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20201201 NVIS 7MHz D.P. Antenna

で、標題。

11月の小春日和から引き続き、12月もアンテナ日和。太陽の日差しのもと、屋上での作業&思考、試行錯誤で、Vitamin D が溜まりまくる。

まず、少し作業環境を整える。アンテナ線を長くしたり短くしたりする作業の効率化。要件は次の2点。

  1. 道具なしの手で簡単にできる
  2. 充分な張力に耐える

(書きかけ)

20201117 The second roof tower

小春日和。

写真中央はルーフタワー2台目の Nagara’s NRT-150。背が高くないので扱いやすい。

これに何を載せるべきか、をこれから考えるのだが、さて・・

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やはり、回りものに手を出したいところ。

 

20201112 7MHz DP ant. NVIS & technical data

ネットで見つかった資料。

[1] CQ出版

https://shop.cqpub.co.jp/hanbai/books/15/15631/15631_p19-20.pdf

スクリーンショット 2020-11-12 11.19.08-1 スクリーンショット 2020-11-12 11.19.19-1

このグラフから、地上高が9mある値より高くなると、打ち上げ角が低くなっている。NVISPで関東エリアを狙うなら、地上高を高くしすぎてはいけないことになる。

スクリーンショット 2020-11-12 11.19.32-2 スクリーンショット 2020-11-12 11.19.41-3

このグラフから、天頂角が約75度、2つ合わせて150度よりすくなるなると打ち上げ角は90度だ。水平にすればするほど、打ち上げ角がついてしまう。NVISPならば Inverted V で「良い」ということになる。

スクリーンショット 2020-11-12 11.19.53-4

上右のグラフから、アンテナ線の太さは標準的なものを使用する限り共振周波数に対して大きなファクターではないことがわかる。

[2] ZL3IS / JA6DFN

さて次にNVIS の技術文書をみてみる。

まず最初に、瑣末?なこと。この文書の「NVISとは?」によると、Near-Vertical Incidence Skywave Propagationの略と書かれている。それがなぜ NVIS で P が抜けるのだろう? 元々は Propagation を付けなかったのだろうか? まあ、おそらくそう

で、本題。

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上は通常のDP ant. の垂直電波放射イメージ図

nvis4

上はNVISでの垂直電波放射イメージ図

同文書によると「NVIS用アンテナは (1)水平に  (2)低く設置すること」の2点が重要、とある。

(2) はわかるが、(1) は上の三番目のグラフと異なるので、まずはこの疑問を解く必要がある。

[3] 調べ上げた先人がおられた!

JA1CPAは中村さんの記事「7MHzダイポールアンテナの考察(いろいろ)」。詳細な内容。読み解くのに少し時間が必要。。(続く)

 

 

20201106 Setting a 7MHz DP Ant. ver2

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変更点の概略

  • No.3のポールを 8 meeters 伸縮釣り竿に置き換え
  • No.1と3の間にあったポールによる中間支えを撤去
  • No.1,2,3 の3点を天から見て(X-Y軸方向) 直線に配置
  • No.1のポールのβ、γのステー接続を3点から4点方向支持に

製品の初期の長さは11mx2pcs。SWR調整で結局、各 1m 計 2m をカット。片側で11.0m ちょうど。でも理論値は

300 / 7.1 / 2 / 2 = 10.56m (片側)

写真でもわかるように、現状で給電点のところで角度がついているので、それが関係しているのだろうか?

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Results of SWR

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上は給電線の無線機側にてCOMETの測定器で測った結果。7.000-7.200MHz 帯において、もう少し落ちて欲しいなというところ。

一方、下は給電線を接続して無線機本体で測定した結果。

スクリーンショット 2020-11-10 19.30.09-1

Textで書くと

MHz      SWR
7.000    1.8
7.050    1.4
7.100    1.2
7.150    1.0
7.200    1.1

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疑問

7.150 MHz において SWRが、COMET測定器で1.5、ICOM機本体で1.0、とはこれいかに?

QSO

実際では、北海道、岩手、秋田、和歌山の各局と交信。送信に問題は見当たらない。関東、北陸局はNVISでは無いので、ほぼ入感しない、、、と思いきや、距離1Kmもない局と交信。まるで430 FMかと勘違いするような(笑)。直接波か地上波かと。

変更点の詳細

No.3のポールを 8 meeters 伸縮釣り竿に置き換え

今回の変更点の中で最大の難所。No.1&2 は共に地上高10mのところからの立ち上げに対して、No.3 は

(1) 地上高7mあたりから立ち上げ
(2) 真上に立ち上げでは給電点から距離10m確保が厳しいので、斜め方向に竿を出す
(3) 生活圏を侵食してしまうので設置&撤去が容易
(4) 地震や強風のXYZ方向の揺れへの耐性

の4点をクリアする必要がある。

釣り竿を安全に固定でき取り外しが容易な基台を自作する。頭の中でプランしたが詳細を詰め切らず、実際にある程度の部品を手にしながらの方が楽のような気がし、試作品と割り切って設計図無しで開始。以下、その概要の完成写真。

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釣り竿のしなりが良く出ている。

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以下の写真は基台の詳細。

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まず、釣り竿は塩ビ管にすっぽり入れる方式。塩ビ管の内径と竿の外径との隙間は、他のサイズの塩ビ管や継手を適宜切断し用い、それでもまだ残る隙間はアルミテープで巻いて埋める。外の塩ビ管から釣り竿は簡単に取り出し可能。

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以下、ポイント。

(1) 基台をウッドデッキの両脇に着脱可能にする強い構造。
(2) 塩ビ管を斜めに基台に取り付けるアタッチメント

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まず、壁部材側への取り付け方法。最初は椅子の座面の厚みの向こう側にフックする方式を検討したが、壁の縦棒がそれを阻むため断念、単純な紐方式を採用。XY方向しか止まらないのでZ方向の上への力には弱いが、その力は竿自体の自重とともに塩ビ管の上方での固定部分で受けることにする。

以下の三枚は塩ビ管を斜めに固定するためのパーツをその場で切り出しながら工作。100mm角の板の円形ホールはハードウェア店の切り出しサービスを利用(100円)。なおその部材はハンパ物コーナーで30円。

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以下、椅子の膝側の構造に悩んだ末に、ボルトを通す部分がスライド可能なコの字金具を採用。蝶ネジで手で締めはずし操作が可能。使用ボルトは8mmφ。これで膝部分のウッドデッキの板の出っ張りにフックできる。出来上がってみるとあっけない。

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全部バラすと以下の写真。

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椅子の膝側留め具

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下は留め具をずらした位置

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下は留め具を入れ込んだ位置

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背もたれ側の紐フック。同じコの字金具。

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裏面から見ると

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塩ビ管の底はキャップに水抜きの穴を開ける

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塩ビ管の継ぎ手をカットしてスペーサーとして使用

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スペーサーをアルミテープで止める

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余談だが、使用した木ネジは長短いろいろ。ワンサイズ約70-90本程度入って100円するかしないかの物なので、一通り揃えておくことにする。

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No.1と3の間にあったポールによる中間支えを撤去

No.3 が 8m の釣り竿になったため、No.1 との中間にあった 4.5m の伸縮ポールは不要になり、撤去。

No.1,2,3 の3点を天から見て(X-Y軸方向) 直線に配置

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7MHz DP Ant. に関して設定しうるXY方向の角度は、今の環境では、ほぼここしかない。米国は Null Point に入ってしまうかもしれない。

No.1のポールのβ、γのステー接続を3点から4点方向支持に

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上の写真、Aはアンテナ(空中線)、Sはステー。COMETの伸縮ポールは上段と中段の2カ所にステー 用のリングがついているが、3穴。一方、タワーは4方面にステーを張る。安全側を取って伸縮ポールも4方向ステーとし、強さと安定を増やす。

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上の写真は屋上から撮ったセンターポールとタワー。ステーが4方向に上中下の3段に貼ってあるのがわかる。

下の写真は、上中下3本のステーが1台のコンクリートフェンスに繋がっている様子。十分な強度がある。

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ちなみに、タワーと床面とのアタッチメントは以下の構造。これもお手軽木工。床面との圧着のためには木の柔軟性が必要。床には固定していない。このタワーの微調整で移動させるため。テベグラスワイヤーの4本のステーで下方向へ圧着させ、十分な強度を確保している。

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下の写真、タワーの真下中心部分は、アンテナマスト(伸縮)の鉛直方向の力を受ける基台。気温の変化でマストが膨張収縮し滑り落ちる可能性をこれで潰しておく。

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伸縮マストとタワーの接続部分は2カ所。下の写真はその下部。マストはアルミなので、Uボルトで潰さないように、塩ビ管とアルミテープでスペースを潰して負荷分散。なので、自重等で下方向に少し滑る可能性があり、上の写真の基台が必要になる。

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下の写真は、上の部分のUボルトの様子。XY方向へのずれは完全に止まっている。

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下の写真は伸縮ポール No.2 の基台の処理方法。考え方は同じで、アルミ製の伸縮ポールに塩ビ管とアルミテープをかませて、U字金具で基台のポールに取り付ける。このNo.2はDPアンテナの端、および屋上のスペースの端でもあるので、欲しい方向にステーを確保できない。なので、この組み合わせでアルミの伸縮ポールを使うのであれば、最長 4.5m 程度が限界かもしれない。

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考察

  1. 独立した外部アンテナアナライザーにおけるSWRと無線機内蔵のSWRメーターで指す値が異なるのはなぜか。調べる必要がある。
  2. 国内は北海道、東北、四国、九州、中国の各地方、および韓国はよく入る。一方、Direct/ground waves を除き、Area 0,1,2,9 の入感が少ない。NVIS のためには、給電点部分のアンテナ角度をもう少し鈍角にした方が良いのかも。とすると、マスト No.3を8m 釣り竿に、そしてマスト No.2 を12m 釣り竿に、という新プランが出てくる。これで3点がほぼ同高度での懸垂曲線になるのが、No.3 の基台を新規に自作する必要がある。どういう構造がいいだろう?
  3. 7MHz帯のDP ant.において各パラメータを変化させた時の影響を概括している文献を探すこと。

20201024 Setting a 7MHz DP Ant. ver1

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Oct-24th, 2020
まずはここまで。10M x 2 は長い。

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もう少しカットすべきか、給電点の角度を緩めるのが先か、、、

北海道、京都府、岡山県、広島県、福岡県の局と交信成立。北海道は帯広の局で、これまでのところ一番良好に交信。

日が沈むと、7,100 より上の海外Contest 局は聴こえても、それ以下の国内交信は聴こえない。全て聴こえなくなるならいざ知らず、そこだけが聴こえる理由は何なんだろう???

スクリーンショット 2020-10-25 1.00.07.-2png

ダイポールの向きはこれ。すなわち、

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日本地図と地球儀ではこの方向。

ここでの環境、ならびに7MHz band において、以下のどちらが優れているのだろう?

(1) fixed direction dipole antenna with 20 meters length
(2) 短縮 rotational dipole antenna

考慮すべき要素は、費用、放射効率、取れるバンド幅、耐台風、Null point。

Near Vertical Incidence Skywave Propagation も入ってくるとより悩ましくなる。そもそもNVISで上手くSWRが下がってくれるものなのかどうかが未知だ。