3バンド バーチカルアンテナ4号機

スイッチ切り替えの短縮垂直アンテナ

　トグルスイッチで手軽に切り替えられる3バンドのアンテナだが、無手勝流での製作だったので再現性が乏しかった。初めて工作をしようとする方にも試していただけるように、製作上のデータをお示しして再現性を少し高めるようにした。
　コイルの製作がネックになっていると思うが、フイルムケースが入手難になっているため、ホームセンターなどで購入できるアクリルパイプを使うことにした。25mm径のもので45mmほどの長さに切り出したものである。この太さだと中点OPFスイッチを中に入れることが出来る。アクリル板で蓋を作り、そこにスイッチを取り付けた。パイプとアクリル板の蓋を接着することでスイッチを組み込む形状とした。
　給電部にはBNCコネクタを用い、心線側にエレメントを直接取り付ける。GND側にはカウンターポイズを取り付けるためのギボシ端子を付けた。ここに3mほどのワイヤーを複数纏めたものを取り付け、地面に這わせてカウンターポイズ（疑似接地線）としている。
　コイルには10MHz用のコイルとそれに継ぎ足して7MHz用のコイルを巻くのだが、目的の周波数に整合させるために調整が面倒である。そこで。密着巻きでは目的の周波数よりも低いところで整合点が得られる巻き数を巻いておき、その粗密を調整することで目的の周波数に近づける方法をとった。つまり、巻き数を調整するのではなく、巻き線同士の間隔を変えることで整合する周波数に追い込んでいくやり方である。
　アクリルパイプの3カ所に穴を開けておく。巻きはじめと10MHz用のコイルへの中間タップ、そして巻き終わりの線が入る穴である。10MHz用は13ターンを巻く。その引き込みの部分から7MHz用の巻き線を足すのだが、その部分の巻き線の被覆を一部剥がして追加の線をハンダ付けする。追加の7MHz用のコイルは21ターンである。巻き線はテープで仮止めしながら作業するとやり易い。
　上端と下端の穴を利用してアンテナエレメントを取り付ける。短縮コイルはエレメントのどの位置に取り付けるかでコイルの定数が変わってくる。今回は給電点から1mの位置に取り付けた。上側のエレメントはコイルをスルーした状態で14MHzに整合するよう調整する。計算上は（300　÷　使用周波数MHz　÷　4　×　0.95）となり、14.06MHzで使うならば　（300÷14.06÷4×0.95＝5.06）で全体で5.1mほどになる。そこで、上側のエレメントは4mほどを取り付ける。実際にアンテナとして設置して目的の周波数で整合するよう上側エレメントの長さを調整する。
　次に10MHzでの調整だが、トグルスイッチを中間タップに接続するように倒し、コイルの粗密を変えていく。密巻きでは低い周波数になるような巻き数であるので、巻き線同士の間隔を広げて整合点に追い込んでいく。
　最後に7MHzの調整をするためにトグルスイッチはOFFの位置にして、コイルの追加した巻き線部分の粗密を調整する。
　ここで示した寸法通りに組み立てれば、上記のように調整をすることで7MHz、10MHz、14MHzで使える3バンド　バーチカルアンテナとして機能すると思う。性能についてはそれなりのものだが、設置が容易で簡便に使える点は大きなメリットだと考える。
　梅が咲き、春の兆しが見えてきた。野外での運用を楽しんでいただけたらと思う。ただし、このアンテナ仕様はQRP運用を前提にしている。

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タイミング

小さな無線機で運用しています。

　郵送でQSLカードを受け取った。いつも移動運用してくださる方からで、纏めてカードを送ってくださったのだ。手紙が添えられていて、「パイルが収まったタイミングで御応答くださるのでいつも問題なく聞こえてきております」と記されていた。この局は私がQRP運用していることをご存じで弱い信号をピックアップしてくださるのだ。

　実を言うと、QRPでの運用ではタイミングを見ることがとても大事なのだ。移動局を呼ぶ局はたくさんいる。CQを出し始め、そのCQに応えるように呼ぶ局が徐々に増え始め、その周波数が電波で埋め尽くされる。それをパイルアップと言うのだが、その中に割り込んでもQRPでは相手局に届くはずがない。競争相手になる局が少ない時でなければ交信できるチャンスは皆無に近いのだ。だからワッチ（聴取すること）に徹する。状況をみながらチャンスを狙うのだ。移動局が初めてCQを出す時がチャンスである。また、混信を避けるために「JA1？」などと制限をつけて呼び掛けを求めてくる場合もチャンスになる。そして、呼んでいる局がだんだんに減って、パイルアップが収まった時もチャンスになる。時には呼びかける局が居なくなったと判断され、移動運用を終了されてしまうこともあるのだが、そこもタイミングで、相手局の状況を把握する必要がる。

　また、電波はさまざまな経路で伝播するので自然の状況により聞こえ方が変化する。電離層などの変化で今まで聞こえていた局が徐々に聞こえなくなったり、逆に微かにしか聞こえなかった局が強力に聞こえだすこともある。その局と交信できるかは一期一会の偶然性によるのだ。先日九州の移動局が微かに聞こえていた。その局と交信している局も聞こえているが私の電波では届きそうもない伝播状況だった。そのうち徐々に私の近郊の局と交信をしているのが聞こえてきた。九州との電波の道が開けてきたようだ。そのタイミングを狙って呼びかけた。数回の問い返しを受けたがどうにか交信が成立した。チャンスを逃さないようタイミングを計って呼びかけるのもアマチュア無線の醍醐味である。 

　さらに難しいのが諦めるタイミングである。弱い信号で呼びかけていると相手局に微かに届いて、聞き返しを受けることがある。それに対して更に呼びかけるのだが、相手局は微かな信号を判別することは難しく、何度も確認が繰り返されてしまう。強力な信号なら数秒で交信が終わってしまうはずなのに、数十秒もやり取りが行われるのだ。たくさんの局にサービスをしている移動運用局に手間をとらせ迷惑をかけてしまう。伝播状況は刻々と変化しているので、次の瞬間には相手局に届くかもしれないと考えるとなかなか諦められない。しかし、無理な時は無理なので諦めることも必要である。そのタイミングを見極めるのは難しい。

　小さな電力の無線機で短いワイヤーを張っただけのアンテナからでも電波は飛んでくれる。さまざまな条件が味方してくれた時、偶然に開かれる道をねらって交信する。タイミングを楽しむのだ。うまくいかないことの方が多いのだが、成功した時の達成感は大きい。
　自然を相手にし、運用している相手の状況を推察しながら無線機の前に座る。QRPだからの楽しみ方かもしれない。相手をしてくださる局の寛容と忍耐に感謝して。

実験が面白い（２）

7MHz、10MHz短縮EFHWアンテナを作りました。

　一番ポピュラーなアンテナと言えば半波長のダイポールアンテナだろう。左右の1/4波長のエレメントに真ん中から給電する。全長は半波長になる。しかし、このアンテナを張るときには給電するためのフィーダーが必要になる。多くの場合給電点にバランを入れて同軸ケーブルで給電する。アンテナはスロープで伸展することもあるが、より効率がよくなるように設置するためには両端を高く上げるための2本のポールが必要になる。

　移動運用でダイポールを使うのはなかなか制約が多い。もっと手軽に設置できるアンテナ考えたとき、給電をエレメントの端から行う終端給電半波長アンテナ（EFHW）が浮かんでくる。リグから直接給電すればフィーダーが不要になる。設置形状はスロープになるがそこそこの性能が得られる。さらに、エレメントにトラップをつけることで切り替え動作なしで複数の周波数で使えるアンテナになる。

　今回のアイディアはこのアンテナを短縮したモノにできないかということである。通常、7MHzと10MHzで使えるEFHWでは、基になる15m（10MHzの半波長）にトラップをつけ、さらに7MHz用のエレメントをつけるので17mほどになる。結構な長さで伸展するのも大変である。そこで、ローディングコイルを入れ短縮型EFHWを目指した。

　無手勝流でコイルを巻き、半波長のさらに半分のエレメントの途中に取り付け整合するか試してみた。しかし、整合点が見つからない。広範囲で測定すると3MHz程のところで整合していることがわかった。コイルを巻きすぎてしまったようだ。巻き数を減らしながら10MHzで整合するように調整した。これで10MHz用の短縮EFHWになった。10MHzのトラップをつけ、その先に7MHz用のエレメントを追加する。すると10MHzでブロードだった整合点が急峻になり再度整合させるための調整が必要だった。7MHzに整合させるためにはエレメントを調整した。ここにもローディングコイルの影響が出ているようで、短縮していなかった時のエレメントより短くなった。整合はブロードである。

　アンテナアナライザーという測定器一つで試行錯誤しながらの製作だったが、2バンドで使える終端給電短縮半波長アンテナとして纏めることができた。全体の長さは11mほどになった。5mの釣り竿ポールから逆L字型に伸展するとあまり場所を取らずに設置することができる。庭先に設営して2Wのリグで運用してみた。両方のバンドで数局と交信できた。切り替え操作することなく2つのバンドが使えるのは便利である。実験を繰り返しながら作っていくのは楽しい。アマチュア無線の醍醐味である。、

　追記：ベタベタしてしまうビニールテープを避けてテフロンテープでコイルを覆っていたが、このテープは水を含んでしまう弱点があった。そこでポリイミドテープに交換した。ポリイミドは熱や耐候性に強いと言われているが、いかがなものか試している。

ほぼ クリアなパドル

アクリル素材でパドルを作る

　きっかけは100均ショップで見かけたアクリルブロックである。アクリルスタンプ台という名称で売られていた。別売のスタンプシートをこのブロックに貼り付けてインクを付け、スタンプとして使うもののようだ。大きさが3種類有り、はがき大のものが一番大きい。私は一番小さい5cm×8cm×0.9cmのものを入手した。表面が磨かれていて透き通ってきれいなブロックである。
　この美しさに惹かれて、パドルを作ってみようと考えた。これまでもアクリル板でパドルを作ってきたが、今回は全体を透明になるようにしてみたい。しかし、接点部分や支持部分は金属のビスやキューブスペーサーを使わなくてはならず、また、コードも透明なものが手に入らず、すべてが透明というわけにはいかない。
　100均ショップで入手したアクリルブロックの他、2mm厚のアクリル板を使っている。レバー部は11mm幅が操作したときの弾性がちょうどよいようだ。レバーはキューブスペーサーを使って基台のブロックに取り付けるが、一工夫をした。キューブスペーサーは基台から少し浮かせて取り付けた。そして、アクリル板のレバーが基台に触れる部分を少し斜めに削り、指で操作する先端部分が少し浮くようにした。こうすることでキューブスペーサーを基台に取り付け締め付けるとレバー部の下側が基台にかしめられることになる。キューブスペーサーを直接基台に締め付けるよりも、レバー部が基台に締め付けられる方が支点が固定され、レバーを左右に操作するときの振れをしっかり防いでくれるのだ。

　組み立ててみると、透明なパドルはなかなかのインパクトがある。飾りとしても十分な存在感だ。ただ、機構はモールス符号を送出するのに問題はないが、如何せん、アクリル素材なので軽い。レバーを押そうとするとパドル自体が動いてしまい、もう一方の手で固定しておかなくては操作することができない。何らかの方法で机などに固定するか、片方の手で握っての操作になる。しっかり握れるようにカバーを取り付けた。

　電信に愛着を持つとそれに関わるものにも関心が広がっていく。電鍵やパドルなどついつい集めてしまうのだ。機能美というのだろうか、電鍵にしろパドルにしろ、その形状自体に美しさを感じることがある。市販品のように金属にクロームメッキをしたどっしりとした作りのものは惚れ惚れする美しさだ。
　手作りのものはどこまでも作り込んでいけるので完成には遠い道のりである。しかし、そこに少しずつ手を入れていく楽しみがある。アクリルは柔らかく工作が容易である。傷つきやすいという弱点でもあるのだが、もの作りを楽しむには手軽な素材である。透明なパドルは市販品ではあまり見かけない。自分だけのパドルとしてシャックに飾りたいと思う。もちろん通常の交信にも使っていくつもりだ。

　アクリル板を使ったお手軽パドル　XRQTechLabホームページ

アクリル板パドルの製作　pdf

謹賀新年

令和六年　明けましておめでとうございます。

　新年の言祝ぎは新しい年を迎えることが出来たことへの祝いと感謝である。一日一日を、そしてこの一年を生きてこられたことをありがたいと思う。昨年はコロナ禍の第8波が猛威をふるっていたが、やっと収束へ向かい第5類への移行もあって日常が戻ってきている。しかし、世界に戦渦が広がりたくさんの人々が苦しんでいる。すがすがしい気持ちで新年を祝う気持ちとはほど遠い。

　一日は地球が自転する時間で決まり、１年は地球が太陽の周りを一回りする公転の時間で決まる。自然のリズムが生活に密着している。しかし、１月１日が年の初めであるというのは天体の動きとは何ら関係がないのだとか。暦が始まったのがこの日からだったと言うことのようだ。新年を祝うのも暦の上でのことなのだ。

　このブログは2006年から始めている。私が父の旅立ったのと同じ年齢になり、これからの日々を大事にしなければとの思いで書き始めた。今回で569回目の投稿になる。ここまで続けられたのは有り難いことだ。
　
　自然災害や戦禍が早く収まり、平穏な日々に戻れるよう切に願い、一日一日をしっかりと歩んでいきたいと思う。

実験がおもしろい

試行錯誤を楽しみます。

　もの作りはしっかりした理論とそこから導かれる数式に頼るのが普通だろう。しかし、無手勝流でも楽しむことは出来る。実験を繰り返すのだ。何を作りたいかの目標と、その目標に近づいているかを確かめるデータがあればいい。
　今回作りたかったのはマルチバンド・バーチカルアンテナ。切り替え機構によって複数のバンドで使える垂直ワイヤーアンテナだ。１本のエレメントで複数のバンドで整合を得るためにはローディングコイルを使う。電気的にエレメント長を伸ばすものだ。コイルをどのように作ればよいか実験を繰り返した。データを見ながら少しずつ巻き数などを変更して目標に近づけていく。
　私の測定器は簡易なアンテナアナライザーだけである。周波数帯を設定し、その周波数付近でのアンテナのインピーダンスとSWRをグラフ表示してくれる。これを使って7MHz、10MHz、14MHzで使えるアンテナを目指した。
　まず、14MHzのアンテナを作る。カウンターポイズとして3m長ワイヤーを3本纏めて給電部のBNCコネクタのGNDに取り付けた。芯線部にエレメントを取り付ける。エレメントの長さは4分の1波長ほどになるはずだ。実際に伸展して測定する。少し低い周波数に整合点があった。エレメントの先端を切り、目的の周波数に整合点を追い込んでいく。
　次に10MHzでの整合を得られるようコイルを挿入する。エレメントの地面に近い方に入れるか上の先端に近い方に入れるかによって必要なコイルの巻き数が異なる。下側ほど少ない巻き数になる。アンテナの先端部に近く設置する方が電圧分布の腹が上がるようだが巻き数が多くなってしまう。エレメントの真ん中より少し上ぐらいがよいだろうと漫然と考え、適当な巻き数のコイルを挿入する。測定するとねらっている周波数よりも高いところで整合している。巻き数を増やしてねらった周波数で整合するように調整する。
　最後は7MHzのコイルを作る。10MHzのコイルの巻き数に追加してコイルを巻く。測定すると6MHzほどのところに整合点が出ていた。巻き過ぎてしまったようだ。巻き数を減らして目的の周波数で整合するように調整する。
　ローディングコイルをパスするように配線すると14MHzのアンテナとして、7MHzの追加したコイル部分をパスするように配線すると10MHzとして、コイルをすべて挿入した状態にすると7MHzのアンテナとして機能するものができた。

　製作の流れを書いてしまうと簡単だが、途中はカットアンドトライの繰り返しである。データを見ながら少しずつ手を入れていくことでねらったところに近づいていく。この過程が楽しい。思いもよらない結果が出て悩むこともあるが、その原因を探すのも楽しみである。測定器一つでも実験を楽しめる。さらに自作のアンテナで交信する楽しみもある。アマチュア無線の楽しみ方は奧が深い。

3バンドバーチカルの一工夫

7,10,14MHz Vertical wire ANT

　グラスバイバーの振り出し式釣り竿に沿わせて設置するワイヤーバーチカルアンテナを使っている。ローディングコイルの巻き数を切り替えることで7MHz、10MHz、14MHzで使えるものだ。カウンターポイズに3mほどのケーブルを3本使い、そこそこの整合が得られる。コンパクトにまとめられるので移動には便利である。
　

shig55.hatenablog.com

　ローディングコイルの巻き数の切り替えにクリップを使っていたのだが、あるアイディアを思いついた。中点OFFのトグルスイッチを使うことだ。このスイッチは普通のスイッチと異なり、2つの接点を切り替える機能の他、中点では両方の接点とオフになる仕組みである。そこで、スイッチの中点をアンテナエレメントの一方に接続、一つの接点Aをローディングコイルのタップに、他方の接点Bをもう一方のエレメントに接続する。こうすることで接点Aに倒した場合10MHz用のコイルが挿入され、接点Bに倒した場合にはコイルはスルーされ14MHzに、中点オフの場合にはコイル全体が挿入されることにより7MHzで使えるという具合である。
　
  これまでコイルを切り替えるにはワニグチクリップやテストクリップを使っていた。コイルにタップを作り、そこをクリップでつまむという方法だ。この方法だとタップとするためにコイルに巻き線の隙間を作らなくてはならない。巻き線の間隔があくとインダクタンスは下がる。そのため巻き数も増加することになる。タップを設けず、コイルの巻き線の絶縁皮膜を剥がしてその部分を直接クリップで挟む方法でも同様である。クリップにはある程度の大きさがあるので巻き線同士を短絡してしまう恐れがあるからだ。
　また、クリップのついたリード線がぶる下がっているので、見た目もよくない。スマートな機構にするために市販品の中には巻き線自体を絶縁皮膜のないものにしてショートバーを取り付け、インダクタンスを調整できるようにしたものもある。しかし、ショートバーとコイルの接触部分を自作するのはなかなか難しい。

　中点オフのスイッチというアイディアからタップをクリップで切り替えるというこれまでのやり方を改善することができた。操作性は格段によくなったと思う。庭先移動で運用したがバンドの切り替えがスイッチ一つというのは便利である。14MHzではバンドが開けていなかったようで交信できなかったが、10MHz、7MHzとも数局との交信ができた。アンテナとして十分機能し、そこそこ使えそうである。

　コイルは手元にあったフイルムケースを使って作ったのだが、フイルムケースはこうした工作には便利である。しかし、デジカメが主流になってからこのようなケースを見かけることがほとんどなくなってしまった。代替になるものを探しているのだが、何かないだろうか。お教えいただければ幸甚である。