144MHz 電圧給電アンテナ(HPF型）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　戻る

◆はじめに(2021/5/21)
電圧給電アンテナの整合方法のページでは同調コンデンサをどのような構造にして、どうアンテナ内に収納するかが課題として残りましたが、同軸の芯線をアルミパイプ内に挿入すればコンデンサとして機能することを製作記事（＊８）で見つけ、こんな方法もあるのかと知りました。ロッドアンテナを使った電圧給電では同調コンデンサに小型セラミックトリマを使いましたが、耐圧が５０Ｖなので許容電力は２Ｗと言う制限がありました。しかし同軸を使うと５Ｄ２Ｖの耐圧は１０００Ｖ以上なので、ことコンデンサの耐圧だけを考えるのであれば１００Ｗ以上でも使用可能となり、がぜん製作意欲が湧いてきました。

　同軸芯線をアルミパイプに挿入してコンデンサを形成

◆ＨＰＦ型電圧給電アンテナ(2021/5/21)
給電部はインピーダンス変換回路(整合回路）であり、ネットの製作記事に（＊７）にＨＰＦ型、ＬＰＦ型と言う表記があったのでそれを引用し、１のタップ型は私が便宜上つけました。構造的にコンデンサをボビンの中に収納することが出来そうなので、見た目スッキリのＨＰＦ型について実験と製作を進めようと思います。

　３種類の整合回路

◆給電点インピーダンスとコイルの巻数(2021/5/21)

1. 下の画像のような整合回路を組み、コイルを何種類か交換し、Ｃ１のトリマを回してＳＷＲを下げます。
2. Ｌ１の巻き数について　�@０．３ＳＱのビニール線では６回巻　�Aφ７のアルミパイプでは４回巻　が最もＳＷＲが下がりました。給電点インピーダンスの高低によって、それに整合するコイルとして最適な巻き数があるようです。
3. ６ＰＦセラミックトリマの容量値はローターの回転角度からの推定値です。
4. 下の写真のようなＬ型ラグ板を使っているため、巻き数を変更してもコイル長は１５mmの一定です。

◆実験１，２におけるコイルの巻き数とＳＷＲの関係

◆アンテナのインピーダンス計算(2021/5/21)
電圧給電アンテナの実験をしていて気づいたことは、アンテナのエレメントとして試作時は０．３ＳＱのビニール線を使っていますが、それを実機としてアルミパイプに変更すると同じコイルでもＳＷＲが落ちない事に気付き、その点について調べてみました。(＊３　Ｐ２５から計算式を引用)

アンテナを分布定数回路とみれば特性インピーダンス　Ｚ(※）は　　 【　※　入力インピーダンス　あるいは　給電点インピーダンス　ともいう　】

　　　　　 　　Ｚ＝６０ｌｏｇe（２ｈ／ｄ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【　ｈ＝アンテナ長さ、ｄ＝エレメントの直径、loge=自然対数(ln)　】

エレメント長９９０ｍｍの場合

実験１　：　　Ｚ＝６０ｌｏｇｅ（２×９９０／０．６）＝４４５Ω　　　　　　　　　【　０．３ＳＱ＝０．３ｍｍ２ビニール線の芯線直径は０．６ｍｍ　】

実験２　：　　Ｚ＝６０ｌｏｇｅ（２×９９０／７）＝２９７Ω

参考にした文献には　「上記の式は放射抵抗などの要素を除外しており、条件として十分ではない」　との記述がありました。しかしエレメント径によって給電点インピーダンスに違いのあることは判っていただけると思います。

◆製作を進める(2021/5/28)
上の実験でφ７のアルミパイプを使う場合、φ１２．５のボビンを使うとコイルの最適巻数は４回と言うことが分かったため、製作に取り掛かることにします。

1. コネクタはＭＰ８（８Ｄ２Ｖ用Ｍ型プラグ）を使用。
2. コンデンサとして使う同軸は５Ｄ２Ｖの芯線（ポリエチレン部を含む）を使い、長さはポリエチレンを含む部分が４８ｍｍ、その先の銅線部が２０ｍｍほどです。
3. 同軸芯線がコンデンサとして働く長さは４５ｍｍなので、静電容量としては４．５ＰＦになります。
4. ボビンとして使うグラスファイバーのパイプは外径１２．５ｍｍ×内径８ｍｍ×長さ５５ｍｍで、ＭＰ８に差し込む先端の１５ｍｍ部分がφ１１になるまでヤスリで削りました。
5. ラジエータとして使うアルミパイプはφ７×１０００ｍｍ長を使い、給電点は端から１０mmのところなので実質のエレメント長は９９０mmとなり、順序が逆ですが短縮率は９５％です。
6. 端部にはボビンの内径に合わせるためのφ８×４０ｍｍパイプ(補強を兼ねる）、内径にはφ６×６０ｍｍ長のアルミパイプ(コンデンサ形成用）を挿入します。
7. コイルはφ１２の丸棒に巻くと０．５ｍｍほどの戻り（スプリングバック)があるため、φ１２．５のボビンに丁度良い締まり具合で収まります。

　部品を並べる

　各部品を組み立てたところ

◆ＳＷＲはコイルのピッチ調整で(2021/5/28)
初めて作る場合はコイルの巻き数が判らないためアンテナインピーダンスメータを使って、インピーダンスが高ければ(誘導性)コイルの巻き数を減らし、インピーダンスが低ければ(容量性）コイルの巻き数を増やすという方法を取ります。

1. ５Ｄ２Ｖ芯線長はポリエチレンの部分が４８ｍｍで、アルミパイプに入っている部分は４５ｍｍなので４．５ＰＦになります。
2. 今回の構造では同軸を切り詰めてＳＷＲを徐々に下げるという方法は現実的でないため、コイルのピッチ調整で行うことにします。
3. インピーダンスメータで表示値が５０Ωに近くなればＳＷＲ計に交換します。
4. ＳＷＲ計を見ながらコイルのピッチ(間隔）を伸ばしたり縮めたりすると、ＳＷＲは１．１まで落ちました。
5. ピッチ調整終了後は、コイル部分を熱収縮チューブで固定します。

　インピーダンス測定時のコネクタ接続

　ピッチ調整を終えたコイルを熱収縮チューブで固定する

◆アンテナとして仕上げる(2021/6/4)

1. 給電線の先端にＭＰコネクタが付いており、それに合わせるため、中継コネクタとしてＭＡＪＪを使います。
2. 自己融着テープでコネクタからコイル部分までを巻いて保護します。
3. 自己融着なので巻いた部分は一体化しているため隙間が無くなるとは思いますが、下側のＭＡ−ＪＪ側から巻いてアルミパイプ側で終わるようにし、テープの合わせた部分から水が入りにくいようにします。
4. アンテナの先端部の防水対策はパイプの中にバスボンドを数ｍｍ注入してから、７ｍｍ用端末保護キャップ(ホームセンターのネジ売場にあります）を被せました。

　自己融着テープで全体を保護する（ＭＰ−５にＭＡ−ＪＪを接続）

　アンテナ先端部にバスボンドを詰め、その上から端末保護キャップを被せる

◆内部構造(2021/6/4)

＜完了＞

参考文献（＊印）

1. アンテナ製作マニュアル　電波新聞社
2. アンテナ・ハンドブック　ＣＱ出版社
3. アマチュアのアンテナ設計　岡本次雄著　ＣＱ出版社
4. 平河ヒューテック株式会社資料
5. 電圧給電アンテナ
6. アンテナ工学ハンドブック　電子通信学会編　オーム社
7. 月刊ＦＢニュース　楽しいエレクトロニクス工作　第38回
8. 新・手作りアンテナ入門　田中宏著　ＣＱ出版社