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Buddistick



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2010/12/25
Buddistick+ATU

Buddistickは途中のコイルを外した状態で最大5m程の長さになります。これにZ11 Proを接続して各バンドで整合がとれるかテストしてみました。ラジアルアースは2.5mx80本です。
3.5MHzではダメですが7-28MHzでは瞬時に整合がとれます。来年2月に予定しているA35AYでは、アンテナの設置場所が室から最大50m程離れる可能性があり、まともなBuddistickではバンド切替が面倒です。最終的には現地到着後に判断しますが、場合によってはこの使い方になるかも知れません。


2010/12/12
テスト場所を変えて再チェック

今までは狭い庭でテストしてきましたが、すぐ側にはタワーもあり必ずしもいい条件ではありませんでした。そこで「裏庭」でテストしてみることにしました。ここもすぐ側にJRの電車が走るような場所ですが庭よりはベターです。簡単なチェックの結果、庭のほうが共振周波数が若干あがることが分かりました。
移動先で手間をかけないようにもう一度各バンドのチェックをしました。10MHz以下のバンドはコイルが入ります。ホントはコイルはなるべく給電部から離したいのですが、タップを切り替えるのにちょうどいい高さになるように、コイルをいれる位置を変更しました。14MHz以上はWhipを替えたり、長さを調整しますがフルサイズとなります。マッチブボックスとエレメント下部間はビニル線で接続しますが、いくつか長さの違うものを用意しておけば、これでも若干の調整が可能です。
このアンテナは今までウベア島、ダンク島で使いましたが、基本的には現地での再調整が必要となりました。バンド切替、調整のし易さが必須です。



調整後のSWR特性です。3.5Mhzのみ若干高めです。
ラジアルは例によって2.5m x80本を地面に這わせました。マッチング用のCの値も若干変わりました。
  

  


今まで2.5mx80本のラジアルに固執してきました。経験上、これ以上本数を増やしても殆ど変化がないことが分かっていますが、少し長いラジアルを追加してどうなるかを試しておきたいと思います。尚、上のSWRは20mの同軸先端にAA-30を接続して読んだものです。この程度であればチューナー無しで直接Transceiverに接続できます。

2010/8/29
アンテナアナライザ AA-54でSWRをチェック

RigExpertの新製品AA-54の試作機をお借りすることができたので、Long BuddistickのSWRをチェックしてみました。
条件は2010/5/30のテストと全く同じで、ラジアルは2.8mx80本を地面に這わせ、20mの同軸ケーブルの先端にAA-54を接続しました。
マッチンブボックスはこの写真のようなものですが、バンド毎に最適なCを切り替えます。

- C無し C有り C(PF) メモ
3.5MHz 2.1 1.1 470+180 arm x3、 コイル、arm x1、Whip
7 2.3 1.0 470 同上
10 1.8 1.0 180
同上
14 1.3 1.1 150 同上、但しコイルはショート
18 2.0 1.0 150 arm x3、Whip(長さ調整)
21 2.0 1.1 150 同上
24 1.8 1.0 150 同上
28 1.7 1.1 82 同上
  

  

 
AA-54のいいところは、スキャン幅を指定してSWR特性をグラフ表示するモードが用意されていることです。3.5MHzでは当初指定した中心周波数が3.500MHzだったのですが、測定後にSWRが最小となる位置にマーカーを動かしました。この周波数が3.502MHzです。7MHzも同様です。

以上はBR-210を使った先のテストとほぼ同じ結果となりました。このアンテナシステムはとても再現性がいいので移動先での作業が大変楽です。

この試作機は単3電池2ケで動きます。この電池込みの重さは約320gで、VA-1の200gよりわずかに重くなるもののズシリという感じは全くありません。尚、製品版では400gとなるそうです。何はともあれ、BR-210、VA-1に比べてはるかに使いやすく、便利であることは間違いないでしょう。

2010/5/30
マッチング
先日のチェックで給電点のインピーダンスがおおよそつかめました。実際には給電点から20mの3D2VでTransceiverに接続することになるので、同軸の先端にBR-210をつないでSWRを見てみました。ラジアルは例によって2.5mx80本です。

何とかこのままでも大丈夫かなという値になり、ほぼ給電点でのインピーダンスを反映しています。
次に給電点に昨年も使ったマッチング用コンデンサーをつないでSWRを見てみました。このコンデンサーによりエレメントの共振周波数が若干高くずれるので、Buddistickの各パーツの組み合わせ方を見直しました。
- C無し C有り C(PF) メモ
3.5MHz 2.1 1.1 470+180 arm x3、 コイル、arm x1、Whip
7 2.3 1.0 470 同上
10 1.8 1.0 180
同上
14 1.3 1.1 150 同上、但しコイルはショート
18 2.0 1.0 150 arm x3、Whip
21 2.0 1.1 150 同上
24 1.8 1.0 150 同上
28 1.7 1.1 82 同上

3.5〜14MHzはパーツを全て接続してコイルのタップ、マッチングコンデンサを切り替えます。
18〜28MHzはarmを3本とWhipを接続してWhip長を調整します。


2010/6/5追記


手元にあった小さなアルミケースにロータリースイッチ等を取り付けてマッチングコンデンサを簡単に切り替えられるようにしてみました。

2010/5/19
Buddistickを長くする

BuddipoleのArmを更に2本購入し、Buddistickを更に長くしてテストしてみることにしました。昨年FKに持参した全長4m強のBuddistickが予想以上にうまく働いたので、もう少し長くして少しでも効率をあげようというものです。
また、持参する機材を少しでも軽くするために「重いカメラ用三脚」ではなく、ぐっと軽いMP-1用の三脚をテストしておくことにします。

長くしたBuddistick
バンド切替が容易であることが特に重要です。アンテナを倒さなくてもコイルのタップ切替ができるということになると、60cm長のArmを3本つないでコイルを接続するようにするとちょうどいい高さになります。コイルの上にArmを1本、2.8m長のWhipを接続すれば全長は約5.2mとなります。この状態でコイルのタップ切替で3.5、7、10MHzで使うことができます。



14MHzではコイルのみ外します。


18、21、24、28MHzではArmを2本としてWhip長を変えます。

アンテナはMP-1用の小型三脚を使ってみました。この三脚部み直接80本ものラジアルを接続できないので、小さなアルミ板経由でラジアルを接続します。この程度の三脚ではステーが必須です。

給電部とBR-210を60cmの同軸で接続して各バンドで最小となるインピーダンスを読んでみました。3.5、7、10MHzでは大よそ30オーム、14MHzでは35オーム、18MHz以上では大よそ25オームとなりました。昨年の結果とは若干違うので再チェックが必要です。

2010/5/25 追加テスト
昨年と同じく給電点からBR-210へは約10cmのリード線で接続して最小インピーダンスを読んでみました。ラジアルはいつものように2.5m x80本を地面に這わせました。
- 今回 昨年
3.5MHz 30 35
7 25-30 30-
10 30 30
14 30-40 40-
18 30- 35
21 30 35
24 30-40 35
28 40+ 45

周波数が高くなるにつれて60cmの同軸の影響を受け、ホントの給電点インピーダンスとは違う値となっていました。
18MHz以上は昨年もフルサイズですが、今回は14MHzもフルサイズです。更に10MHz以下はエレメント長が約1.2m長くなりました。しかし給電点インピーダンスを見る限りでは違いは分かりません。

2009/10/30
マッチングコンデンサを追加する

- SWR 追加コンデンサ
3.5MHz 1.2以下 470P+180P
7 同上 470P
10 同上 180P+150P
14 同上 180P
18 同上 150P
21 同上 150P
24 同上 無し
28 同上 無し
耐圧2KVのセラミックコンデンサをいくつか購入しテストしてみました。ほぼ予備テスト通りの容量追加で各バンドSWR 1.2以下となりました。容量追加することによりエレメントの共振周波数が上がります。また若干帯域が狭くなるようです。
ラジアル70本を接続し、マッチングコンデンサを追加して給電点のSWRをチェック

2009/10/27
ラジアル 2.5m x70本では、、、

もう一度ラジアル長を2.5mとし、更に本数を増やして70本としてみました。次のデータは給電部に約10cmのリード線でBR210に接続、目的周波数近傍でインピーダンスが最小になるようにアンテナ長(コイルのタップ位置)を調整した時のインピーダンスとSWRの読みです。経験的にはVA1の測定値と近いもになります。
- インピーダンス SWR C C追加後SWR 備考
3.5MHz 35 1.8 820p 1.2以下
7 30- 2.4 470p 同上
10 30 1.9 330P 同上
14 40- 1.5 82Px2 同上
18 35 1.6 82Px2 同上 コイル無し
21 35 1.7 82Px2 同上 同上
24 35 1.1 - 1.1 同上
28 45 1.1 - 1.1 同上
なるべくアース損失を低くすることと、全周波数帯で暴れを少なくするという観点からは最も良い結果になりました。
逆に同軸ケーブルとの整合という観点からは、バンドによっては整合のための何らかの細工が必要かも知れません。


ラジアル変更による効果はこれ以上は望めそうにもないので、給電部にコンデンサを追加してインピーダンスを上げる工夫をしてみました。手持ちの小さなコンデンサでテストした結果が上の表です。コンデンサ追加により共振周波数が数10〜数100KHz程度上がるのでエレメント長の再調整が必要ですが、整合的にはこれで十分と思います。
最終的には耐圧2KV程度のセラミックコンデンサを手に入れ、クリップでコンデンサを交換するようにします。

2009/10/12, 14
更に追加すると、、、

- 5mx22 5m x22 10m x4 10m x4 5m x26 5m x34
- - 2.5m x10 5m x24 5m x26 - -
- - - 2.5m 6 2.5m x6 - -
- R R R R R R
3.5MHz 35 35 36 33 33 35
7 33 30 36 35 33 30
10 31 32 35 32 30 31
14 51 65 64 59 57 56
18 58 48 45 54 60 52
21 57 45 41 38 48 45
24 58 44 39 40 49 50
28 55 46 41 41 50 49
表で赤字のバンド、14、18MHz帯でラジアル本数の影響がまだありそうです。もともとラジアル長はきっちりと共振した長さではなく、この程度の本数では周波数によるアース効果(ラジアルと大地との容量)が違ってくるんでしょうか。
14MHz以下はコイル入り、18MHz以上はコイル無しのフルサイズですが、ちょうど境目のこれ等のバンドでの暴れが気になります。もう少しテストが必要です。

10/14
ラジアルを全て5m長にしてみました。
全体的に10MHz以下ではほぼ一定の給電点インピーダンスを示します。
何故か14、18MHzで高めの給電点インピーダンスを示します。
18MHz以上はフルサイズの長さになります。従ってアンテナ抵抗はおおよそ35Ω前後になっているはずなのでアース抵抗は10〜15Ωと想定されます。14MHz以下はコイルにより短縮されるのでアンテナ抵抗は数Ω〜30Ω程度みなっているはずです。7MHzの場合、全長が4mなので40%の短縮になり、大雑把ですが35x0.4=14Ωのアンテナ抵抗になります。従って給電点インピーダンスが30Ωというのもそんなに変な値ではありません。
こうなると14、18MHzの高めの給電点インピーダンスがますます納得ゆかない数字ですが、或いは周囲の影響を強く受けているのかもしれません。。

Buddistickは地面から60cm程度の位置が給電点になりますが、その使い方は次のようになります。
3.5 - 14MHzはCoilのタップ位置を変える、18MHzはCioilを外す、21 - 28MHzは更にWhipを縮めることになりますが、全て手が届く範囲となります。完璧ではありませんが、海外での運用でもあまりストレスを感じることなくバンドチェンジできそうです。


2009/9/20
更に2.5m長ラジアルを追加すると、、、

5mx22本のラジアルに2.5mラジアルを追加してみると14MHz以上で給電点インピーダンスが変化することが分かりました。一方では長さの違うラジアルを混在させると想定外の周波数でも共振する現象があります。

今回は5m x22本の場合、それに2.5m x10本を追加した場合について給電点の抵抗分をVA1でチェックしてみました。目的周波数でリアクタンス分が最小になるようコイルタップ位置、Whip長を調整した時の抵抗分です。尚14MHz以下はWhipをいっぱいに伸ばしてコイルタップ位置を、18MHz以上はコイルを外してWhip長を変えました。SWR最小値を付記しました。
- 5m x22 +2.5m x10
R R SWR Memo
3.5MHz 35 35 1.5 -
7 33 30 2.0 -
10 31 32 1.6 -
14 51 65 1.1 21にも共振点
18 58 48 1.1 -
21 57 45 1.1 -
24 56 44 1.1 -
28 55 46 1.3 -

2.5mラジアルを追加した場合、10MHz以下では殆ど変化無しですが14MHz以上に変化が現れますが、これ以上本数を増やしても変化はありません。14MHzでR分が増加する理由は分かりませんが、18MHz以上ではアース損失が少し減っているのではと想定されます。18MHz以上ではアンテナはフルサイズなのでその輻射抵抗は約36Ω、従って10数オームの損失抵抗ということになりそうです。

SWRをチェックしてみましたがこの程度であれば許容範囲でマッチング回路も不要です。但し海辺で劇的にアース損失が減ると(?)何らかの方法、例えばATUを給電部にいれてマッチングをとってやる必要がありそうです。

2009/9/15
ラジアルの長さを変えてみると、、、

給電点インピーダンスの変化を観察しておきたかったのですが、思うところあってラジアルの長さを変えてみることにしました。
SteppIRのVertical Antennaのラジアルシステムに関する記述、N6LFによる同様の記述を読むと興味深いことがあります。結論だけを簡単にまとめると次のようになります。

・給電点を高く(数m以上)持ち上げたElevated Radialの場合、各バンドあたり1/4波長の長さで2本のラジアルを展開する。
効率は90%と想定される。
このタイプは簡単にアース損失の影響を回避できますが、設置は容易ではありません。

・給電点を地面近く(数十cm)においた場合、ラジアル長は任意でよい。但しアース抵抗を減らして効率をあげるためにはそれなりのラジアルシステムが必要である。
 @本数を増やすほど効率があがる。
 A本数の多い短いラジアルの方が本数の少ない長いラジアルより効率がいい。
 B数本程度のラジアルの場合には長くする必要はない。
 C万一良好なアース(導電率の高い土地、海)が確保できる場合には、数本のラジアルのみで良好な結果が得られる。

 使用する最低周波数で0.1波長(7MHzで4m、14MHzで2m)のラジアルを8〜12本展開した場合の効率は60〜65%、これを120本(!)とすればElevated Radialの同じ90%の効率が想定される。
SteppIRの記述では、もし最低周波数を7MHzとするならば、6〜7.5m長ラジアルを30本以上展開することを推奨しています。4.8m長の場合よりずっといいとも言っています。

そこで今回はラジアル長を5mとして本数を変えた時の様子をみてみました。
- x8 x12 x16 x22
3.5MHz 45 40 40-(35) 40-(34)
7MHz 35 30 30 (33) 30-(33)
10MHz 35 30 30 (33) 30 (33)
14MHz 45 40+ 40 (46) 40 (47)

各バンドで最小になるインピーダンスをBR-210で読みました。給電点とらBR-210は60cm長の同軸で接続しているので読んだ値は給電点そのもののインピーダンスではありません。
x16、x22の場合は、VA1を使い、リアクタンスが最小になった時の抵抗分の値を( )内に示しました。給電点とVA1は10cm程度のリード線で接続しました。

ラジアル長を2.5mから5mにしたことにより、特にハイバンドでは共振周波数がかなり下がります。ラジアル本数を増やすにつれて共振周波数は上がる傾向にあります。

ラジアル本数を16本以上にしても顕著なインピーダンス変化は見られなくなりました。

輻射抵抗とアース抵抗
Buddistickの全長は約4mであり、14MHzでは1/4波長弱になります。1/4波長の垂直アンテナの場合、理想的には給電点インピーダンスが36Ωと言われています。若干の短縮を考慮して仮に30オームとします。VA1で読んだ抵抗分が47Ωなのでアース抵抗は17Ωと想定されます。この場合の効率は約64%です。(ホントかな?)

一方7MHzの場合は40%の短縮なので輻射抵抗は10Ω程度と想定します。この時のアース抵抗は23Ω、効率は30%です。

浜辺のアース抵抗
アース抵抗は土地、海の導電率に大きく左右されます。理想は海上にドックを浮かべてアンテナ、ラジアルを設置することです。水上バンガローならばかなり理想的と思われますが、浜辺ではどのようなアース抵抗になるのか興味があります。少なくとも都会の住宅地よりはずっといいんでしょうか?

2009/9/8
給電点インピーダンスの変化

ほぼ同じ条件でも給電点インピーダンスが変化するようなのでしばらくその変化をチェックしてみようかと思います。
8/28のチェック結果とも違っている。

・給電部は地面から約60cm
・ラジアルは2.5m、4m、5mを約40本展開、30本から40本にしても大きな変化はない
・給電点インピーダンスが最小になるように各バンドのコイルタップ位置を調整
- 給電点インピーダンス
- 9/8(曇り)
3.5MHz 45
7.0MHz 30
10.1MHz 40
14.0MHz 45



2009/8/28
いつの間にかBuddistick


2.8mのLongWhip、2本の60cmアーム、LowBand CoilがそろってBuddistickになりました。全長はおおよそ4m強になりますが、長さの割にはそれぞれのパーツが軽く、長くしたMP-1よりも軽量です。18MHz以上ではコイルは使わずWhipの伸縮で28MHzまで運用可能です。

MP-1のコイルとほぼ同じ条件で、給電点インピーダンスを最低にした時のインピーダンスとSWRの関係をチェックしてみました。
- 給電点インピーダンス SWR
3.5MHz 60 1.6
7.0MHz 45 2.0
10.1MHz 40 1.8
14.1MHz 45 1.4

MP-1用コイルを使った時との大きな違いはありませんが、3.5MHzでも整合がとれることが確認できました。

コイルのタップ位置が結構クリチカルな感じがしたので7MHz帯のSWR特性を比較してみることにしました。

- Buddistick MP-1
6.90MHz 1.75 1.7
6.95MHz 1.7 1.7
7.0MHz 1.75 1.75
7.05MHz 1.9 2.0
7.10MHz 2.3 2.3
こちらも全く同じ特性となりました。がっかりした様な、安心したような複雑な結果でした。どっちが良く聞こえて、飛ぶかはまた別の問題です。