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2015年10月12日 (月)

DJ4VMループ Loop Antenna, DJ4VM style

先週の金曜、土曜に50メガ用のDJ4VMタイプのループ(ジャーマン・クワッドのラジエーター)を試作してみました。

昨年の12月15日の記事で触れましたが、その頃、ヤエスのATU、FC-40を活用するために、アンテナ側端子とアース側端子が直流的に接続されていないアンテナはないかと、手元のアンテナ製作本を見ていたら、 ドイツ人、DJ4VM、Dr. Werner Beldt(現在のこのコールの持ち主は、YLで、違う人のようです。)の考えた、ジャーマン・クワッドのラジエーターが目に止まりました。通常のループアンテナの上端を開放し、下端と上端をオープン・ワイヤーのフィーダーで結び、フィーダー中央から給電するというものです。
(「キュービカル・クワッド〔増補改訂版〕」 JA1AEA 鈴木肇著、CQ出版社刊、1973年、『ジャーマン・クワッド』 〔pp. 129-130〕)

通常のループを多バンドに使うと、同調している周波数以外では、ビーム方向が乱れてしまい、例えば2倍の周波数(14メガ用エレメントに28メガを乗せる)だと、ビームが上下の方向に出てしまうそうです。これに対し、上と下から給電することによって、エレメント上に電流を対称的に分布させることができ、多バンド(帯域が2.5倍)で、8の字型のパターンが崩れないようです。
また、使うバンドの1波長に対してループが大きければ、2.5波長(1/4波長に対しての5/8波長に相当)までは、空中の専有面積が大きいことで、パターンが乱れなければ、利得が期待できるようです。
ただ、アンテナ中央の給電点から平行2線フィーダーを引き下ろしてきて、マッチング回路を付けて使うとのことですが、インピーダンスがどれくらいなのか、フィーダーをどのくらいの長さにすると良いのかなど、実践的なことはこの記事には書いてありません。 クワッド製作の経験が豊富な知人と会ったときに、質問して見ましたが、ちょっと分からないとのことで、試しに短い波長で作ってみたらとアドバイスをもらいました。

先週、なんとなくそのことを思い出し、50メガで作って見ることにしました。もっとも、最近、アイコム社のIC-7100を入手し、ATUにはAH-4が使えるので、初めの必要性は乏しくなっています。
寸法は、下の図のとおりです。(単位:cm)

Img_0246_2s
平行2線フィーダーは、実験なので、手持ちの300ΩのTVフィーダーを使い、ループのエレメントは手持ちの0.75sqのビーメックス線を使いました。
フィーダーの長さは、ループの上および下のコーナーが電流最大点と思われるので、そこから中心までの長さ(109cm)を加えた合計で、50メガの電気的1波長としました。図の中にあるように、TVフィーダーの波長短縮率を0.8として480cm、アンテナ中央からのネットの長さは371cmです。

工作では、スプレッダーの支持にいつものペットボトル製の超軽量クロスマウントを使い、結線部に廃物ゴルフクラブ用パイプの切れ端を利用していますが、特別なことは何もありません。

Img_0228s
Img_0235s          クロスマウントおよび給電部。
          上げるときは破魔矢の矢柄にグラス釣竿を差し込んでスプレッダーとする。
Img_0238s          ループの上端。
          この破魔矢は撮影用で、上げるときは5.4mグラス釣竿の下2段をループ上部の支持に使用。
土曜の午後にベランダに仮設して、アンテナ・アナライザーで測定すると、幸運なことに50.200MHzあたりにインピーダンスの最低点があり、ちょうど200Ωを示していました。
そこで、手持ちのLC入りマッチングボックスをつなげ、土曜の夜に地域クラブのオンエア・ミーティングがある50.350MHzあたりでSWRが最低になるように調整して、リグからの同軸をつなげました。

実際はそこからがたいへんで、リグで送信テストすると、SWRが無限大で、内蔵チューナーも作動範囲外で、全くだめでした。 ベランダの仮設アンテナ用に同軸を2本繋いで、シャックに引き込んでいたのですが、1年近く使わずに放置していたためか、ベランダ側の方の同軸が不良になっていて、別のものに交換が必要でした。(コネクターでショートしていました。)

夕方に全市全郡コンテスト前の小手調べでCQを出していた調布市のJA1ZGP局を呼んでみると、S9のレポートがもらえました。
夜のオンエア・ミーティングでは、5局から54ないし59+のレポートがもらえたので、いちおう使えることが分かりました。
写真のように高さが十分でなく、スプレッダーが屋根の切妻部に当たって回らない状態です。

とりあえずの感想として、片付けるときに線がごちゃごちゃして仕舞い勝手がよくありません。アンテナ中心部からフィーダーを取り外すようにしましたが、下端か上端を取り外せるようにした方が良かったようです。
軽量なので、ローパワー用の軽いマッチングボックスを作れば、徒歩での移動運用などに使えそうです。
車でのJAFF移動運用などのためにHFの18メガとか21メガ用を作る場合の問題としては、現在ポールに使っている玉網の竿がカーボン製なので、オープン・フィーダーを添わせるのに適さないことです。
フィーダーも、片付けのことを考えると、自作梯子フィーダーではあまり勝手が良くないかも知れません。Wで、このタイプのラジエーターとバンド別のパラスティック・エレメントのリフレクターを使ったDK7ZBタイプのクワッドを製作した人のネットの記事では、WireMan社で450Ωの平行2線フィーダーを販売しているようなので、これを買うのが簡便かも知れません。

なお、日本でのこのタイプのアンテナをアマ無線送信用として製作した記事は見つかりませんでしたが、JA1COR局がシミュレーションをされているのを見つけました。もともとクワッドのラジエーターのエレメント数を減らし、複数バンドを1本のラジエーターにATUで給電していらっしゃるようで、評価にもご経験が反映されているようです。参考までに同局のブログ、「ラジオ少年は半世紀越えるも、脳内そのまんま」の該当記事のリンクを付けておきます。
http://vacaconajo.blog133.fc2.com/blog-entry-325.html

I made a loop antenna for 6 meter band following the design of DJ4VM last Friday and Saturday as an experiment. The shape and the size are shown in the figure above. The impedance at the end of 300 ohm TV feeder, cut to the electrically one wave length, was 200 ohm.

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コメント

Nobiさん、ご無沙汰しております。面白いテストをされましたね。 インピーダンスのイメージも掴まれた様で先が楽しみです。
ビームパターン(8の字)を、次回外に行かれた時に調べてていただけるとありがたいです。その情報を参考に大きいのでやってみたいと思います。 よろしく!!

BXHさん、コメントありがとうございました。
「キュービカル・クワッド」の図では、設計の周波数(当局の場合50メガ)でのエレメント上の電流分布は通常タイプのループと同じなので、パターンも同じと思います。
2.5倍の周波数(一辺の1/4波長が5/8波長相当)で最大ゲインが出るそうなので、125メガでどういうパターンになるか、また下の28とかでどうなるかを測ると良いのだと思いますが、まともに測定をやった経験がありません。機会がありましたらよろしくご指導ください。

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