144MHz電圧給電アンテナ

はじめに(2018/5/25)
144MHzで移動運用する時のアンテナとして、1/4λのロッドアンテナよりは利得があり、木の枝などにぶら下げればすぐに設置ができ、撤収の時もクルクルっと丸めれば小さくなってしまう。そんな小型軽量のアンテナを作ってみることにしました。

電圧給電アンテナとは(2018/5/25)
1/2λエレメントの中央から給電すればインピーダンスは73Ωとなって同軸の接続は可能ですが、端部から給電しようとすると電圧腹のためインピーダンスは数KΩになって50Ωの同軸を直接つなぐことはできません。そのためマッチング回路が必要になり、また給電点の電圧が高くなるため使う部品の耐圧に注意が必要です。

コンデンサVC1の耐圧(2018/5/25)
144MHzにおいて 出力P=2W、インピーダンスR=50Ωのトランシーバーを想定しました。

A点の電圧 A=√(PR)=√(2×50)=10(V)

B点の電圧 B=A×コイルの巻き数比=10×10/1.5=67(V)

したがってB点には実効値で67(V)の電圧がかかるため、それに耐えうるコンデンサが必要です。

マッチングボックス(2018/5/25)

  1. タカチ電機のSW−40というW30×H20×D40のケースを使います。
  2. ガラエポ基板を35×25mmに切って彫刻刀で溝を掘り、コイル、トリマ、同軸、エレメントを半田付けします。
  3. エレメントは1.25SQのビニール線(外径φ3)を990mmに切ったものを使いました。144.2MHzにおけるエレメントの短縮率を95%として計算。
  4. 先端には圧着端子を取り付け、ヒモでぶら下げやすいようにしています。
  5. コイルはφ0.8のスズメッキ線をφ5の丸棒に10回スペース巻きにしました。全長は13mmで、タップ位置はコールド側から1.5回です。
  6. VC1は日本橋の共立電子(シリコンハウス)にて@50で売っていた 5PF 250V のエアトリマを使うことにしました。入手困難な場合はセラミックトリマを使いますが、一般的には耐圧が50Vなので同じく50V耐圧のセラミックコンデンサを直列につなぐことで耐圧を上げることができます。(10PFと10PFの直列接続で5PFにする)
  7. 同軸は3D2Vを1.4mに切ったものを使いました。 同軸の速度係数を0.67とすると L=300÷144÷2 × 0.67 × 2=1.4m となります。

  
(左)マッチングボックス (中)プリント基板上の配置 (右)エレメントの先端に取り付けた圧着端子

SWR特性(2018/6/1)
木造家屋室内での測定ですが、FT817をCWモードにしてキャリヤを出し、145MHzでSWRが最低になるようトリマを回すとメータの針がストンと落ちました。144〜146MHzの範囲内では問題なく使用できるレベルです。

受信状態における1/4λとの比較(2018/6/1)
144h4機に1/4λロッドアンテナを付けた場合との比較ですが、Sにして2程度は向上しました。打ち上げ角の違いといった要素が影響していると思われます。

◆エレメントの電圧分布(2018/6/1)
さてアンテナからはどのように電波が出ているのでしょう。図のような高周波電圧計を作り、アンテナに沿って上下に移動しながらメータの振れを図に点線で書いてみました。エレメントの上端部と下端部に山があり、中央部に谷があります。

 直径10cmほどに束ねたアンテナ。ヒモの先端には釣り用のオモリ(赤く着色)をつけて投げやすくしている。

<完了>


◆参考資料

  1. アンテナハンドブック CQ出版社
  2. アンテナ製作マニュアル 電波新聞社
  3. アマチュアのアンテナ設計 岡本次雄著 CQ出版社