jl7gmnのblog

yahooブログから移行してきました。アマチュア無線を中心としたブログです。

2014年04月

7MHz1/4λバーチカルのV.S.W.R測定

早速この間修理した7MHzの1/4λのバーチカルアンテナのV.S.W.R特性を作製したリターンロスブリッジで測定してみた。オープン、ショート、ロードで補正し、早速アンテナをDUTのM端子につないで見ました。周波数範囲は6MHzから8MHzです。

7MHzバーチカルアンテナ測定   7MHzバーチカルリターンロスデータ イメージ 1 イメージ 2

ネットワークアナライザーでは、スムーシング処理(10%)とアベレージング処理(64)
でノイズ処理をして見やすくしています。このスムーシングとアベレージングをしないとノイズで波形がかなり見ずらい状態でした。次の画像はスムージングをはずしたオリジナルのデータです。夜のゴールデンタイム時間帯では短波帯のAM放送電波のキャリアがかなり受信されてるような感じです。測定は日中のほうがいいと思います。

スムーシング処理なし、AVRは64
イメージ 3









マーカーの設定周波数は6.8MHzから0.1MHz毎に7.4MHzまで設定しています。
ちなみにリターンロス値とSWR値は以下のとおりでした。測定値目視より値は大よその値です。SWRは概算です。
6.8MHz:-17.6dB SWR:1.30
6.9MHz:-21.1dB SWR:1.19
7.0MHz:-27.0dB SWR:1.09
7.1MHz:-33.0dB SWR:1.04
7.2MHz:-28.0dB SWR:1.07
7.3MHz:-18.5dB SWR:1.27
7.4MHz:-14.1dB SWR:1.49
7MHz帯ではSWRで1.1以下となっています。アンテナはちょうどバンド内では無調整で使用できる状態であることがわかります。7MHzのバーチカルは帯域が広いです

スミスチャート表示してみました。
イメージ 4赤のマーカーが7.1MHzで50Ωにベストマッチングしています。
ときどき、この作製したリターンロスブリッジで確認することで、アンテナのマッチングが一目でわかります。

ネットワークアナライザでやっとアマチュア無線のローバンドのアンテナの特性を見れるようになりました。

ついでに方向性結合器でのバーチカルアンテナのリターンロス測定もやってみました

方向性結合器での測定(7MHzバーチカル)とそのリターンロス測定データ
イメージ 5イメージ 6

全くと言っていいほど自作のリターンロスブリッジと同じ特性を表示しました。これはスムージングをかけすぎで、逆に自作のリターンロスブリッジがよくみえている現象になっていましたが、スムージングをはずすとやはりメーカー製での測定はノイズも少なく、アベレージングのみで大丈夫で7.0MHzで-36dBと変動も少なく安定していました。

イメージ 7









ネットワークアナライザは本当に便利この上ありません。まだいろいろな機能もありそうなので、マニュアルをときどき覗こうと思います。(マニュアルはメーカーサイトで、取り扱い説明書とプログラミングマニュアルとガイドがダウンロード可能でした。)つづく


リターンロスブリッジの作製

ネットワーク用に仮に作製しておいたリターンロスブリッジをまとめるべく、ケース加工を行い正式に作製してみました。5個M型コネクタの付いていたケースを利用したので、使わない穴はアルミ板(1mm厚)でふさぎました。BNCのコネクタの形状に合わせて、ドリルで穴を最初にあけてヤスリがけでコネクタの外形がフィットするまで、削りこみし、寸法を合わせながら行いました。結構時間がかかりました。

BNCメスコネクタ用穴あけ加工中
イメージ 1 イメージ 2
リターンロスブリッジを組み込みます。     
イメージ 3 イメージ 4
ケースイン完了
イメージ 5 
ネットワークに接続確認中      リターンロス(-40dB以上)
イメージ 6 イメージ 7

先に仮に作ったリターンロスブリッジの特性とほぼ同じような特性になりました。もう少し良くなると思いましたが、パーツをそのまま使ったためでしょうか?通常の使用にて問題ないレベルなので、このまま使うことにします。

方向性結合器によるリターンロス測定方法も確認してみました。型式はMP520Cです。(CM方向性結合器 昭和50年2月 安立電気株式会社)周波数範囲最高500MHzインピーダンス50Ω 結合減衰量 40dB(100MHz) このパーツは以前、小松OMよりいただいたものです。TNX!

接続の方法             すばらしいデータです。
イメージ 8 イメージ 9

方向性結合器によるリターンロスブリッジは良いところでは -70dB取れています。
一番悪いところでも -50dB以上取れています。こんなにいいとは思いませんでした。V.S.W.R測定が楽しめそうです。コネクタがN型なのでM-N変換用のコネクタが必要です。また結構N型BNC変換コネクタを他の測定器からはずして使っているので、秋月電子でコネクタ類をネット注文しようと思います。今日注文して、連休前に届けば幸いです。なんか最近無線に関するネタが多くなってきました。PCは何処に?   つづく


ネットワークアナライザー購入

yahooオークションで測定器を見ていたら、ネットワークアナライザーがたくさん安く出品されていたので、念願のベクトルネットワークアナライザーを落札購入しました。
いままでは、Wiltronのスカラー型のRFアナライザー(MODEL6409)をつかっていました。高周波のフィルター工作では十分でした。(周波数帯は10MHzから2GHz)
またautoTesterとプローブがついているので、リターンロス等もVHF・UHF帯で見れてました。しかし3.5MHzや7MHzでは仕様上使えませんでした。今回の落札したのはADVANTESTのR3753Bの型式のものです。結構古いですが、モニターもカラーで2CHあります。私の無線で使う周波数帯で使う分には十分な0.5Hzから500MHzまで対応しています。
イメージ 1

しかもBASICプログラムまで内蔵しています。特にいまやりたいのは、HFのアンテナのSWRを見たいので、急遽リターンロスブリッジをバラックで作製してみました。

イメージ 2

手持ち部品都合で抵抗は51オーム3本とトロイダル(TDK製)に0.3Φ6ターン巻きです。ケースは余っていたものを仮にシールドもどきで使ってみました。こんな適当な状態でも-40dBは測定できています。パーツを選び(同じ抵抗値)しっかりと作りブリッジバランスがとれれば-50dBはOKそうです。-40dBは VSWRに換算して1.02 です。ブリッジを接続し、オープン、ショート、ロードのキャリブレーションをとり最後にDONEで設定完了です。使ってみると周波数のあばれも特になく実使用できそうです。アベレージングの機能のスムージングを使うと意外と見やすくなりました。

DUTオープン時           50Ω接続時(-40dB以上)
 イメージ 3 イメージ 4
50Ω終端時のスミスチャート表示   50Ωダミーロード接続
 イメージ 5 イメージ 6

ダミーロードの周波数特性でも1MHzから500MHzまで問題なくほぼ50Ωになっていることがわかります。このダミーロードの規格は以下のとおりです。
DL-30A:DC~500MHz 50Ω V.S.W.R 1.15以下 POWER15W(AVR)

このネットワークアナライザにブリッジをつけて、HF帯のアンテナの状態チェックとしても使えそうです。また便利な設定の保存もFDですができるので、いつでも同じ条件で設定可能で比較データを取るときなどは超便利だと思います。今回はいい落札での買い物ができました。


バーチカルアンテナ調整

今日時間が取れたので、先週修理して設置したバーチカルアンテナの調整をすることにしました。設置のみで終わっていたので、まずはSWRをSTANDING WAVE ANALYZER BR200で確認してみた。共振点が少し7MHzのバンドの上にあるようで、若干短すぎたようだ。容量性のようで、SWRも完全に1.0になっていません。
--------------------------------現状--------------------------------------------
[7.001:SWR 1.6]                             [7.199:SWR 1.2]
イメージ 1   イメージ 2

共振点[7.289:SWR 1.15]
イメージ 3
---------------------------------------------------------------------------------
対策として延長コイルを考えましたが、他のバンドでもANTチューナーで調整して使用するため、単純に長さを長くする方法を取りました。2Φの銅線を20cmバランとアンテナ間に追加して延長することにしました。追加の銅線の長さの20cmは持ち合わせで、勘で決めたのですが、結果うまく共振周波数もバンド内に収まったようです。共振点は7MHzの拡張バンドにありますが、7MHzの下端でも問題ないSWRとなっています。ANTチューナーを7.100MHzでアジャストしておけバンド内全て調整なしでSWR1.0(見かけ上ですが)OKでした。トランシーバーに対してはANTチューナーがあることで、保護にもなりますから一石二鳥です。
---------------------------------調整後-----------------------------------------
[7.001:SWR 1.2]                            [7.099:SWR 1.1]
イメージ 4   イメージ 5
[7.151:SWR 1.05]                          [7.200:SWR 1.05]
イメージ 6   イメージ 8
共振点[7.167:SWR 1.05]
イメージ 7

SWR=1.2での電力効率は約99%ですから1%の反射です。交信するうえでは、SWR=1.0と比べても、まったく違いは感じられない範囲で問題ないレベルです。
ちなみにSWR=1.05では電力効率が約99.8%ですから0.2%の反射で、ほぼSWR=1.0と同じと考えても差し支えないレベルです。アンテナとしては十分な調整範囲にあると思われます。他のバンド(7MHzより上、10M、14M、18M、21M)もANTチューナーで調整できましたので、十分このバーチカルで楽しめそうです。
5月と6月の各週末はタワーのアンテナの調整を予定に入れようかと思っています。



バーチカルアンテナ修理

1年程前に設置していた7MHz(3.8MHz、3.5MHzはコイル延長型)用の1/4λの自作バーチカルアンテナが強風で折れてそのままになっていたのですが、天気が良かったので修理を兼ねて、サビていた取り付け金具を新品に交換し、設置し直しすることにしました。今回は1バンド(7MHz)のみとして、延長コイル等の切り替え回路は外しシンプルにしてあります。バンド切り替え回路のリレーのソケットの接続端子もサビているので、いずれリニューアルする予定です。

設置場所
イメージ 1イメージ 2

取り外した状態
イメージ 3イメージ 4









バーチカルの先約1.5m程から折れていました。タッピングビスでアルミパイプを固定していた上側のネジ穴の部分から亀裂が入って折れた模様。アルミパイプの直径に対して穴が大きすぎたかもしれません。

イメージ 5イメージ 6










対策を取らなければ前と同じように折れてしまいます。今回は使用するタッピングビスを一回り小さなものにし、ネジ穴が小さくなるようにして取り付けることにしました。

イメージ 7イメージ 8









あとは、導電グリスをたっぷり塗ってからネジ止めし、融着テープで巻いて、なおかつビニールテープで巻いて完成です。

イメージ 9イメージ 10









夕方の日もかなり暮れてきたので、バランと接続ケーブルをつないで、完成としました。アンテナの共振点、SWR等は測っていませんが、前の使用状況からすると7MHzではSWR1.0と全く問題はなかったのでおそらく大丈夫でしょう?次回確認する予定です。今日は設置のみで終了です。つづく
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