XRQ技研業務日誌

ものづくりを楽しんでいます。日々の暮らしの中に面白そうなものを探しながら

MLAの給電

小ループ給電とトロイドコアによる給電

 マグネチィック・ループ・アンテナ(MLA)の給電方法にはいろいろなやり方がある。多く使われているのは小ループを本体である大きなループに沿わせて結合させるものだ。直径が本体の1/4から1/5ほどの小ループが使われている。
 また、私がよく使っているのはトロイドコアによって結合させる方法である。トロイドコアにリンク用の巻き線をし、それを大きなループに通して給電する。そのほか本体のループの離れた異なる部分に同軸ケーブルの芯線側と編組側を接続する、
 いわゆるガンママッチングと言われる方法もある。どれもSWRが低くなるように調整して電力をアンテナに送り込む工夫である。
 トロイドコアによる給電では工作は容易なのだが、課題もある。一般に本体のループに使われる導体の太さが大きいほど利得があると言われる。しかしトロイドコアを通すためには太い導体は使えない。私の場合はワイヤーを使うことが多いので小さなコアでも間に合っているが、そのためアンテナとしての利得を望むことはできない。また、トロイドコアの巻き数によって周波数よるSWRの下がり方が異なる。MLAは本体のループは同じでもキャパシタの調整でいくつものバンドで使うことができるのだが、給電に使うトロイドコアの巻き数を変えなければSWRを下げられないのだ。高いバンド用の巻き数と低いバンド用の巻き数を異なるものにしなければならない。
 ガンママッチングの場合、SWRを下げるためには芯線側と編組側の接続する間隔が周波数によって大きく異なる。そのため複数のバンドに適合する給電点を定めることが難しい。
 その点、小ループを沿わせる形の給電では、周波数によるSWRの変化は少ないようだ。同じ大きさの本体ループで小さなループから給電するとバンドが低いほどSWRが高くなるようだが実用上使える範囲と言えそうだ。

 210cm長のアルミ線を本体ループにした小ループ給電MLAの実験をした。キャパシタは260pFのポリバリコンである。小ループは50cmほどの銅線をで作った。測定すると7MHzではSWRが2ほどになってしまうが、それよりも上のバンドでは十分使えるSWRの値になった。28MHzバンドまで使えそうである。結合を密にし、本体ループと小ループが同一平面上になるよう配置するとSWRが下がった。
 この実験をするとき、本体ループのアルミ線にトロイドコアの給電回路を取り付けたまま小ループ給電を試みたのだが、案の定、整合点が見いだせずMLAとして機能しなかった。トロイドコア給電と小ループ給電の本体共用は無理のようだ。

 本体ループの導体の径が太いほど利得があると言われる。3mmΦのアルミ線を用いたMLAでは利得が良くないことを承知の上で、簡単コンパクトなアンテナで遊んでいる。トロイドコアを使った給電の方が収納など扱いに便利なのだが、小ループでの給電のメリットもあるので場面に応じて使い分けていきたいと思う。

巻き結び 改

巻き結びの変形なのだが・・・・

 ロープの途中に杭などを固定するときによく使われるのは巻き結びだ。二つの輪を作ってその輪を交差させるようにして杭に差し込めば結ぶことができる。便利な結び方なのだがロープにテンションが掛かっているうちはしっかりと結ばれているが、テンションが緩むと結びも緩んでしまい杭から抜けてしまうことがある。結び自体でしっかりと杭を握ってくれる結び方を探していた。
 ロープの両端は何かに固定されていて、ロープの途中でものを固定する結びである。フェンスのように杭を何本も立ててそれらをロープで繋げたり、縄ばしごのように何本もの棒を間隔を置いてロープで繋いだり、船を係留するときに長いロープの途中で杭にロープを繋いだりする時を想定した結びである。
 
 <結び方>
  簡単な結びなのだが、しっかり棒などに巻き付けてずれにくい結びである。
 ロープを棒に1回巻きつける。写真の矢印の部分(棒の端に近い方のロープの交差したところのすぐ外側)をつまみ、もう一方のロープを跨ぐように引きながら半分捩じって棒に被せる。そして左右のロープを引くとしっかりと締め付けることができる。
 ロープが交差し、さらにその上を棒を巻いたロープが押さえる構造になっているため、結び目がしっかりと棒に巻きついている。通常の巻き結びよりも解けにくいことが確認できると思う。ただ棒に巻き付いているだけなので、棒を抜けば何の結びめもなく解くことができる。<結び方 pdf>

 ロープで手慰みをしている時偶然この結び方を見つけた。もっとも、先人がさまざまな場面で使っていて名前もついているのだろうが、私にとっては初めての出合いであった。簡単に結べて解くのも容易な結びだが、慣れないとどこを持って半捻りするのか迷う。何度も繰り返し、棒に巻く方向を変え、さまざまな状況でもロープの捻り出すところを覚えるのに時間がかかった。どこをつまみ出すかで全く異なった結びになってしまう。確実に棒に固定する結びになるよう習練が必要である。

 1本のロープでも扱い方は奥深い。互いに絡まりあいながら締め付け、固定されている。その中で有用な結び方が人々に利用されているのだが、日常の生活ではほんのわずかな結び方で間に合っている。それでも、場面場面で使いやすい結びがあるはずだ。今回出合った結び方は私のレパートリーの一つになるだろう。

 

ペーパークリップ パドル

ものづくりを楽しむ

 ペーパークリップを使ったパドルのアイディアは10年以上も前に公開され、さまざまな製作例が出されている。
 このペーパークリックは板ばねを使った紙などを挟んでまとめるものだが、シンプルながらとても巧妙な仕組みが施されている。板ばねで紙などを挟み込むが、挟むときには板ばねを開かなければならない。そのためにレバーがついている。てこの原理で板ばねを開くのだ。しかし、このレバー、クリップとして使用するときには邪魔ものである。ぶらぶらしていては具合が悪い。そこで、紙などを挟んだ時、しっかりと紙などに密着するようになっている。その仕組みが、板ばねとレバーの接続部分である。レバーは粘りのある針金で出来ていて、左右に広がるテンションが掛かっている。それを受ける板ばね部分は斜めにカットされた筒状になっている。その筒の中にレバーの針金を入れると、斜めにカットされた部分を針金が押し広げることでレバーは紙などに密着するような力を受ける。
 
 パドルはこの作用を利用している。レバーを受ける筒状の部分を細工し、レバーを板ばねから離れるようにする。そしてレバーと板ばねとの間に接点を設け、パドルとして構成している。単純な機構だが、板ばねの筒状の部分をいかに成型するかでレバーの開き具合、テンションが決まるのでパドルのフィーリングが変わってくる。微妙な調整を繰り返す必要がある。またレバーの開き具合を制限する細工や、レバーを接点とする細工などさまざまな工夫が必要だ。使い勝手のよいパドルに仕上げるのは難しい。もの作りの醍醐味が味わえる。

 いくつものクリップパドルを作ってきたが、今回はシンプルなものを作ることにした。エマージェンシー用の小ささに拘ったものだ。板ばね部分が20mmほどのクリップを使う。この中に3.5mmΦのステレオジャックが丁度入ることをみつけた。オスーオスのプラグケーブルを使うことでパドル自体はとても小さくなる。写真のように親指の先程の大きさだ。ただし、小さいが故に操作性はあまりよくない。パドルは左右にレバーを操作するので、その力に抗うようにしっかり保持しなければならない。全体を握りこむように保持することで符号を打つことができる。日常使いにはこれまで多くの方が紹介されているように木片などに取り付けた方が使いやすいだろう。今回のパドルは代替用として備えておくものという位置づけである。
 工作を楽しめ、出来上がれば手のひらに収まってしまうほどコンパクトで邪魔にならず携帯できるパドルである。休日のひと時、もの作りを楽しむのはいかがだろう。 

 追記 
 13mm幅のクリップでパドルを作ってみた。さすがに小さすぎて操作が難しい。そこで3mm厚のアクリル板を重ねてクリップに噛ませた。ちょうど良い掴みになり操作性が良くなった。少し図体は大きくなるが移動用の予備として使えそうである。

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OAM  (オン エア- ミーティング)

モールス符号で簡潔に情報交換

 

 A1クラブでは毎週土曜日の朝、お空の上でのミーティングを行っている。いろいろなやり方があるのだが、キー局が各局からの呼びかけを受けてチェックインをすることが多い。クラブのOAM部会でキー局担当者が選任され、その局からミーティングの概要がメーリングリストで公示される。そして当日、そのキー局が「CQ A1C OAM」の電波を出すと、全国のクラブ員がキー局に対して呼びかけをするのだ。
 キー局は毎回異なることが多いので、担当者によって北海道から沖縄まで各地から電波が出ることになる。その日の伝播コンディションにも左右されるので、チェックインできるかどうかも運次第なところがありスリリングで面白い。時には全く電波が届かず、キー局が出ているはずの周波数をワッチし続けても聞こえてこないこともある。

 先日のOAMは沖縄県那覇市の局がキー局であった。開催時刻になり事前に示されていた7MHzの周波数をワッチする。ノイズだけで信号は聞こえてこない。呼びかけているはずの全国の局の信号もほとんど聞こえない。運用状況についてはA1クラブサイトのチャットルームで見られることが多いので覗いてみる。運用は順調に進んでいるようで、そろそろ7MHzは終了して次の10MHzに移っていくようだ。10MHzでのワッチを続ける。しかし、聞こえてくる信号はまばらだ。キー局の信号らしきものはあるようだが内容は判読できない。14MHzに移る。ここではキー局の信号が確認できた。大きくなったり小さくなったりQSBという不安定な伝播状況である。九州の局がキー局を呼んでいるのが聞こえる。関東や東北の局がキー局と交信しているようだが、それはキー局の交信内容からわかるので、関東や東北の局の信号は入感していない。電離層は近くのエリアはスキップされ、遠距離に届く状況のようだ。不安定に聞こえてくるキー局の信号に対して、自分のコールサインを送ることを繰り返す。キー局を呼ぶ信号はほとんど聞こえてこないが、キー局がさまざまな地方の局と交信していることはわかる。キー局の信号は波のように浮き沈みしながら聞こえ方が変化している。信号が徐々に大きくなってきたところで、こちらの信号もキー局に強く届いてくれることを願って送信する。コールバックはなかなかない。キー局の動向を見ながらコールサインを送るこよを繰り返す。すると、「JA1?」という コールバックがあった。こちらのコールサインを2回繰り返す。「JA1X?」という返信が来た。更にコールサインを2度送る。やっとこちらのコールサインを取ってくれたようだ。粘った甲斐があってレポートを交換してチェックインができた。
 その後、18MHz、21MHz、24MHz、28MHzと周波数を変えてOAMが続けられたようだが私のところではキー局の信号を確認することができなかった。

 伝播状況は無常である。移り変わるコンディションの中、キー局を追いかけることで自局から見た伝播の状況が分かってくる。土曜日の朝、普段では感じられない宇宙の営み、電離層などの自然状況を覗いてみるのも一興である。

伸縮ホイップMLA

小さく収納、簡単設営

 ネットを彷徨っている時、伸縮ホイップアンテナを使ったデルタループアンテナというものを知った。1波長のループを作るとダイポールと比較しても放射効率の高い(ゲインのある)アンテナになるそうだ。この市販されているアンテナは給電点にコイル状の部分があり、6mから80mバンドまで使えるのだという。使用する周波数に見合った長さのエレメントではないのに、どのような仕組みなのか検索してみたが解らなかった。1波長ループを基本としているようだが、伸縮ホイップとその先端を結んだ逆三角形のループで波を乗せている。面白いアンテナである。

 この一波長ループのアンテナを真似ることは出来ないが、伸縮ホイップを使うというアイディアで、MLAを作ってみることにした。給電点とキャパシタ部を収納し、同時に伸縮ホイップの支持とするようケースを加工した。昔のテレビアンテナのような形状で、ループとは言っても円のように丸くはないが整合点を見出すことができた。MLAとして機能しそうである。

 このアンテナを持ち出して運用してみた。トランシーバーにつなぎポリバリコンを回すと急に雑音が大きくなるところが見つかる。そこが整合したところと目星をつけた。後日アナライザで確認すると、雑音の大きさで目星をつけたところがほぼ整合点であることを確認している。
 このアンテナの効率はあまり良くない。QRPであることもその理由ではあるが、呼びかけをしても相手にしてもらえないことが多い。強力な電波を出す局にどんどん追い抜かれていく。電波が出ていないわけではなく弱いのだ。相手が見つかるか否かは伝播コンディションに大きく影響されるのは致し方ない。
 このアンテナの利点は、設営が楽なことだ。ケースの底の部分に、ナットを取り付けている。ここに写真撮影などで使われる三脚を取り付けられるので、自立できるのだ。伸縮ホイップを伸ばし、両端がクリップになっているエレメントを取り付ける。これで設営完了。リグを接続し、受信ノイズが最大になるところにキャパシタを調整すれば運用を始められる。
 伸縮ホイップは長さが120cmの小さなアンテナだが、40m、30m、20mバンドで整合が得られている。伸縮ホイップなので縮めればより高い周波数でも整合が得られる。上側のワイヤーの3分の2の途中にクリップをとりつけ、ループを小さくして使用する。実際の運用でもQRP機に接続して近隣の海外や国内との交信が出来ている。簡単に作れるテレビアンテナもどきのコンパクトMLAをサブアンテナにするのは如何だろう。

QRP & MLA

QRPだからできるMLA実験

 QRP(小電力通信)とMLA(マイクロ ループ アンテナ)は本来距離の離れた存在である。なぜなら、QRPの場合、小さな電力なので効率的に電波を放出するよう効率のよいアンテナを使用する。また、MLAはとても小さなアンテナなのだが放射効率はあまりよくない。そのためエレメントに太い銅管を使うなど高出力を乗せるようなものである。 ところがこの2つを合わせることで思わぬメリットがある。小電力とコンパクトな形状なので、実験を楽しむには好都合なのだ。小電力なのでアンテナに使う部品は高耐電圧のものでなくとも使うことができる。普通の電子回路に使うような部品でもほぼ賄える。コンパクトな形状のため、部屋の中で組み上げることができ、動作実験も天井から吊すような仮設でもできる。試行錯誤の繰り返しの実験を部屋の中で行えるのは有り難い。

 もっともっと簡易なアンテナをということで実験をしてきた。出ている局数が多く相手局が見つかりやすい7MHzのものだ。波長が40mにもなる周波数であるが、2.1mのアルミワイヤーで形作ったループに電波を乗せるようにする。直径70cmほどの輪になっているところに同調させるためのキャパシタを取り付ける。この部分は高電圧がかかるので通常のMLAではエアーバリコンなどが使われることが多いが、QRP仕様なので基板用のコンデンサやトリマー、ポリバリコンでも賄える。キャパシタはどの程度の値が必要なのか実験で確かめる。アルミワイヤーを受ける部分はさまざまな工夫が考えられる。直接接続するのもいいが、アルミのハンダ付けは一手間必要である。コネクタを使うにはどんなコネクタにするか思案のしどころだ。給電は小ループにするかトロイドコアでのリンクコイルにするか。また、リンクコイルの巻き数でSWRの値が変わってくるので何ターン巻くか。全体を纏めるにはケースに入れるか、その他の工夫をするのか。MLAとして使えるようにするには考え工夫するところがたくさんある。その一つ一つを実験を通して決めていく。これこそアマチュアの楽しみである。
 実験を繰り返し出来上がったものをアナライザで測定すると7MHzの普段使う周波数でSWRのディップ点が見つかり、整合はとれているようだ。トリマを動かしながら最良点に調整する。周囲の影響を多少受けるようだが、部屋の中でも概ね調整することができた。実際に使ってみる。7エリアの移動局が聞こえたので呼びかける。応答があった。しっかり電波が飛んでくれているようだ。この時のリグは約2W出力であった。

 QRP & MLAは 運用場所のロケーションと伝播のコンディションに大きく依存した設備なので、多くの局と交信するのは難しい。それでも、たとえ1局であっても自作した設備から電波が届いたという喜びは大きい。偶然性を楽しむアマチュア無線である。一局入魂の交信ができるよう、実験を楽しむ、こうしたニッチな取り組みもありだろう。

LEDバー電圧計

忘れていた昔の作品

 またまた片付けネタである。納戸の中には昔作ったものが放り込まれている。少しずつ片付けているのだがなかなか進まない。その最中に、写真のようなものを見つけた。自分で作ったものなのだがよく覚えていない。LEDが6個ついていて電源用のコードが出ている。動作させてみればと電源に繋いだ。LEDが点灯。電圧を変えるとLEDの点灯する数が変わる。押しボタンを押すと、LEDがモールス符号で数字を表示する。

 いろいろ思い出しながら、10数年前のこのブログの記事を見つけた。LEDバーで表示する電圧計であった。記憶は消えてしまうものだ。こうして物が出てきたことでその時のことが思い出せる。懐かしい気持ちで電圧計を動作させて悦に入る。テスターと比較してもほぼ正確な電圧で動作している。ケースの中を見ると12F683 という小指のツメ位の小さなPICが使われている。8ピンのマイコンだが、それで6個のLEDを駆動している。だんだん思い出してきた。少ないピンのマイコンで出来るだけたくさんのLEDを駆動しようと試行錯誤を楽しんでいた時の作品だった。製作記事
 最近ではPICを使った工作はほとんどしていない。Arduinoという使い勝手の良いものが手に入ったので専らArduinoを使うようになってしまった。これは結構大きなプログラムでも収めることができる上に、さまざまなライブラリーが利用できるので複雑な動作を簡単にできるので便利なのだ。この電圧計のような動作ならほんのわずかなプログラムを書くことで同じ動作を実現できる。さらにもっと複雑な動作をさせることも出来ろだろう。否、この程度の動作ならメインプログラムの一部として収めてしまうような機能である。

 10数年前はまだRapsberryPiが出始めたころだろうか。自分でプログラムを書くにはさまざまな手筈が必要だった。部品を寄せ集めて回路を考え機能させていたことから、プログラムによって機能させることに流れが変わってきた時代である。小さなマイコン(マイクロコントローラー)を使うと簡単な回路でさまざまな動作をさせることができることに嬉々としていた。この作品は2つのLEDを逆方向に並列接続し、電流の向きをPICで制御することで個々に点灯させることを楽しんでいたのだ。高速で点滅させることで眼の残像によってあたかも常に点灯しているように見えることを利用している。PICの8本のピンのうち電源とGND、入力専用のピン以外の残りの5本のピンをLED制御に使い、8つのLEDを任意に点灯させていた。
 
 技術の進歩はどんどん進んでいる。新しいものに置き換えられていくのだが、こうして昔自分で作ったものに再会すると「まだまだ使えるじゃないか」という心の声も聞こえてくる。・・・・・・ これだから納戸の片付けが進まないのだ。