40. 435MHz 14エレメント・エレメント位相式クロス八木アンテナの作り方 2015/11/28
(円偏波) 工事中 目次に戻る de JA1CPA 中村
11.ラジエーター寸法について 説明文を入れた。
↑ ↑ 11.1. 詳細検討 2015/11/29 を追加した。
下記の右旋円偏波と左旋円偏波の記述は全て反対です。訂正します。
ホームページを下記に移転しました。
https://ja1cpa.jimdo.com/
d16. に移転しました。
1.シミュレーション(MMANAによる)
1.1.データ
アンテナ形状 ↓ 完成写真 →
テキスト ↓
特性 ↓
パターン(V,H) ↓
SWR、R,jX、 ↓ ↑ 軸比0.5dB以下
Gain、F/B ↓
↑ クロス部拡大(F→B)
1.2.外観寸法図、
ブーム加工図 ↑ ↑
エレメント長 ↓ (mm)
Ref.D12~D1:φ4.0アルミ棒、Ra:φ4.0銅パイプ、
エレメント間隔 ↓ (mm)
ラジエーター部分 ↓
↑ 2本作る 11.ラジエーター寸法について 説明文を入れた
上記の右旋円偏波と左旋円偏波の記述は全て反対です。回転方向の矢は反対です。
2.材料
省略
3.加工の写真等
ここの部分は、6エレメント・435MHzエレメント位相式 を参照のこと。
さらに、この部分も参照のこと。 (ポリカ板A,Bの板幅が違う)
3.1.ブーム
上図 ブーム加工図による。
3.2.ラジエーター部分
3.3.エレメント
3.4.その他の加工、加工図、写真
4..組立写真等
4.1.ラジエーターの組立
4.2.全体組立 完成写真 ↓
5.測定、(調整)
5.1.測定 (AA-1000で測定)
↑ 今回は特に調整していない ↑
5.2.電波測定 (電測サイトは ここ!) 2015/11/29
ダイヤモンド 10エレメント八木(10ele)と比較した。
長短差 2.0dB
測定値 10ele比max+1.9dB
10ele比min-0.1dB
10eleが13.1dBiなので、このアンテナゲインは、13.1+1.9=15.0dBi(max)
13.1-0.1=13.0dBi(min)
これは、直線偏波を円偏波アンテナで受けたので、2.5dBロスしているとすれば、
max 15.0+2.5=17.5dBi
min 13.0+2.5=15.5dBi 平均値は、16.5dBi となりシミュレーション値とほぼ一致した。
長短差が2.0dBになって、シミュレーションの0.5dBより大きくなった。
これは、前回測定して1dB程度だった6エレメントも2dBとなったので、測定誤差が同じように出たと思われる。
いずれにしても、屋外でアマチュアが測るので、1~2dB程度の誤差は生じると思う。
6.仕上げ
6.1.防水処理
ラッカースプレー(クリヤー)をラジエーターのクロスのはんだ付け部分(同軸ケーブルを含む)に吹き付けて防水
絶縁する。さらにKE45Tを充填すると強度と防水性が向上する。
アクリルラッカースプレー(クリヤー)が良いが、高いのでラッカースプレー(クリヤー)でも良い。(SWR等は変化なし)
7.製作のポイント
7.1. ラジエーター周辺の寸法(ポリカ板、Ref、D12間隔等)及びエレメント長は±0.1mmにする。
7.2. その他エレメント間隔は±0.1mm~±0.1%程度にする。(300mmで±0.3mm、1mで±1mm)
7.3. 同軸ケーブルは5D-2Vを1/2e長×12倍にした。(300/435/2×12×0.67=2.78m)、AA-1000で測定して長さ調整
した。(e=短縮率)は、電線メーカーやロットによって少し違うので実測が必要)
1/2e長はアナライザーAA-1000(AA-600)で測って、R=最大(赤線) 、X(jX、緑線)=0
ポイントが、435MHzの1/2λe長(n倍)になる。
AA-1000等が無い場合は、クラニシBR-510でもある程度推定できる。
MFJ-269はUHFは測れない。
7.4. ラジエーターのクロス部分のはんだ付けを含む寸法精度Rahは平行、Ravは中心から3±0.1mm程度
7.5. 以上の要件を満足すれば調整はほとんど不要になるはず。
8.設置 工事中
9.使う 工事中
10.コメント
ポイントは、
① 特にラジエーター周辺の寸法精度をだす。(寸法誤差が少ないほど、調整不要になる)
② 同軸ケーブルを1/2e長×n倍にする。(要調整)
この2点です。
11. ラジエーター寸法について 2015/11/28
シミュレーターでは、
RavはZ軸上で Z 0とZ175になるので、長さは175-0=175となる。
RahはY軸上で Y 3とY157になるので。長さは157-3=154となる。
従ってラジエーターは、175+154=329を175と154の間に切れ目
を入れて90°に曲げていた。
これを実際に取り付けると、左側の拡大図のようにラジエーター
の半径(r=2)だけ外側(この図で上と左)に行き、ラジエーター
Rav,Rahが各2mm長くなってしまっていた。
これをここでは、Rav=175-2=173、Rah=157-3-2=152、にして作っ
た。
従って、(173+0.5)+(152+0.5)=326にして、173.5に切れ目を入れて
90°に曲げればよい。なお、0.5+0.5=1mmは金ノコ歯の厚み。
これによって、別の6エレ・エレメント位相式クロス八木、2本も無調整でSWR1.2以下となった。
11.1. 詳細検討 2015/11/29
これは、MMANAのラジエーター部分の
テキスト部分で有る。
このテキスト部分の数字は座標を表しているので、
これを図にすると左図のようになる。
RavはZ0からZ175までなので、175mm
及びZ0~-Z175までなので、175mm
RahはY3からY157までなので、157-3=154mm
及び-Y3~-Y157までなので、154mmとなる。
これにエレメントの中心線にエレメントを入れると
線径部分に重なりができてしまうので、実際には
このように設置できない。
ただし、重なる部分をそれぞれ45°に切り込めば
設置可能で有るが実用的ではない。
このMMANAは中心線で長さや太さを出して計算
している。
実際の加工と設置は、繋がるRavとRahを一本にして
90°に曲げると簡単にできる。
左図の右下のRahとRavも同じ要領で作る。
この状態でRahは0軸上に水平に、Ravは座標中心が
左右に3mmずらすので、左図の位置になる。
すると、Rahは、始まりがZ5.5で、終わりがY157なので
エレメント長としては、Y157-Y5.5=151.5となる。
一方、Ravは、始まりがZ2.5で、終わりがZ175なので
エレメントとしては、Z175-Z2.5=172.5となる。
しかし、このままではY3,Z0は、はんだでつながるので、
Rav,RAh共に2.5ずつ長くなってしまう。
従って、ラジエーターとしては、左図のようにする。
折り曲げた場合は、始まりが中心から3mmがれている
Rahは最大座標から5.5mm短く、中心から離れていない
Ravは2.5mm短くする。
シミュレーターでは、ラジエーターを90°に曲げた
2本の間に給電するようになっている。
ここは最短距離、すなわちY3+Y3=6mmで有るが、Rah
が左右に離れて、Y5.5+Y5.5=11mmとなっている。
その間を左図のように同軸ケーブルを繋ぐと、芯線と
編組の合計は11mmを超えて、約20mmぐらいになって
しまう。
その長くなった部分は+リアクタンスとなって、特性に影
響する。
このアンテナのシミュレーションでは、R44.395、jX-9.501 となっている。
これを、前記のように組み立てて実測すると、下表になった。
これで見ると、jX-9.501が-6.4になっているので、その差 3.101が
同軸ケーブルの長さになっている感じで有る。
もう少し、同軸ケーブルの剝きしろが長くても良い。
それでは、この同軸ケーブルの部分をあらかじめシミュレーション
に入れてみると、どうなるか。
その結果は、下記↓
この結果、給電点の同軸ケーブル相当部分(-X0.006))を6mmにして、6+3+3+6=18mmにしたら実測値と一致した。
シミュレーションの軸比は0.9dB。(少し悪くなった)
また、この時のRも46.455と上昇し、SWRも1.16となり、実測値に近くなっている。
したがって、この同軸ケーブルの接続しろのコの部分を6~10mmにしてシミュレーションするか、又はここをフラットに
してRを45~50程度に、jXを-3~-8程度を見込んでシミュレーションしておけば良い。
以上を整理すると、
1. シミュレーションでは、軸比を1.0dB以下にして、給電点をフラットにして、Rを45~50 程度に、 jXを -3~-10 程度
にする。
2. ラジエーター長は、始まりが中心から3mmがれている場合は最大座標値から5.5mm短く、中心から離れていない場
合は2.5mm短くする。(φ4銅パイプの場合)
12. 同軸ケーブルの短縮率について ← ここに記述した。
おわり 目次に戻る