3.5MHz VCHアンテナ製作編

設計編で決めた60μＨのコイルの製作から始める。
材料は、DIYで買った園芸用アルミ線と100均ショップのプラスチック製味噌たると少々のボルトナット＋端子

味噌たる一杯に巻くと90μＨほどになったのでＬＣメーターで測りながらいいところでカットした。

アンテナ自体あとは電線があれば完成であるが問題は設置方法である。

既存で10mＨのグラス製釣竿を使った7,10MHzのinv-Vが設置してあるのでこの竿を使うことにする。が、調整のためにこのアンテナだけの上げ下ろしができる構造にしておきたい。

で考えたのが、竿の最上部に滑車をつけてエレメントを上げ下ろしできるようにする事だが、元々このinv－Ｖは敷地ぎりぎりに立てているので北側からの風を受けると南側に竿がしなりエレメントがたわんでＳＷＲが狂う欠点があった。そのためわざと北側にしならせて垂直に凧紐で引っ張って風を受けても南にしならないようにしていた。この紐をＶＣＨの上げ下げ用のひもと兼用できそうなのでやってみた。

しかし、頭の中で想像するのと実際やってみるとは大違いで、滑車やワイヤーの重み特にコイルが重く竿がしなって形状を保つことができない。

次に思いついたのが、重いコイルを下から支えてやればしなりが少なくならないかということで、別に7mの釣竿の最上部でコイルを固定し下から持ち上げつつ、滑車を引っ張ってみたが竿の最上部は細すぎていくら上から引っ張っても滑車自体が下へしなりつつコイルを支えるはずの竿も変形するためなんとも奇妙な形になって使い物にならなかった。

これの改良で、釣竿の細い部分を使わず、形状を保てる太さの部分を使って支えてみた。これで何とか形になった。とはいえ相当不細工ではあるが。

風でしなる竿を引っ張って形状を保つ紐をＶＣＨのホットエレメントの上げ下げに使ってしかもコイルの重量を上手く別の竿で支えながらの究極の相持ち構造の釣竿アンテナとして完成した。

コールド側は、最初地面にエレメントを這わしていたが、どうしてもリアクタンスが0にならないためそばにあった金属フェンスの最上部に這わしてみたところうまく行った。

コールド側エレメントの処理

エレメント長の調整後のSWRカーブを測定したのが下の図（赤線がSWR特性）

シミュレーション時のSWR特性は

エレメントの長さは周囲の影響でシミュレーション通りとはいかなかったが、帯域幅はカーブが示すようにかなりシミュレーションに近いアンテナが出来上がった。

製作費も安くATUのような機械仕掛けの調整機構が無くて、高々（？）10mで3.5MHzにQRVできるようになったので満足している。飛びはこれからだが、かなりよく聞こえるアンテナに仕上がっている。惜しむらくはもう少し見てくれを良くしたいところではある。

P.S.
このアンテナで3.5をワッチしているのだが、コールサインを総務省の電波利用ホームページ　無線局情報検索で検索してみると1KW局がたくさん出ておられる。さすがベテランのバンドで、ちょっと出るのが怖くなった。

3.5MHz VCHアンテナ設計編

3.5MHzバンドはアマチュア無線に割り当てられた周波数帯としては低い周波数の部類に入りベテランが多いバンドらしい。特徴は夜間に国内QSOが安定して行えるらしく国内遠距離でのラグチューが盛んに行われている。もっとも強力に入感する局はハイパワー局らしいが。

しかし、低い周波数＝波長が長いということであり、アンテナはよほど広い敷地がないとダイポールなどそう簡単には設置できない。一般的には場所をとらない垂直系が多いと想像できるがそれにしても１/４波長で２０ｍだからフルサイズはなかなか難しい。コイルで短縮するしかなさそうである。

一番楽な方法はRW（ロングワイヤー）+ATUで適当な長さのワイヤーを屋根越しに逆Ｌに張って、ATUで強制的に同調させる方法だが、試みた結果、感度・飛び共にいまいちの感覚だった。ＡＴＵの効率が悪いのかカウンターポイズが悪いのかわからないが、あまり好きになれない。

そんな折、所属するクラブの講習会で７MHｚのVCHアンテナ製作講習が去年の秋にあった。完成したアンテナを使ってみたが予想以上に飛びが良かったため、何とか3.5Mhzでもできないか検討を始めることにした。

ググってみるとVCHというのは開発者のコールサインらしいが、別にvertical coil harfの略でもあるらしい。ホット側のエレメントの中間にコイルを入れた垂直アンテナという意味だろうか？
しかし、7MHｚでの製作記事はググるといろいろ出てくるし開発者の製作記事がCQ誌に載ってたりするのでまねれば製作自体は簡単であるが、3.5MHzでの製作記事は見当たらない。ということは自分でトライ&エラーを繰り返すしかない。

ＶＣＨの特徴はコイルをホット側エレメントの中間に配置することで実長を長くせずにオフセット給電して電流分布をコイル部分で最大になるように調整同調させることで、本来の垂直アンテナの理論インピーダンス36オームを給電部オフセットの効果で50Ωに近づけ，更に電流分布をコイル部分で最大になるようにすることであたかも給電部が実際より高い位置にあるのと同じ効果が得られる事で飛びが良いと評判のアンテナである。

MMANAで、講習会で製作した7MhzVCHをシミュレートしてみた絵

赤線が電流分布、赤丸が給電部で、この二つがダイポールやバーチカルアンテナでは一致するがVCHではずれるのが最大の特徴

（赤×は集中定数＝延長コイル）

トライ＆エラーといってもやみくもにやっても仕方がないので、とりあえず7MHZのサイズを2倍にしてみたがまったく同調せず。ここで一旦あきらめかける。この段階で調整用機器はＳＷＲメーターと自作のアナライザーだが広い範囲のスキャンができずどの辺に同調しているかすら皆目見当がつかない。

まずはアナライザーをそろえることから始めた。

候補は、

SARK100　１１０００円

MR100　８０００円

他にはラズパイを使って自作する事もできそうだが、安易に安物を購入することにした。MR100である。EBAYで買える。電池駆動出来ないので外では使えないが、私のシャックとアンテナ位置では屋内使用で問題ないし、いざとなればバッテリーパックを外付けできる。何よりパソコンにデータを送り広範囲にわたってグラフ表示してくれるところが気に入っている。

アンテナシミュレーションソフトは今回は4NEC2を使ってみた。パラメーターの設定が色々できて変化させた時の最適化がMMANAより複雑にできる。

シミュレーション結果は

１．ＶＣＨの特徴を大きく出したセッティング（コールドエレメントを短くしてコイル容量を大きくした場合）

２．コールド側を長くコイルの短縮率を少なくした場合

シミュレーション条件は、製作の事を考えて、最高高さは一定（15ｍ）ホット側エレメント長固定（3.85m）、コールド側は指向性を考慮して途中から2本に分岐し180度向きを変えて配置として、コイル定数とコールドエレメント長を変えてみた。

コールド側　長さを６ｍ固定にしてコイルを変化させた場合

74.56μＨで同調しその時の電流分布が1.の状態

逆にコイルを60μＨに固定しコールドエレメントを変化させた場合

13.62ｍで同調し電流分布は2.の状態になった。

違いは電流分布以外に帯域幅である。２パターンを比較すると、ＳＷＲが２以下の範囲がかなり違うことがわかる。短縮率を上げると帯域が狭くなるのが良く解る。１．はオフセット効果は出そうだが帯域が狭くアンテナチューナー併用でないと使えないので、今回は２．で行くことにした。

２．のSWR

次回製作編につづく

アクティブノイズキャンセラー製作

HFローバンドを運用する場合、私のような都市部に住んでいる者はノイズに悩まされる場合が多いみたいです。私の局の場合も例外ではなく、日によって違うのですが酷いときは7MHz帯だと常時S9程度の強度でノイズレベルがあります。

強い局は何とか受信できても弱い局はノイズに埋もれて聞こえないか、非常に聞きづらいです。

何とかならないかといろいろリサーチしてみたところ、クラブのOMからは、送信用アンテナと受信用アンテナを切り替える方法があるとのこと。ペディション等でも７ＭＨzで運用する場合、受信用は14MHzを使う場合があるとのことです。

DX用の高級トランシーバは受信アンテナ端子と送信アンテナ端子が別々についてるみたいです。
が、私のはついてませんでした。

なので、この場合送受信でアンテナを何らかの方法で切り替える必要があります。

リレーを使って切り替えることを考えたのですが、どうせ自作するのだったら、単に切り替えるだけではもったいないのでネットで探した、アクティブノイズキャンセラーを受信側に組み込んでみることにしました。

製品としてはMFJ－１０２６なんてのがありますが、高価で手が出ません。

完成写真です。酷い配線ですが公開します。

真ん中の基盤が、受信用アンテナ（ノイズ用アンテナ）の位相変換回路、90度と180度の変換ができるので組み合わせると360度位相調整ができます。この信号を送信アンテナからの信号とミックスして特定の位相の電波だけを減衰してしまおうというものです。

左の基盤はノイズ用のプリアンプでノイズレベル調整用です。
右は、ミックスし減衰した信号の増幅用プリアンプです。

左右のプリアンプは同じ物で、トロイダルコア活用百科という本のP162に出ている、広帯域小信号増幅器の回路そのままです。

ノイズキャンセラーの回路は、
こことか、ここに掲載されている物を作ってみました。

トランシーバーとの一緒の写真は、

配線間違いや、半田付け不良でなかなか動作しなかったのですが、今日やっとまともに動きました。

こんな感じです。



最初はOFF（送信用アンテナで受信）途中でパチンと音が聞こえるのはスイッチを切り替えた音でパチンが聞こえるたびに切り替わってます。

このテストは送信用アンテナは15mHのダイポール、ノイズ用は10から28MHのマルチダイポールで5mほど離れた場所にあります。

信号自体も弱くなってる感じもしますが、ノイズはうまく消えて聞きやすくなってると思うのですが？
ひょっとして、マルチダイポールだけで聞いても同じだったりするかもしれません。今度いろいろ試してみます。

この装置は回路やリレーのために12Vの電源が必要ですが、リレーがOFFで送信アンテナ側にしています。そうしておけば12Vが来なくなったときにはOFFになり送信用アンテナに切り替わって送信機保護になるかな？との考えです。

現在は手動切り替えですが、手動で切り替える場合は、忘れると保護装置が働いて電波が出ないか送信機が壊れるかこの回路が燃えるかの危険がありそうです。なのでこれとは別にPTT制御のシーケンサーを今製作中で、将来のリニアアンプ接続時の対応も考えて、アンテナが送信用に切り替わってからリニアがスタンバイ状態になり最後に送信機が送信し始めるようにタイムラグを設けて、キーやパソコンのPTTと連動させることを考えています。

直流電源ラインフィルターの製作

買った無線機が壊れました。しかも3回続けて。原因ははっきりしませんが、メーカーが言うには直流安定化電源からの高周波の回り込みではないかとの事。

他の機械をつないでいても壊れないので原因としては納得いかないですが、メーカーに言われるととりあえず電源を交換してみるしかないです。

今まで使ってきたのは、ラジコンのLIPOの充電用に買った海外製の12V～18V可変で60Aの電源です。壊れたといって送信用の終段FETが飛ぶだけで他は正常に動いています。

確かにノイズは大きく特に7MHZ以下では小さな信号の局はノイズに隠れて聞こえません。ですが送信機を壊すほどの高周波が出ているとも思えません。

電源を変えるといってもこれしか持っていないので、買うしかないですが、無線用はどれも高いです。30A位のものの定価は4万円を超えています。といっても実売は1万5千円程度ですが。

で、テストだけなら何とか安くあげられないかといろいろ調べると、こんなのが売ってます。

http://www.dena-ec.com/item/210718976?aff_id=ckk

2980円です。しかし、買ったはいいけど使い物にならないと困るのでクラブの方に聞くとやはりノイズがひどくて使い物にならないそうです。

私は、ラインフィルターをかましてノイズを抑えて使えないかなと考えていたので、すでにこんなものを手配してしまっていました。

http://www.ddd-daishin.sakura.ne.jp/ddd/59-dnf-30k/index.htm

それが今日届きました。せっかくなので作ってみます。

完成形です。この極太の線をトロイダルコアに巻きつけるのに苦労しました。ちょっとゆるくまくと入りきらないので最後はドライバーをてこに使ってぎっちり巻いてやりました。

せっかく苦労して作ったので効果を見てみたいです。

ところで、電源は同じくらいの値段でスイッチングではなくトランスで変圧するタイプの電源があったので結局それを使うことにしました。といっても無線機は修理に出たまままだ帰ってきてませんが。

話を戻して、効果の測定ですが、高周波検知用にこんなものを作ってみました。

パッチンコアに細い同軸を一回巻きその両端をBNCコネクターの端子にはんだ付けしたものです。
これを電源ラインに挟んで、周波数分布を簡易スペアナで見てみることにしました。

まず、電源OFFの状態。

レンジは0から30MHZとしました。これに比べて

まず、ラジコン用の電源です。

低い周波数でノイズが多いみたいです。

では、トランス式の電源に交換してみると

やはり電源の違いは大きそうです。しかし、まだノイズがあります。

で、これに自作したフィルタをつけてみます。

結果は、

なんじゃこれ？まったく効果がありません。同じです。

ん、まてよ、そうです。このテストで電流を流しているのは、無線機がないのでラジコン用の充電器です。

測定の様子です。

ひょっとして電源からのノイズではなくこの充電器からのノイズではあるまいか？

で、測定端子とフィルターを入れ替えてみました。こんな感じ

この時のスペアナの表示は、なんと、電源を切っているときと同じでした。（記録するの忘れた）

ということはこのトランス式電源からも、ノイズ発生源にかましたフィルタもノイズはかなり軽減されているということです。

ちょっと高かったけどなかなかいい買い物をした気がします。

ヘリの置き場所

今まで、床に並べて置いてあったのですが、もともと狭い部屋が一層狭く、しかもクアッドが追加されたので置き場所に困るようになって来ました。

今回大掃除のついでにヘリの置き場所も工夫してみました。

鴨居ある部屋だとスキッドを引っ掛けて壁にぶら下げてる人をよく見ますが、私の部屋には鴨居がありません。で、フックで代用させることにしました。

しかし、ロフトなので壁が途中から斜めになってます。

で、こんな感じ

マイクロヘリはぶら下げ式、ゴブリンだけは大きいので柱付けにしています。

開局しました（JI1LVH)

申請中だった局免許がおりました。6月9日付けです。
100W局なので固定局です。神奈川在住なので今までのJA3のコールサインでは固定局申請できませんでした。

これで、JA3VZN（50W移動局）とJI1LVH（100W固定局）の二つのコールサインを使い分けることになります。

不便かな？

LVH局のリグは最新の八重洲FT-991です。

免許人の住所は同じ神奈川県ですが、常置場所が、現住所と大阪の実家とで違ってます。

現在JA3VZN局は144,435の周波数帯だけの免許なので、リグを追加してHFまでの免許にするのと、当初の目的だったラジコンFPVに使う5.8GhzのF8Wを変更申請します。
現在ICOMのD-STAR機ですが、こちらのリグも八重洲のFT817NDを追加変更します。5Wではつまらないかな？でもこの機械はいろいろ遊べて面白そう！

また、どちらの局もパーソナルコンピュータ変調（デジタルモード）が使えるようにも変更申請します。

これまでは、総務省の電子申請LITEで申請したのですが、次回のVZN局の変更はTSSの保証認定が必要なので時間がかかりそうです。

アンテナアナライザーの製作

久しぶりの更新です。ゴールデンウィークで遊びに行ったり、それが祟ってか、原因不明の高熱で入院したりでなかなか更新できませんでした。

前回、144グランドプレーンを作ってから、更に色々アンテナ製作したのですが、どれもパッとしません。

144Mhz4ele八木

28Mhzダイポール

7Mhzローディングコイル付短縮バーチカル

等です。

パッとしないのも当たり前で、MMANAでシミュレートしてそのまま制作して何も調整していません。というか、調整のための測定器を持っていません。

市販品を探すと安くて3万円高いのは10万円くらいしてます。一度調整したらあまり出番がなさそうなのでこんな金額は払えないなと思いながら、ネットを調べているとアンテナアナライザーの自作の記事が目について、まったく面識がないのに厚かましくもメールでプリント基板を分けてもらえないかとお願いしてみました。かなり前の記事だったので多分もうないだろうとダメもとでお願いしてみたところ、わざわざ探して送っていただきました。

JR1GDY様　有難うございました。

大元は、CQham radioに載っていたこの記事です。実際の製作はJR1GDY氏のブログにまとめてあるので参考にしながら製作しました。

それからすごく時間がたってしまったのですが、部品集めや、そもそもインピーダンスとは何ぞやなんて勉強しながら制作していたので時間がかかってしまいました。インピーダンスについては勉強の甲斐なくいまだに良く解っていませんが。

で、めでたくこのほど完成しました。

前出のJR1GDY氏のに比べるとかなり大きいです。

しかし、少し改良?（改悪かも）もしてみました。変更点は、

１．周波数カウンターの組み込み

２．インピーダンスの複素数値の読み取り

です。

しかし、電子工作というのは、配線などを行うのに比べてケースに穴を開ける作業が一番時間がかかりめんどくさいです。

１．は液晶表示の周波数カウンターが中華製で安く手に入ったので途中で変更しました。



最初は、上の写真のように周波数カウントが可能なマルチテスターをつなげて周波数を読み取るという仕様でしたが、屋外で作業する時にはちょっと不便そうなので変更しました。

変更前は、周波数変更用のダイアルが正面にあったのですが、これをサイドに移してその部分にカウンターを組み込んでます。

余計な穴が開いてますが、部品を取り付けようと思ってあけたら、内部で干渉して取り付かなくてそのままにしているためです。そのうちパテで埋めようと思います。

２．は必要かどうかわかりませんが、ポリバリコンをＶＲと直列に入れてリアクタンス成分がどのくらいあるかが分かるようにしてみました。アンテナが共振している＝リアクタンスが０で純抵抗成分のみになるというようなことがどこかに書いてあったので共振しているかどうかが分かるようにしてみました。

内部の写真です。これで動作するかなというようなひどい配線です。

ポリバリコンの容量が260pFなので、アンテナ側に100pFのコンデンサを直列に入れています。

これでポリバリコンも100pFでディップすればリアクタンスは0のはずです。

変更箇所の設計図です。

校正は、ダミーロード（多分リアクタンスは0のはず）をつないでディップする点を100pFとマーキングして、この点が共振点としています。といってもリアクタンス値が直読できるわけではなく、有名な公式のX=1/2πfCで計算しなければなりませんし、肝心のCの値は適当な手書きの目盛から読み取ることになるのですが。

トロイダルコアは、手巻きしたのですが、コアの穴の大きさが小さくビニール被覆線では巻き切れなかったのでポリウレタン線のバイファイラー巻としました。

下に写っているのは、CQ誌の仕様で巻いたものです。

バイファイラのときの信号をオシロで見てみると

17.5Mhzのときの波形です。正弦波ではないですが、なんとなく良さそうです。こんな酷い作り方でアンテナの調整ができるかどうか疑問ですが、ダミーロードをつないだところ、なんとなく50Ω、ポリバリコン100pF近辺でディップするので何とか使えそうです。

とにかく、完成したのでJR１GDY氏に報告せねばなりません。