している小型のパッカーを円が切れている側に通して位置を調整することができるので、この方式を採用してみました。プロテクターは材質がグラスファイバーではなく、厚みがあるので通過させるエレメントのサイズに合わせてきつめに穴を調整すると都合がよい。なお、プロテクターはサイズが長さ1.8mで径が19,22,25mmの3種類が販売されていて、19mmは130円、22mmは150円(2019/03/20 ジョイフル本田で購入)でした。小型の黄色のパッカーは昔購入して他で使用していたものなので価格等は不明(10個単位で販売されていた)

ビニールハウス用のプロテクター 19mmのもの(エレメントのサイズにより径を変更するとよい)
ブロテクター パイプにはなっていない
エレメント通過用に上部(中心点)の穴をあける(この例では、ポール用とブーム中心点設置用のエレメントの穴もあいている)
下側が小型のパッカー(初期では金属のワイヤーで補強されている、プロテクターのサイズに合わせる) エレメントが通過できるサイズの穴をセンターにあけておく。 左側はポール接続用なので各自の固定方法による
パッカー と プロテクター
プロテクターにパッカーを装着した状態 バッカーは移動OK パッカーの穴はエレメントに合わせる
エレメントを貫通させた状態 小型プロテクタ(黄色)は前後左右に動かせるので、他エレメントと水平・垂直を調整する
全体像 これで重量は179gです
運搬時は、プームのなかにエレメントを入れて保護する、バッカーはパイプからの外れ防止になる
設置状況 3.5mh 同軸ケーブルはサイド引き出し(33cm)

SARK-110による測定結果(ブームをプロテクター、ケーブルをサイド(33cm)から引き出しの場合)

ブームを変更しましたが、SWR等はほとんど変化しませんでした。
同軸ケーブルの引き出しはサイドからにしていますが、22cmと33cmで中心からの距離を変えてSWRの違いを測ったら、33cm離したほうがSWRとして0.02程よかった。あまり中心から同軸を離すとバランスが悪くなるので30cmほどでもよいようです。(2019/03/24追記)

♦運用実績♦

 ・富谷山(361m)/茨城県桜川市 2019/4/14 30分で10局交信できました。場所的に筑波山の裏側になるので、筑波山の西側を通過した横須賀市が最長でした。組み立て、撤去が簡単である程度の風にも3mHで耐えられました。

矢大臣山(965m) 福島県田村郡小野町 
富谷山(361m) 茨城県桜川市

 


50Mhz CB無線用ロッドアンテナの改造

以前、秋葉原のトモカで販売されていたCB無線用と思われるセンターローディングコイル付きのロッドアンテナが使わないでずっと保存したものを50Mhz用に改造してみました。 移動用の50Mhzのダイポールは2種類作製していますので、特に早急な必要性はありませんが手をいれてみました。 このロッドアンテナは意外に重く、2本で157gもありますのでアルミパイプのアンテナに比較すると結構重く感じます。ロットアンテナなので組み立てが簡単な利点はありますが。

まず、センターローディングコイルを50Mhz用にまき直します。このままでも、アンテナを収縮すれば同調しそうですが効率が悪くなるので既設のコイルを除いて、手持ちにある0.6mmのUEWを12回ほど巻いてみました。この12回巻きでは、アンテナを5cmほど短かくすると50.2MhzでSWRが低くなりました。あと1回ほど巻き数を減らせばすべて伸ばした状態で同調するかもしれませんがこの程度ならよいかと妥協しました。(2019/03/26)

 

長さは収縮時約25cm、伸長時は1.295m 根本は3mmのねじが切ってある
重さは約78g
CB無線用のコイルが巻いてあるので除く
0.6mmのUEWを12回に変更

 

ケースは廃物を利用して、受け側に3mmのビスを止めてロットアンテナの根本にあるネジにロットアンテナを回転させて止める方式とした。バランはソータバランとしてFT50#43に0.6mmUEWを5回巻きとした。

両方のロットアンテナを止めた状態

持ち運びする時はロットアンテナを外す。

 

重量は198g

 


Sark-110での測定結果 地上高3.5m

 

 

 

 


V型ダイポールの実験

CB無線用のロッドアンテナを改造した水平ダイポールをV型にするとどうなるか実験してみました。エレメントはそのままの利用として、120度になるように新たにBOXを作製しました。ボックスは保管してあったタカチのSW65を使い、ロッドアンテナの止め方は水平の時と同じようにLアングルの廃材を利用してみました。

ケースに斜めになるようにロッドアンテナ用に穴をあけ、受け止めるほうのLアングルには受け用の3mmのねじをとめます。BNCはこれも他で使用していたものを流用。

LアングルとBNCを取り付けたところ

バランはソータバランとしてFT50#43に0.6mmUEWを5回巻き

ロッドアンテナを装着した状態の全体像

地上高3.5mでの設置状況 エレメント長は水平より10mm長くした時点がSWR最小となった。

SARK-110での測定結果

同じ地上高で水平の場合の測定結果は下記です。

スミスチャートで比較すると違いがよくわかりますが、実際に使ってみてどのような差があるかはわかりません。あくまでも、アナライザによるデータなので実際に運用した場合にどのような違いがでるのかは不明です。

♦運用実績♦

・2019年4月6日 石砂山(578m)、仙洞寺山(583m)で短時間運用しました。飛び受けとも予想とおり。石砂山は15分で4局、仙洞寺山は30分で6局(7エリア移動局含む)の交信。設営・撤去が楽なので短時間運用ではよかった。仙洞寺山は林の中でしたが、何とか3.5mほど上げることができた。
・2019年4月14日 吾国山(518m)  3mHで20分運用 7エリア(いわき市、白河市)を含めて5局、木々がなければ短時間運用に最適なアンテナ
・2019年4月20日 西御荷鉾山(1286m) 3mHで30分運用  ロケがよく10局交信、ロケと高さがあればこんなアンテナでも十分か

二股山(570m) 栃木県鹿沼市 2019/05/05 つつじの咲く山頂

 ここまで各種のアンテナを作製してみましたが、アナライザによる測定データは一つの目安であって、実際に山での使用では環境により大きく左右されました。木々に囲まれた場所では6mの水平ダイポールを上がられないこともありました。あげても回転できないこともあります。木の枝や葉の影響も受けます。高く上げようとしても、枝が邪魔することも多々ありました。特に樹林帯の低山は厳しいところがありました。

 6mのアンテナはサイズが大きくなるので場所により変更していますが、6mをメインにする時はSKYDOORを利用することが多い。2mを中心に運用を予定しているときは、HB9CVか4エレのHヘンテナと6mのV型ダイポールにプラスして予備としてRH-770を持っていくことがほとんどです。ポールは3.6mのポールと延長用の2mのグラスファイバーをザックのサイドに入れています。

 

 

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