BJYの備忘録

2021.10.xx (過去の記録です)

＜お詫び＞
前回の記事からまたまた1か月以上も空いてしまいました。
折角読んで頂いている方々にお待たせして、誠に申し訳ありません。

50Ω直接給電のSWRについて

---

運用編に入る前に、前回ちょっと気になっていたこのANTのSWR特性と、
これに対する考察をしてみたいと思います。

まず、このANTの調整後のSWR測定結果は、次のようになりました。
(ANT直下での測定)

これを見ると、SWR＜1.5の実用範囲は、7.06～7.14Mhzの約80kHzほどで、
フルサイズのANTにしては、帯域幅が狭いことがわかります。

これに対する考察ですが、
ツェップANTの給電線のハシゴフィーダー(λ/4)は、ANT側では電圧給電の為
インピーダンスが非常に高く(数kΩ)、一方ショートスタブ側の終端は０Ωなので、
50Ωで給電した場合、SWR1.5以内に整合できる範囲が狭いことがわかります。
では、50Ωの直接給電ではなく1:4のバランを介して200Ωで給電した場合は
どうでしょう？
実際に試していないので推測になりますが、おそらく給電ポイントは50Ωの
位置よりも上の方になり、SWR1.5以内の整合範囲が広がると想定されます。
(下図)

過去のツェップANTの製作記事では、1:nのバランでマッチングを取っている例は
あっても50Ω直接給電の例が皆無なのは、この辺に理由があるのかもしれません。

運用編

---

さていよいよこのANTの実践運用結果を発表します。
期間は2021年10月下旬の約1週間でした。
(この後はマルチバンドに出るため、ロングワイヤーに交換)

設置環境：トップの高さ8mH、給電点の高さ0.8mH(地面に置いた作業机の上！！)
送信機：80W(FT8)、10W(SSB)

日中は国内相手に10WのSSB、夜間はDX相手に80WのFT8で運用しました。
結果、国内は全く問題なく、以前上げていた8mHのフルサイズDPと同等に感じました。
DXに対しても地上高が低い割には良く飛んでいるみたいで、Wの中西部は勿論の事、
EUも東欧、北欧、西欧とQSO出来ました。
(psk reporterで当局の信号をスポットしているEUの数はもっと多かったのですが、
当局の方がS/Nが悪く耳が追い付いていない様子でした。残念)

ANTを支えているポールが2本で、東西に直線状に張ったλ/2のワイヤーが効いている
ようで、このANTの良さを実感しました。
給電点がやたら低いのを気にしていたのですが、結果的に飛びには問題ありませんでした。

ただ、欠点もありました。
それは、ノイズレベルが高いことです。
SSBでは、信号がなくてもS9+振っています。以前のDPやG5RV／ZS6BKWでは
ここまで酷くはありませんでした。
この原因は、ハシゴフィーダーが家屋から4m位しか離れていないことと、
給電点が地上すれすれなのが主な要因だと考えられます。

やはり、ツェップやG5RVのようにハシゴフィーダー(平行２線)を使うANTの場合、
同軸ケーブルとは違い給電線がシールドされていないので、周囲の影響を受けやすく、
設置の際は出来るだけ大地や金属物から離すのがセオリーのようです。
ANT教本に書かれている先人の教えを再認識しました。

エピソード

---

VHFのJ型ANTにヒントを得て、意気込んでこのANTの製作に臨んだ訳ですが、
実は、途中で失敗もありました。
それは、ハシゴフィーダーの終端をショートするのを忘れた事です。
オープンフィーダーのまま調整していて、どうやってもSWRが4.0から下がらず、
”やはりツェップの50Ω直接給電は無理なのか・・・”と諦めかけて、再度
ANTハンドブックでJ型ANTの構造を見直したところ、平行２線の終端が
ショートスタブになっていることに気が付き、早速ツェップでやってみたら、
見事SWRが1.0になったという訳です。

λ/4スタブによるマッチングは、
ANTの給電インピーダンスが*50Ωより低い場合＝オープンスタブ
ANTの給電インピーダンスが*50Ωより高い場合＝ショートスタブ
*(1:nバランで昇圧した場合は、昇圧後のインピーダンスに置き換えてください)
がセオリーのようです。

[1回]

2021.10.xx (過去の記録です)

製作編

---

＜材料＞
　アンテナの材料はすべて一般のホームセンターで入手容易な物です。
・メインエレメント
　　ビニール線：VFF-1.25S　単線、長さ21mくらい
・ハシゴフィーダー（固定部）
　　ビニール線：VFF-1.25S(紅白)　平行２線、長さ8m
・ハシゴフィーダー（調整部）
　　園芸用アルミワイヤー：外径1.5mm、長さ5m
・メインエレメントとハシゴフィーダーを接続する部分
　　農業用のビニールハウスに使う留め金具の樹脂：1個・・・耐候性の樹脂
・ハシゴフィーダーのセパレータ
　　配線用モール：1m×2個・・・できれば耐候性のものが良い
・ハシゴフィーダーのセパレータを固定するもの
　　インシュロック：2袋(100個くらい)・・・できれば耐候性のものが良い
・メインエレメントをポールに固定するためのロープ
　　クレモナロープ：適量


　　　　　　　　　全体の外形図（クリックで拡大）

＜作り方＞
（１）メインエレメントのビニール線(単線)を切り出します。
　　私の場合は設計周波数を7.100MHzとして、λ/2 × 0.96(短縮率) = 20.27mとしました。
　　他の周波数にする場合は再計算してください。
（２）ハシゴフィーダーのセパレータ(配線モール)を、必要な個数分カットします。
　　配線モールは、上下がセットの状態で売っていますが、下の方だけを使用します。
　　両面テープが貼ってある場合は剥がしてください。
　　これを、35mmの短冊にして40個分カットします。
　　個々の短冊は、間隔27mmで2か所の穴を開けます。穴径は3.5mm。
（３）ハシゴフィーダー(固定部)のビニール線(平行２線)を8mの長さに切り出します。
　　ビニール線に、25cmの間隔で、黒の油性マジックで印を付けます。
　　（２線とも印をつけてください）これがセパレータの間隔になります。
　　マジックで印をつけた後は、平行ビニール線を２つに裂き、穴開け済みの短冊モールを、
　　各々のビニール単線に入れていきます。
　　短冊モールは、落下防止の為、下になる方をインシュロックで固定します。
（４）ハシゴフィーダー(調整部)のアルミワイヤーを、2.5mの長さで2本切り出します。
　　これも（３）と同様に油性マジックで印を付けて、穴開け済みの短冊モールを、
　　各々のワイヤーに入れていきます。
　　短冊モールは、落下防止の為、下になる方をインシュロックで固定します。
（５）2本のハシゴフィーダー、固定部(ビニール線)と、調整部(アルミワイヤー)を、
　　圧着端子などで電気的に接続します。
（６）最後に、メインエレメントと、ハシゴフィーダーの片方(赤線)を接続します。
　　各々のビニール線を樹脂に固定した後、圧着端子などで接続します。
　　なお、ハシゴフィーダーは、必ず赤線の方に接続してください。
（７）メインエレメントの先端に、クレモナロープを取り付けます。

なお、（２）（３）の手順は、「第26話：ロングワイヤーからG5RV・・・」の
記事の中で、具体的に図示してありますので、こちらを参考にされてください。


赤白のビニール線を圧着端子でアルミワイヤーに接続
赤側のワイヤーを同軸ケーブルの芯線に接続します

＜アンテナの仮設置＞
　ハシゴフィーダーの長さが約10mなので、10mの高さに仮設置します。
　使用するポールは、グラスファイバー製が理想ですが、金属性のポールを使う場合は
　なるべくハシゴフィーダーをポールから浮かせるように離すように工夫が必要です。
　私の場合は、アルミ伸縮ポールと破損したグラスファイバーポールを使って、
　8m高さの設置高しか稼げませんでしたが、これでも実用になりました。
　メインエレメントもなるべく高く、クレモナロープを立ち木などに固定します。
　私の場合はメインエレメントの先端は5m高さでした。


ハシゴフィーダーの上部。画像ではわかりにくいが、ビニール線の赤線側が
メインエレメントに接続されている。
この部分はポールが非金属性なのでフィーダーをポールに密着させている。

ハシゴフィーダーの下部。この部分はポールが金属製なのでフィーダーをポールから
離してある。

＜調整用冶具＞
　50cm程度の短い同軸ケーブルを用意して、片側にM型コネクタ(オス)を半田付け、
　片側を芯線と被覆線に分けて調整用のワニグチクリップを半田付けします。
　これを、アンテナアナライザーの先端に取り付けます。

調整用冶具（クリックで拡大）

＜調整手順＞
（１）まず、ハシゴフィーダーの一番下（２線のアルミワイヤーの先端）を、電気的に
　　短絡します。（動作的にはλ/4ショートスタブとして機能します）
　　短絡の方法は何でもOKですが、調整のためその都度カットしますので、手で撚る
　　だけでも良いでしょう。
（２）アンテナアナライザーに取り付けた同軸ケーブル先端のワニグチクリップの
　　芯線側を(ビニール線赤線側)のアルミワイヤーに、被覆線側を(ビニール線白線側)の
　　アルミヤイヤーに仮止めします。
　　最初は仮止めする位置をアルミワイヤの末端から1mくらいの所にしておき、
　　まずこの状態でSWRが下がる中心周波数が7MHz帯のどのあたりなのかを調べます。
　　※SWRが高いのは気にせずに、とにかくSWRがディップする所を探します。
（３）中心周波数が目的とする周波数(7.100MHz)より低い場合は、ワニグチクリップの
　　位置をAの方向にスライドさせ、目的とする周波数(7.100MHz)より高い場合は、
　　ワニグチクリップの位置をBの方向にスライドさせます。これを繰り返し行い、
　　目的とする周波数(7.100MHz)付近でSWRがディップするようにします。
　　※SWRが高いのは気にしなくてOKです。
（４）次はSWRが低くなるように、アルミワイヤ先端を数cm単位でカットして行きます。
　　※ワニグチクリップの位置はそのままです。ワニグチクリップから下のワイヤーだけを
　　カットします。２線とも同じ長さでカットします。
　　（カットした後は、必ず２線の先端を撚って短絡してください）
　　カットしたらSWRが逆に上がってしまった場合は、アルミワイヤを継ぎ足します。
　　SWRが1.5以内になったら、さらに1cm単位でカット＆トライして、SWRが最低に
　　なるように追い込んでいきます。
　　最後に、撚った状態のアルミワイヤー２線を圧着端子で正式に短絡します。
（５）アルミワイヤーのワニグチクリップを仮止めした位置に、正式運用の同軸
　　ケーブルを圧着端子などで接続します。


（１）アルミワイヤー先端を短絡


（２）アルミワイヤーにワニグチクリップを仮接続


ハシゴフィーダーの調整要領。まずワニグチクリップの位置を上下にスライドして
中心周波数を調整する。次にショートスタブの長さを加減してSWRを下げる。


SWRの傾向は上図のようになる。ワニグチクリップの位置が大体決まったら、次に
ショートスタブの長さをカットして行くと、中心周波数は変わらずに、SWRだけが
段々下がっていく。（最初のフィーダー長が長い場合）
最初のフィーダー長が短い場合は、逆にショートスタブを継ぎ足して長くすると
SWRが下がる。

　このように調整した結果、私の場合は、最終的にハシゴフィーダーの全長は9.99m、
　ワニグチクリップの位置(ショートスタブ位置)は、アルミワイヤー末端から40cmの
　所になりました。
　また、目的の周波数付近 (7.100MHz)でSWRは1.1になりました。
　「同軸ケーブル直接給電方式」のツェップANTが実証できたのです！


最終的な調整位置。ここでSWR=1.1になった！

7.084MHz SWR=1.1

7.054MHz SWR=1.5

7.125MHz SWR=1.5

次回はいよいよこのアンテナの「運用編」です。
まだまだ記事は続きます・・・

[1回]

※2021.10.xx（過去の記録です）

製作のきっかけ

---

前回、台風でANTマストが折れてしまったお話しをしました。
そこで、ロングワイヤーANTは解体して、手持ちの材料で何か簡単に作れそうな
アンテナはないものだろうかと、本を読んで物色していました。

あれこれ考えずに咄嗟であれば、過去に何本も作ったダイポールで即決ですが、
同じANTを繰り返し作ってみても面白くありません。
色々見ているうちに、そういえばツエップANTはまだ一度も作ったことがないなぁ
と思い始め、このANTについて調べることにしました。

ツェップANT＝正式にはツェッペリンANTと言い、昔ドイツの飛行船ツェッペリン号に
使われたANTに由来しています。
ダイポールがワイヤーの中央から給電するのに対して、ツェップではワイヤーの
片方の端から給電するため、ANTの支柱がダイポールより少なくて済む反面、
ツエップでは給電点が電圧給電(高インピーダンス)になるため、そのままでは
同軸ケーブルに接続することができず、平行フィーダー(ハシゴフィーダー)を
給電線に用いて、インピーダンス整合してから同軸ケーブルに接続する必要が
あります。
大昔、同軸ケーブルが高価だった時代のアマチュアは、ハシゴフィーダーを自作して
ツェップANTは盛んに使われました。しかし現代ではハシゴフィーダーの製作が
面倒がられ、これが理由でツエップANTを自作する人は多くありません。

一方で、ワイヤーの端にハシゴフィーダーの代わりに”整合回路”を入れて、直に
同軸ケーブルで給電するタイプのANTがメーカーから多く発売されて、今では
こちらの方が圧倒的多数になってしまいました。
ちなみに、このタイプのANTは”ツェップ”とは呼ばず、”ツェップライク”と呼んで
古典的な”ツェップ”ANTと区別しています。



 ちなみに、古典的な”ツェップ”ANTでも、同軸ケーブルとの接続部分に整合回路が
入ることに変わりはないのですが、ツェップライクANTの場合はマッチング部分が
ANTと同じ高さにあるため、一旦上げてしまってからの調整は困難であるといえます。
ツェップは、手元に近い高さで調整が行えるのでこの点は有利です。

さて、今回は古典的な”ツェップ”にすることに決めたのですが、製作のネックとなる
(1)ハシゴフィーダーをどうするか、(2)整合回路をどうするか、の2点について
お話ししたいと思います。

(1)ハシゴフィーダーについて

”ツェップ”のこれまでの製作記事を見ると、フィーダーは300Ω～600Ωと幅があり、
一昔前はTVの300Ωフィーダーを利用した製作例が多かったようですが、今では
一般的ではありませんので、G5RV-ANTでも使われている450Ωとして自作します。
ハシゴフィーダーの自作については、昨年のG5RV-ANTやZA6BKW-ANTの記事で
ご紹介したとおり、フィーダーに使うワイヤー径と２線間の間隔さえ間違えなければ、
必ず成功しますので大丈夫です。

(2)整合回路について

アンテナ教本に載っている”ツェップ”の整合回路は殆ど同じで、ハシゴフィーダーを
λ/4の長さにする場合、下図に示す直列同調回路になります。
この3つのVCは、調整が済んでしまえば固定コンデンサに置き換えて良いのですが、
100W運用する為には耐電圧の大きい物でなければならず、手持ちの部品が有りません。
それに、コイルも含めて調整が大変そうで、とても”お手軽”には出来ません。
あれこれ悩んでいたところ、とあるVHF用のANT製作記事が目に止まりました。

　　　”Ｊ型ＡＮＴ”

今まで名前だけは知っていたものの、簡単な構造で比較的良く飛ぶ、程度の知識で、
特に気にせず素通りしていたANT。
実はこの”J型”ANTこそが、ツェップANTの別の姿だったことを初めて知りました。

下図をご覧ください。
1λ(λ/2×2)のワイヤーの、A-B間の中点(λ/4の位置)に交流(RF)を挿入します。
A-Bを折り曲げると、平行フィーダー(ハシゴフィーダー)になります。この部分は
電流の位相が互いに逆のため、電波は殆ど発射されません。(給電線となる)
残りのB-Cのワイヤが、アンテナとして動作します。これが”ツェップ”ANTです。
この、B-Cのワイヤを縦にすると・・・何と、”J型”ANTになります。

そして、実際のJ型ANTの製作では、LCを用いた特別な整合回路は使っていません。
同軸ケーブルの給電ポイントをスライドして、50Ωに整合させています！

ツェップとJ型、HFとVHFの違いはあるにせよ、動作原理が同じなのだから、
ツェップでも、この”同軸ケーブル直接給電”方式が出来るはず！
と期待が膨らみます。

 
ツェップアンテナの原理（出典：ワイヤーアンテナハンドブック）

 
J型アンテナの製作記事（出典：ワイヤーアンテナハンドブック）
この図ではTVフィーダーで給電しているが、同軸ケーブルで給電している記事も存在する


J型ANTの製作例を参考にした”同軸ケーブル直接給電”。果たして成功するかどうか

ー記事は続きますー　次回乞うご期待

[3回]

久しぶりの記事になります！
ここ数ヶ月、筆不精になってしまい、blogをサボってしまいました。申し訳ありません。
しばらくは過去の記録の記事ばかりになってしまいますが、ご了承ください。

---

2021年9月の事

その時は大した台風でもなかったのですが、42mのロングワイヤーANTのマストにしていた
グラスファイバー製のポールが、強風に煽られて”ポキ”っと折れてしまいました。

このマストは、割と古くから移動用として市販されていた長さ10mの伸縮ポールで、先端は
径が細いので私は8m分だけを利用していました。

1年以上の間、上げたままの状態でしたので、かなり風化していたと思います。
折れた部分は、私の予想に反して、ワイヤのテンションがかかる先端の方ではなくて、
途中(5mくらいの)、しかもポールの接続部分ではない所でした。
ちょっと意外な結果に驚いています。


縦方向に亀裂が入っているので、おそらくここから破損が広がったと思われますが、
であれば、竹が折れる時のように繊維を残してぐにゃっと曲がるような折れ方を予想して
いたのですが、この時は”むしり取る”ような感じで見事に割れてしまいました。

やはり、グラスファイバー製のポールは、上げっぱなしはダメと再認識したと同時に、
破損した場合の一例として、今後の参考にしたいと思います。

[0回]

今冬は例年になく寒いですね。
すでに立春を過ぎましたが、我が家の梅の木はまだ蕾が小さく、
昨年のような梅酒や梅干し作りはちょっと期待出来なさそうです。

さて、北京オリンピックも始まり、無線でも"BY1CRA/WO22"という
オリンピック特別記念局が連日QRVしてHFの空が賑わっています。

前回の記事でも書きましたが、昨年秋の台風の影響でANTマストが折れて
以来、まともなHFのANTを上げていなかったのですが、実は今冬の間も
寒さにめげずに(?)システムのグレードアップ化に向けて、ANT作りを中心に
いろいろ試行錯誤しておりました。

時系列に並べてみると、

・2021.09.xx　アンテナマスト（釣竿）折れる

・2021.10.xx　7MHz用にツェップANTを製作

・2021.10.xx　1.8/3.5MHz用にロングワイヤー(逆L)ANTを仮設(5mH,32mL)

・2021.12.xx　上記ロングワイヤーANTのカウンターポイズを色々実験

・2022.01.xx　上記ロングワイヤーANTを少しグレードアップ(12mH,38mL)

・2022.01.xx　上記ロングワイヤーANTを1.8MHzに専用化

・2022.01.xx　7/14/28MHz用にウィンドムANTを製作

・2022.02.xx　28MHz用に細長デルタループANTを製作

・2022.02.xx　TS-480HXでFT8（一部の周波数を200WでQRV）

・2022.02.xx　KCJ Topband Contestに参加

・・・と、記事にしたい無線ネタが段々溜まってしまいました。

もちろん、これら全てのデータはしっかり残してありますので、
これから１つ１つ、記事にしてご紹介したいと思います。
それまで、少々お待ちくださいませ（汗）

[1回]