２８．437MHz 8エレメントクロス八木 ２列×２段で 19.5dBi を実現か！（エレメント位相）100　　　　　　2015/1/8
　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　目次に戻る 　de JA1CPA／中村


作る場合は、下記↓を参考にしてください。
　435MHz 14エレ・エレメント位相式クロスアンテナの製作例（ロングブーム）


以下に掲載したアンテナは再現できるかどうか不明です。
☆☆　432.0MHz 15ele エレメント位相式クロス八木アンテナのシミュレーション結果を下に追加しました。（EME周波数）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2015/1/11 工事中
☆☆　437.5MHz 15ele エレメント位相式クロス八木アンテナのシミュレーション結果を下に追加しました。（SAT周波数）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2015/1/11工事中
　　　　このエレメント位相式アンテナの原案は、ここに記述しています。
　

人工衛星を追いかけているとDESPTCH（多摩美大）のような深宇宙に行く衛星の電波を追いかける必要が出てきます。
現在の15エレメントクロス（約15dBi）では、15万kmぐらいが限界でした。
アンテナゲインは、体積に比例しますので、一人で上げられる大きさはや環境に限界が有ります。
そこでもう少しゲインの有るアンテナをと検討した結果、437MHz ８エレメントクロス、２列×２段で 19.5dBi とシミュレーション
できたアンテナを検討しています。円偏波の軸比も 2dBと十分です。４本のマッチングは４分配器が１個だけです。
ここに掲載するデータは、まだ作って居ませんのでその性能が出るか、データに間違いが無いか検証していません。

このアンテナは、クロスするラジエーターの水平と垂直エレメントの長さを変えて、水平エレメントを共振周波数より長くして
誘導性にし、垂直エレメントを共振周波数より短くして容量性にして、90°近い位相を作り、誘導性と容量性をほぼ同じに
して目的の周波数で共振させて円偏波にし、クロスする部分のインピーダンスを50Ωにするアンテナです。
この事によって、マッチングケーブル、位相のためのケーブル等を無くし、円偏波アンテナに50Ω同軸ケーブルを直接接続
できる欲張ったアンテナです。
なお、作ったアンテナの特性は、SWRぐらいしか測定できません。
特に、このエレメント位相式は未知のアンテナで、シミュレーション通りのゲインが出ているかは確認出来ていません。


437MHz 8エレメントクロス八木 ２列×２段で 19.5dBi のデータ（SAT周波数）
ここに掲載するデータは、まだ作って居ませんのでその性能が出るか、データに間違いが無いか検証していません。

　↑　１本、自由空間ゲイン13.66dBi、地上高8mHゲイン19.43dBi

　↑　２列×２段ゲイン自由空間 19.5dBi、地上高8mHゲイン24.23dBi
　　（４列×２段ゲイン自由空間 22.48dBi、地上高8mHゲイン28.18dBi）

　 　　　　２列の軸比２dB　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２列×２段の水平面パターン（スタック間隔上下左右１m）
　　　↑　 ２列のデータなので、やや楕円　　　　　　　　　　　↑　ゲインを大きくしたので、サイドローブが大きい

　　　　　　　　　↑　　１本のSWR　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↑　２列×２段のSWR　
　　　　　　　　　　　　　↓↓エレメント長は片側の寸法です　↓↓　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↑　同軸ケーブルの先に４分配器


　　 TXTデータ　↑　（一部追記した）　　　　　　　　　　　↑　これは別のデータによる8エレメントクロス




ここから、

☆☆144.01MHz ８エレメントクロス八木　２列×２段で 19.28dBiのデータ(EMEの周波数、WSJTなら聞こえるかも？)
　ここに掲載するデータは、まだ作って居ませんのでその性能が出るか、データに間違いが無いか検証していません。

　　↑　１本、自由空間ゲイン13.42dBi、地上高10mHゲイン13.42dBi 　　　　　　　　　↑　１本の水平面パターン

　　↑　２列×２段ゲイン自由空間 19.28dBi、地上高10mHゲイン24.54dBi

　　　　　↑　　１本の軸比２dB　　　　　　　　　　　　　　　　　　２列×２段の水平面パターン ↑ （スタック間隔上下左右2.8m）

　　　　　　　　　　↑　１本のSWR　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↑　２列×２段のSWR　

　↑　TXTデータ　（一部追記した） 　　　　　　　　↑　エレメント長は片側の寸法です。　↑　　　　　　　　
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☆☆　432.0MHz 15ele エレメント位相式クロス八木アンテナのシミュレーション（EME周波数） 　2015/1/11工事中
　　　　　ここに掲載するデータは、まだ変更するかも知れません。
　　　　　☆※作りました・・・が、あまり良い結果ではありません。再検討中　2015/1/21　
　　　　　☆調整しました。　 432.0MHzでSWR1.06となりました。　　　　　　　　　　2015/1/22
　　　↑↑↑　この432.0MHz15eleアンテナの製作例を、ここに掲載しました。2015/1/24
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★432.0MHz 15ele エレメント位相式クロス八木 については、下記の記事を整理して製作用に別途記述予定。★

★アンテナ調整により、エレメント間隔を変更しました。★　2015/1/22
このアンテナは、クロスするラジエーターの水平と垂直エレメントの長さを変えて、水平エレメントを共振周波数より長くして
誘導性にし、垂直エレメントを共振周波数より短くして容量性にして、90°近い位相を作り、誘導性と容量性をほぼ同じに
して目的の周波数で共振させて円偏波にし、クロスする部分のインピーダンスを50Ωにするアンテナです。
この事によって、マッチングケーブル、位相のためのケーブル等を無くし、円偏波アンテナに50Ω同軸ケーブルを直接接続
できる欲張ったアンテナです。
なお、作ったアンテナの特性は、SWRぐらいしか測定できません。
特に、このエレメント位相式は未知のアンテナで、シミュレーション通りのゲインが出ているかは確認出来ていません。
このエレメント位相式アンテナの原案は、ここに記述しています。


　　　↑　Refは垂直より水平が後ろ　　　　　　　　　　　　　　　　　　↑　Ra給電部拡大、フロントからバック方向を見た図

　　　　　　　↑　No.1：15エレシングル　　　 No.2：15エレ2スタック　　　 No.3：15エレ2列2段　　　 No.4：15エレ2列2段10mH
　　　

430.0MHz 　 　　432.0MHz　　 　　434.0MHz
　　　↑　SWR特性　最低点を433.0MHzにした 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　↑　軸比5.5dB




←Rピークが432.0MHzより低い周波数







　　　　↓↓　水平ラジエーター長は、181+181=362mmです（全長）
　　　　↓↓　垂直ラジエーター長は、161+161=322mmです（全長）
２列２段の場合
1.2m×1.2m
φ4エレメントは全て
φ6スペーサー
(廣杉計器(株)　C-42
0-6でブームから絶縁
する。
エレメント、スペーサ
ー、ブームは接着剤で
固定する
　　　　　　　　↑　↑ Raは、161+181=342±0.1を90°に曲げて作ること。（全長の寸法です）
　　　　　　　　↑　↑　同軸ケーブル（5D-FB）の長さは、1/2λ整数倍長の必要な長さにする。（調整するために必要）
　　　　　　　　↑　↑　同軸ケーブルの芯線と編組をそれぞれラジエーターエレメントの曲げた所に半田ずけします。
　　　　　　　　↑　↑　芯線と編組の長さは、それぞれ３mm程度にします。（又は3mm以下）


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↑　（単位 mm）　　　　　　　　↑　調整後の寸法　2015/1/22

☆　調整後のデータ　 　　　「表A」 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2015/1/22

Rav/Rahは、φ2銅棒又は真ちゅう棒、その他Ref,D1～D13はφ4アルミ棒（A5052B）
エレメント間隔は、隣のエレメント間では無くてラジエーター（Ra）からの寸法で測る方が良いが、
できなければ600mm以上のノギスで数区間毎に測る方が良い。
また、寸法の＊．＊＊＊４（0.4mm）は切り捨てても良い。
ブームは□15アルミ角パイプ、ブームとエレメントは絶縁する。
エレメントは先端に行くほど短いとは限らない。エレメント間隔も水平と垂直とは違う所も有る。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↓　Raクロス部詳細図

　　　　　　　　↑　エレメントの位置はアンテナによって、この図と違います。


←
アクリルラッカースプレー（ニッペ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　シリコンコンパウンドKE45W（信越シリコン）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（アンテナ作りの必需品）






☆※作製上の注意事項
まず、１本を作ってSWRを確認してください。

１．ブームの穴は、ノギスで記しを付けて、ポンチを打ち、φ2.5～φ3.0ドリルでボール盤で下穴を出来るだけ正確に
　　空けます。 　垂直（V）、水平（H）、何番目等々のマーキングをして間違いの無いようにします。

　　その後で、φ6.0ドリルで明けます。ブッシュはφ6なので挿入は、少しキツいですが、その時は、ハンドドリルにφ6
　　ドリルを付けて、片面ずつ、ぐりぐりとやってすこし大きくします。穴開け後は、バリを取ります。

　　φ6.1でも良いのですが、結構ガタガタになります。
　　寸法は、エレメント区間を尺取り虫の様にやると、誤差が累積しますので、出来るだけ大きなノギス（600～1000mm）
　　でラジエーターからの寸法を出してください。

２．接着剤は、ブームとブッシュとエレメントをセメダイン、スーパーX、超多用途、（クリア）を使って居ます。
　　これは、エレメントを廻しながら強く引くと分解できるので、使って居ます。
　　　　　
　　分解の必要が無ければ、２液性のセメダインでも良いと思います。　　　

３．ブッシュとエレメントは少し余裕が有るので、エレメントに接着剤を付けて、廻しながら
　　入れて、中心を出します。中心の誤差は±１mmぐらい有っても良いです。

４．接着剤は、動かなくなるまで、２～３時間かかるので、ブームは真上に向けておきます。
　　ブームを横にすると、エレメントが動いてしまいます。ブームが２m以上になるので、接続点で分解しても良い。

５．給電部の半田ずけは、エレメントに十分にハンダが廻っていないと、１～２年で接触不良になることが有ります。
　　その点では、真ちゅう棒より銅棒の方がハンダが乗りやすいです。
　　半田ずけ前は、サンドペーパーで良く磨いておきます。　　　　　　　　　　　　　　

←
クロス部の半田ずけの様子
周囲は、アクリル板




６．給電部は、半田ずけが終わったら、アクリルラッカースプレー（クリヤー）を同軸ケーブルに染み込むように吹き
　　付けます。雨対策はこれで十分なのですが、機械的強度が無いのでKE45Wを充填しますが、これは調整完了後
　　の最後の最後にやります。
　　
７．この充填の時は、アクリル板を片側ずつネジを取って剥がして、両側からやります。
　　多少は、隙間が有っても、アクリルラッカースプレーが十分付いていればOKです。

８．ブームは、全て□１５でも良いと思います。ただし、給電部のアクリル板を止める部分は中に□１２を入れておくと、
　　M 3ネジが十分に締まります。もし□１５だけだと板厚が１．５mmなのでM 3ネジを強く締めると、バカになります。
　　（ネジ、W、SWは全てステンレス）
　　もっとも、アクリル板は強く締め付け過ぎると割れますので注意が必要です。

９．同軸ケーブルは、5D-FBを使います。アンテナは調整、又はSWR確認のために長さは1/2λ整数倍長（電気長）で
　　先端はN型コネクターにします。

１０．ラジエーターと同軸ケーブルの接続は、ラジエーターを９０°に曲げた所に同軸ケーブルの芯線と編組を半田ず
　　けします。ラジエーターは半田ずけ前に、綺麗に磨いてがっちりと半田ずけします。

１１．同軸ケーブルがブームから出た所は、KE45Wを塗布して固定します。

１２．ラジエーターと同軸ケーブルに極性はありません。円偏波の回転方向が右旋円偏波、左旋円偏波のどちらでも
　　差は無いはずです。

１３．φ２ラジエーターは、曲げる位置ににニッパーなどで周囲にキズを付けて、長い方（181mm）の先端近くに、マジッ
　　ク等の油性ペンで２ヵ所ほど印を付けておくと半田ずけの時に間違えません。
　　
　　ノギスを161mmにして、ニッパーでキズを　　　　　161(181)mmのキズ線　　　　　　　　　181mmの先端にマーク

１４．φ４エレメント（アルミ棒）の加工は、指定寸法より１mm程度長く切り、ヤスリ又は目の細かいグラインダーで削り
　　ながら指定寸法にします。

１５．ラジエーター及びその他のエレメントの両端は、0.3C程度の面取り（角の周囲を45°、0.3mm程度削る）をします。
　

１６．ラジエーターの曲げは、エレメント中心のキズ線を心持ち（0.3mm程度）万力の角から出して、エレメント先端を手
　で曲げる方向に引きながら、キズ線から10～20mmぐらいの所を鉄ハンマーで叩いて曲げて行きます。
　
　　　　　　　　　　キズ線が45°になれば最高　↑
　　　　　　　　　　なお、真ちゅう棒の場合は、曲げを戻すと
　　　　　　　　　　折れてしまいます。（銅棒は何とか！）





１６．２スタック、２×２スタックにする場合は、２分配器又は４分配器を使います。
　　ここに製作例があります。 　

１７．スタックの接続方法の一例

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☆※作りました・・・が、あまり良い結果ではありません。再検討中　 　　　　　　　　　　　　　　2015/1/21
　同軸ケーブル(5D-FB関西通信)は、1/2λ✕5倍（約1.35m）


考察
１．リアクタンスは、-0.8Ωと共振状態になっている。
２．SWRは、1.22とそれほど高く無い。
３．抵抗成分が、41.1Ωと非常に低い。
今まで、この種のシミュレーションと製作結果がこれほど違ったのは余
りない。（・・・・が出た！）
SWR1.22なので使えない事は無いが、何処かで寸法違いが有るか、
現物のチェックとシミュレーションの数値を変えて検証します。
　外が大寒なので短時間の測定しか出来ません。hi

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☆調整をしました。　　　432.0MHzでSWR1.06となりました。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2015/01/22
同軸ケーブル(5D-FB関西通信)は、1/2λ✕5倍（約1.35m）
各部分の寸法をチェックしたのですが、２ヵ所ほど作り方が間違えていました。（エレメント間隔がチョット！）
エレメント間隔を全面的に変更し、「表A」 を入れ替えました。
シミュレーションの結果、性能に影響する部分は僅かだったのですが、修正した寸法で再検討しました。
１．調整の結果の表示



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↑　計算の中心周波数



←SWR最低点




２．調整したところ。
　Rav161の両端を2mmずつ切って、それぞれ 159 にしました。
３．何故Ravを161から159にしたのか？（以下、暇な人は読んで下さい）
←Ra181+161のインピーダンス・グラフ
上側線がjX、下側線がR、
432.6MHzでjX≒0、R≒50、です。
※本来は、jX,R共に右肩上がりの線になるのが正常な
のですが、複雑なシミュレーションをすると、ある周波数
を境に右肩下がりが出て、その後上がって行く曲線に出
会います。理由は不明ですが、この場合は作った結果と
一致しない場合が多く存在します。（一致する場合も有るが）
（私はユウレイが出た！、と言っていますhi　正体不明！）
作る前のシミュレーションで予想はしていましたが、どうや
っても事前のシミュレーションでは解決できませんでした。
それで作ってから調整することにしました。
下の表は、432.0MHzのRa181及び161の長さを変えたときのインピーダンスの変化を表しています。（シミュレーション値）

No.4が初めのシミュレーション値で、Ra181+161, R51.326, jX-0.926,です。（上記グラフと一致）
最初の製作で、R41.1、jX-0.8だったのでRを高くして、jXは変化しない方が良いことが分かります。。
Rav161を短くすると、jXはあまり変化しないが、Rは大きく上昇します。Ra160⇒R57.766、Ra159⇒64.854、jXはやや増加。
Ravを161から2mm短くして、159にしたシミュレーションのインピーダンス曲線が左下図です。
432.6MHzでは、jXはあまり変化していません。
Rは65付近です。

この結果から、Ravを1～2mm切ることにしました。
外は霧雨が少し有ったのですが、２回のベランダからアンテ
ナを突き出して、それぞれ両端を、1mmずつ切って測定した
ら、R46です。
もうちょいと約1mm切った結果が、R52.7、jX-1.6でした。
チョット切りすぎたかな！（0.5mmぐらいだったか？）
時間が有れば、片側を切って測って、その変化具合で調整
して反対側を切る方が良い。1～2mmのアンバランスは「良」。
実際とシミュレーションの差は、Rだけが右（周波数の高い方）にシフトしている感じですが、ホントの所は分かりません。

←パターンの二重線は、垂直と水平偏波を示す。
差が無い方が良い。（3dB以内を円偏波と！）
Z=64.883-j2.252 となっているのは、Rav161を159にしたため。
重量は、1.5kgぐらい。


この後は、円偏波の程度とゲインの程度が測れれぱやりたいと思います。
メーカー製のアンテナ等、他のアンテナと比較測定ですが、周囲反射や大地反射を如何に軽減して測れるかがポイントです。
天気（無風、快晴、小春日和）待ちです。冬は木に葉っぱが無いので庭でも出来るかな。
（隣接地が公園（グランドゴルフ場なので電測に最適）ですが、最近は公園でムカデ状等を持って、うろうろしていると**0番通報されそうなので！）
出来れば、天気待ちの間に、もう一本作りたいと思いますが？。
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　　　　　　おわり













☆☆　437.5MHz 15ele エレメント位相式クロス八木アンテナのシミュレーション（SAT周波数） 　2015/1/11工事中
　ここに掲載するデータは、まだ作って居ませんのでその性能が出るか、データに間違いが無いか検証していません。
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このアンテナは、クロスするラジエーターの水平と垂直エレメントの長さを変えて、水平エレメントを共振周波数より長くして
誘導性にし、垂直エレメントを共振周波数より短くして容量性にして、90°近い位相を作り、誘導性と容量性をほぼ同じに
して目的の周波数で共振させて円偏波にし、クロスする部分のインピーダンスを50Ωにするアンテナです。
この事によって、マッチングケーブル、位相のためのケーブル等を無くし、円偏波アンテナに50Ω同軸ケーブルを直接接続
できる欲張ったアンテナです。
なお、作ったアンテナの特性は、SWRぐらいしか測定できません。
特に、このエレメント位相式は未知のアンテナで、シミュレーション通りのゲインが出ているかは確認出来ていません。
このエレメント位相式アンテナの原案は、ここに記述しています。
　　　　　　　　　

　　↑　Refは水平より垂直が後ろ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↑　Ra給電部拡大、フロントからバック方向を見た図

　　　　　　　↑　No.1：15エレシングル　　　 No.2：15エレ2スタック　　　 No.3：15エレ2列2段　　　 No.4：15エレ2列2段10mH

435.5MHz 　　　437.5MHz　 　　　439.5MHz





←Rピークと437.5MHzが同じ周波数







　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↑↑　ブームは全長を□15でも良い　↑↑

φ4エレメントは全てφ6スペーサー
(廣杉計器(株)　C-420-6)でブームから絶縁する。
エレメント、スペーサー、ブームは接着剤で固定する

←Raは、162+178=340±0.1を90°に曲げて作ること。
　（340mmは全長の寸法です）
水平ラジエーター長は、178+178=356mmです（全長）
垂直ラジエーター長は、162+162=324mmです（全長）


　　　　　　　↑　　 同軸ケーブル（5D-FB）の長さは、1/2λ整数倍長の必要な長さにする。（調整するために必要）
　　　　　　↑　↑　同軸ケーブルの芯線と編組をそれぞれラジエーターエレメントの曲げた所に半田ずけします。
　　　　　　↑　↑　芯線と編組の長さは、それぞれ３mm程度にします。（又は3mm以下）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↓　Raクロス部詳細図

　　　　　　　　　↑　エレメントの位置はアンテナによって、この図と違います。 　　　　　　　　↑　クロス部は90°左回転する
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↑　エレメント長は先端に行くほど短いとは限らない　↑　


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　↓　シミュレーションのTXT文　↓　　　　　　

←
←
※エレメント寸法、エレメント間隔等は、この表
が元になっている。


　　　↑　アクリルラッカースプレー（ニッペ）
　↑　シリコンコンパウンドKE45W（信越シリコン）
　　（アンテナ作りの必需品）



※作製上の注意事項については、
432.0MHz 15ele エレメント位相式クロス八木アンテナのシミュレーション（EME周波数）
に書いて有りますので参照してください。


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　おわり