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3.5MHzセンターローディングアンテナの共振周波数調整コイル取り付け

3.5MHzセンターローディングアンテナの共振周波数調整コイル取り付けを昨日実施しました。天気はとても穏やかで風もさほど無く、絶好のアンテナ設置日和でした。前もって共振周波数調整用の追加コイルを3点作製しておいた中の1つを選び、追加設置しました。
追加Lは一番下のn=1のコイルです。
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前もって作製済みの巻き数1ターンのLを取り付ける事にしました。最初のカットアンドトライになります。うまくいけばこの1回目で追加Ⅼ設置完了です。
タワーに上り,3.5MHzのエレメントをバランボックスから外して、エレメントとバラン間に追加Lの取り付けです。給電部がマストの近くにある為、L追加作業はいたって簡単にできました。まず追加Lの取り付け後の端子のテーピング処理はせずに共振周波数の確認の為、一旦タワーから降りました。結果はおよそ目的周波数に近くになっていました。再度タワーに上り、各接続端子(エレメントとコイル間、コイルとバラン間)を融着テープで保護巻して完了です。数回のカットアンドトライを想定していましたが、1回でOKとなりました。

追加LでのSWR特性と共振周波数の状態をネットワークアナライザーで確認しています。
以下共振周波数、とSWR特性です。タワー上のアンテナの高さを変えても測定してみました。

★現状の3.5MHzセンターローディング短縮ダイポール
【現状】高さ約10mH
f0=3.575MHz, SWR≒1.51
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【L追加】高さ約10mH
f0=3.556MHz,  SWR≒1.34
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【L追加】高さ約25mH
f0=3.565MHz,  SWR≒1.33
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結果から言うと、目的の共振周波数は3.550MHzでしたので、10mHの高さでは、+5KHz高いですが、ほぼ目的通りになったと言っていいと思います。SWRもコイルを追加したことで、SWRが1.51から1.34に下がりマッチングが少し改善した様です。ただし帯域が鋭くなっていることから、インダクタ追加により帯域は少し狭くなったようです。
高さを変えて測定した結果より(10mHから25mH)高くなるとアンテナ-大地間の容量が減り共振周波数zが3.556MHzから3.565MHzへと約9KHz上がる事がわかります。測定はしていませんが、L追加前のアンテナの高さ25mHでの共振周波数は約3.584MHzぐらいになっていたと思われます。
10mHではインダクタ追加で19KHz共振周波数が下がりましたが、25mHへと上げると9KHz上りました。
追加前のアンテナとの比較を想定すると(25mH時の想定比較)タワーを伸ばした状態での使用時でのL追加による共振周波数は、3.584MHzから3.565MHzへと約19KHz下がったことになります。

ついでにSWRが1.5以下と2.0以下でのおおよその帯域も手動で確認してみました。
SWR=1.5以下 ⇒ 3.540MHz~3.570MHz(幅約30KHz)
SWR=2.0以下 ⇒ 3.510MHz~3.589MHz(幅約79KHz)

L追加での共振周波数の調整はまずまずという事でOKとしました。(使用時の高さを10mH〜15mHでの使用)

補足:アンテナチューナーのごまかしについて
短縮コイルが入っているアンテナはどうしても帯域は狭くなります。ですので共振周波数から離れた周波数での運用は、カップラーやアンテナチューナーは無線機を保護する意味でも必要になります。しかしアンテナチューナーを使い、見かけ上のSWRを1.0にしたとしても、もともとのアンテナのSWRが高ければ、チューナーの後にパワー計をつないで見てみればSWRは高いままで変わっていない,という事に気づかなければなりません。つまりアンテナとチューナー間はSWRの反射電力が変わらず高い状態であるという事です。結論はアンテナ自体の整合をとる事がベストという事です。皆さん一度通過型のパワー計で送信電力と反射電力をチューナーとアンテナ間に入れて確認していろいろな周波数でチューナーを調整し運用してみれば、一目瞭然です。アンテナチューナーのマジックはあくまでも、無線機とアンテナの接続保護用と思った方がいいと思います。私も、下記のパワー計を使うことで上記の事を納得できました。SWRが最下の共振周波数での運用はベストですが、それ以外の周波数での運用時はこのことを思い出さないといけませんね。

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SWR表示や電力効率でもいいのですが、実際反射電力が何Wあるのかを見れるのでとても良いと思っています。送信電力200Wで反射電力が1W等、目盛りで直読できます。反射電力が直読なので運用上アンテナの状況もSWRと同様に分かります。このようなパワー計もある意味で便利です。

最後に工人舎のアンテナや STEPPIRなどは、常に共振周波数での運用ができる究極の素晴らしいアンテナと言えます。使って見たいものです。

つづく ?


IC-AT100オートアンテナチューナーの修理

2台のIC-AT100の内の最初の1台を壊してしまいました。状況は、間違えて無負荷で送信してしまい、チューナーのバンド切替用のSWの端子を止めてるベーク材を焦がしてしまいました。不覚の思いです。花火に火をつけた時のような音がしたかと思ったら抵抗が焼けた時のような臭いがしてきました。やってしまった!最初、この時点で蓋を開け、切り替えSWの端子の黒く炭化した所をアルコールでふき取りで、まずは大丈夫かと思い、出力を10Wに下げてキャリアを出し点検してみましたが、10Wでも切替SWの一度ベークが炭化しているところは見事に燃えました。10Wの電力では問題ないとだろうと思っていたのが、打ち砕かれました。10Wでも高周波エネルギーのパワーを感じた次第です。
修理するにも、まずは、修理対象物の確認からです。
焦げた切替SWを取り外すには、コイル、トランス、レギュレータ、DCDCコンバータなどを取り外さないといけませんでした。結構な手間がかかりましたが、何とか切り替えSWの問題の箇所を外すことが出来ました。

 SWのネジにはネジロック剤       ネジロックのナットを取り外し中
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コイルに接続されている7MHzの端子が焼け焦げた個所でした。完全に止めている金具が抜けてしまうほどベーク板が高周波で焼け焦げ炭化していました。

ベーク材が焼け焦げたSW
コンタクト端子が取れた部分
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修理パーツとしては、もう出回っていないし、代替えもなさそうなので、SWをどうにかこうにかして、修理することにしました。

修理のおおよそのやり方を考えた上での決断です。まず、焼け焦げたベークの炭化部を全部取り除きます。今回使用するのはリューター(アートリューター:R-5710)です。以前購入してドアの細かな部分の錆取りで使用したことがあります.100Vなので強力に回転します。細かな作業にはうってつけです。

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リューターで焼け焦げて炭化している部分は全部削り落とします。

端子の取り付けは、削ってしまったため当然端子の止め金具も取り付けられなくなるので、他の端子と端子を鈴メッキ線で半田付けし、その中央に位置決めようとして焼け焦げて外れた端子を半田付けし正確な位置となるように微調整を行います。いわゆる空中固定状態です。HiHi !

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回転部を手動でまわして、きちんと端子が回転部のショート板部にうまくコンタクトするかを確認します。これが最も重要な確認になります。位置が決まったら、端子を止めていた止め目金具の裏側部分を最初にエポキシ接着剤で固めます。固まってから半田付けの線材を外し、エポキシ接着剤で固めます。やり方としてはこんな感じです。
この接着剤も2種類試してみました。金属、ガラス、陶磁器用のボンドクイック5(淡色透明)と ホーロー製の補修用エポキシボンド(白色)このA剤B剤を混ぜるタイプ 下の2つです。

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最初のクイック5は短時間で作業するタイプですが、これで問題ないだろうと思いベーク板とコンタクト端子の根元の止め金具を接着してみました。

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時間が30分以上経過してから端子に少し触ってみると、エポキシなのですが、固まってはいるものの少しの負荷で端子がぐらぐら動いてしまいました。これでは回転部に引っかかる可能性があるので、ダメです。固まった部分をピンセットで全部取り除きました。購入したばかりの物ですが、今後の利用は問題ありません。継ぎ足し釣り竿のつなぎ部固定用で使用します。他も用途はたくさんありますから!
次のホーロー製の補修用エポキシボンドですが、色がさすがにホーロー用なので白色です。同じエポキシの接着剤なので念のため、使う前に混ぜ板の上で硬化後の硬さが実用的かどうかを確認しました。実際これが固まるとほんとにホーローの様にてかてかに、しかもガチガチに固くなります。こちらの接着剤を使う事にしました。端子をSWのベークに位置決め取り付けし接着後、まる1日放置しておきました。完全に固まらせるためです。接着完了後、位置決めで他端子と半田付けした部分を取り除いてから元の位置に戻し配線です。配線を半田付けするときは、アルミの放熱はさみを2つ付けて放熱し、端子には熱が伝わらないようにして半田付けを行います。この接着剤は半田付けの高温には弱いですから注意しながら半田付けします。

以上で、外していたパーツ類(トランス、レギュレータのラグ板、DC-DCコンバータ)を元の位置に取り付けネジで止めし、ケース上蓋をつける前に動作を確認します。
最初の確認は、SW部のコンタクトがうまくいっているかを電源を入れバンドSWを適当に回して、修理端子の接触部がショート回転版が回ってきたときに端子の接触部が少し動く(適度な圧がかかっている状態)ことを確認します。これは、他の問題ない端子と同じ動きをしているかの確認です。これがOKなら、実際の電力を使っての確認です。
かるく低電力(10W)で動作上問題ないことを確認しました。次に通常の使用電力100Wで確認します。問題だった7MHzでもSWには何も起こらず、チューナーも問題なく動作しました。SWの修復完了です。最後に上蓋ケースをネジ止めして修理は完了です。

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古い電子機器は、パーツがないのが本当に一番ネックとなるところです。最悪、部品取りとなる事を覚悟していましたが、何とか切替SWを修理することが出来、チューナーを復活することができました。
くれぐれも、無負荷状態での送信はしないようにしましょう。チューナーを負荷にしてはいけません。

最後に、エポキシのクイック5も硬度の問題は無いことが後でわかりました。混ぜた残りを盛り上げておいたのですが、1日経過後、触ってみるとガチガチで、ホーロー用のと同じ強度があるようです。時間が足りなかったのかと思います。
箱の表紙には、はり合わせ4分以内、固定時間15分以上、実用強度40分後なのです。(20℃時)入れ物の裏蓋に別途記載がありました。冬(5℃)では実用強度に要する時間が約60分後とあります。寒いと固まるまで時間がかかるという事でした。この60分を経過していない時に確認したのが問題だったと思います。

これからも大事に使いましょう Hi Hi !

おわり!


1.8/1.9/3.5/7MHzバーチカルアンテナ設置用足場鋼管交換

7MHzのバーチカルを立ててから10年近く経ったろうか、鋼管の根元が錆びて穴が開き始めてきてたので、交換することにしました。2本鋼管をバーチカルアンテナの支えとして使用していましたが、最近なんとなく7MHzでのSWR1.5以下のバンド幅(帯域)が狭くなったと感じていました。少しアースが悪い状態になっていたと思います。思い切って鋼管の交換をすることにしました。今回は錆びの対策として、どぶ付けの鋼管を2本奮発して購入しました。少し高かったです(@¥1,780)前の2本の鋼管のうち1つは、鋼管の自在金具のネジを緩めて外した後、手で折れるぐらい錆びていました。もう片方は、錆びてはいますが、丈夫なので補強として残しています。

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足場鋼管を支柱として使っていましたが、鋼管の中に雨水が入り、そこから錆びが発生し、ボロボロに穴が開くほどまでに錆が広がっていったと思われます。ここは、海からはとても近いので日本海からの西風で特に風の強い時は、海水を噴き上げて運んできます。塩水の雨となるので、なおさら錆びは進んだ訳です。今回購入したどぶ付けの鋼管は溶接で蓋もついており、2か所穴がありますが、ふさげば、密閉となり、雨がなかにたまることはないので、その点は安心です。値段が高いだけあります。!?

天気が良いと思い、作業を開始しましたが、途中から雪が降ってきました。なおかつ風も少し強くなってきました。作業は、止めるわけにはいかないので、そのまま続けました。

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かなり雪も降っていたので、少し周りが雪で白くなってしまいましたが、何とか設置完了しました。真ん中がバーチカルを保持するための鋼管で、少し土の面より浮いています。左右が土に打ち込んだ支え用のどぶ付けの鋼管です。少し見えている右側の鋼管が前の支え用で今回も補強用で使用しています。1本だけ根元から折れた残骸がそのまま下に見えています。抜くのは大変なので、そのままです。

早速、7MHzでのSWRチェックをしました。以前の建てた時の様にブロードです。7MHZ帯はSWRは1.5以下です。やや共振周波数は6.8MHz辺りにあるようです、風で少しふらふらしていました。もう少しエレメントを短くするか、アンテナとボックス間接続の銅線を短いものに交換するとかで調整しようと思います。ノイズもSで7~8振っていたのが、5ぐらいに減っています。やはりアースが重要なことがわかります。なんとなく電波ののりもいいです。

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調整はしなくても、このままで7MHzは十分使用できます。
アンテナの共振周波数の調整とエレメント自体のメンテナンスを次回天気のいい日に行いたいと思います。天気のいい日にやることが、増えてきました。どれから先にやるか考えないといけませんね!

作業を終わってから、雪と風はおさまり、お日様まで照ってきました。アンテナ作業をする時はいつも、こういう感じです。タイミング悪い時が多いです。でも目的の鋼管作業は無事終了です。めでたし、めでたし。

つづく ?

3.5MHzセンターローディングアンテナの共振周波数調整コイル作成

天気も昨日と打って変わって、強風とパラパラですが、雨も降っているので、修理が済みタワー設置済みの3.5MHzセンターローディング短縮ダイポールの共振周波数を下げる為の追加コイルを作成することにしました。現状の共振周波数は3.575MHzあたりのため約25KHzほど下げるのが目的です。いわゆるカットアンドトライ型で行う予定なので3種類ほど作製しました。コイルの径は塩ビパイプの20Φを使い2種類、ノリの瓶(直径約5cm)を使い1種類の計3個作製しました。コイルの線材としてはアンテナ線と同じステンレスワイヤー1.6Φを使いました。接続には圧着端子(銅線用裸圧着端子のR2-6)を使い現状のアンテナ側とはボルト締めで繋ぎます。また、ステンレスワイヤーの半田(goodのソルベットステンレス用はんだSD-38)とステンレス用のフラックスを使って圧着後半田補強もしています。

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一番下の約1ターンコイルがインダクタンス(小)、左上が2ターンコイルでインダクタンス(中)、右上が4ターンコイルでインダクタンス(大)という感じです。1ターンのコイルは直径が5cmと他の小、大コイルとは異なりますが、おそらくこれぐらいでいいのではという感覚で作っています。ワンターンとはいえ、長さは30cmのワイヤーです。

このコイルを作っていて思ったのですが、アンテナを高い周波数で作製しておき、Lの追加で周波数を下げて使うのは、3.5MHz帯の許可周波数帯のアンテナには丁度良い方法だという事です。メーカーもコイル切替でバンド拡張対応をやってますよね!
こんな周波数拡張のことも考えながら、作製していました。3.5MHz帯の下側から上側までの間での切り替えでもいいと思います。例えば、共振周波数雨として3.525MHz当たりと3.550MHzの切り替えでもいいと思います。切り替えボックスは必要になりますが。Hi !

再生した3.5MHzセンターローディング短縮ダイポールの設置後の写真を載せます。

天気のいい朝に取りました。       昨日の夕方にタワーを伸ばし撮影
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ワイヤーでコイルのエレメント先端側を吊りましたので、だいぶグラスロッドは風圧で折れにくくなったと思います。

天気のいい日に、今日作製した3種類のインダクタを使い、3.5MHzのアンテナの共振周波数調整を行いたいと思います。どれか一つ丁度いいコイルであればいいのですが。

つづく ?


3.5MHzセンターローディング短縮DPの修理

西高-東低の気圧配置での強風が吹き荒れた先--週、上げてあった3.5MHzのセンターローディング短縮DPの片側のエレメントが強風で折れてしまいました。何とか天気良い日に復旧しようと思っていました。今日の日曜が曇り空ではありますが、午後からはほぼ無風状態でしたので、早速折れた短縮DPを下ろすことにしました。コイルは塩ビパイプに巻いていたので、コイル部分の重さがかなり重く強風でのモーメントで、グラスロッドが耐え切れず折れたようです。


使えそうな釣り竿の準備         入れ替え中
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予備の釣り竿パーツも完全なものではなく途中から折れていたものなので、折れた部分からの他の使えそうな竿の部分を探して組み合わせて、再度エポキシボンドで接着でして予備の釣り竿に仕上げました。なかなか折れた釣り竿はとってはおかないかと思いますが、捨てないで取っておくと、折れてない部分はの竿は有効にパーツとして使うことができます。Hi !  ただし、釣り竿だらけになることも....!

予備の釣り竿のアルミパイプに取り付けネジ止め
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継ぎ足し部分の接着を行います。

継ぎ足し部分のエポキシ接着(根元側)   継ぎ足し部分のエポキシ接着(先端側)
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          ボント クイック30 30分で硬化開始
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上記の30分で硬化開始のエポキシ接着剤を使用しています。5分硬化開始のもありますが、他の作業をしている間に固まってくれるので、今回は30分で硬化タイプを使いました。
硬化してから、外したコイルを取り付けます。給電部からの距離を反対側のコイルと同じ位置になるように寸法を測り同じ距離になるようにコイルを取り付けました。
その後はステンレスワイヤーをヘリカル状に巻き直します。ところどころ途中はテープで固定します。先端部とコイル取り付け部は、バンドでバインドして、元通りになるようにして終わりです。
今回は、単純に復旧だけでなく、チョットした対策も行います。コイル部の重さのモーメントが少しでも減るように、エレメント部を吊るためのロープをつけました。効果は、今後の風が吹いたときに折れるかでわかるでしょう?こんなんで、まずは良いのです。前よりも、少しは重さがかからなくなっているので(良くなっているはずですから)!

下ろした時の逆でタワーに再度設置です。

竿は先端がしなっても問題ありません。  柿の木の枝の上側にエレメント位置調整
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タワーから下げたロープに取り付けた
リングキャッチカラビナでブーム取り付け
金具を吊り上げます。
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タワーに上り、ロープを引きアンテナをタワー上部へ引き上げていきます。釣り竿アンテナは軽いので、簡単に上げることが出来ます。
後は、タワー上の14MHzのブームの元の位置に取り付けネジを締めて固定です。後はバランボックスにアンテナ線を繋ぎボルトで絞めて、上から融着ゴムで巻いて終了です。夕方5時半は過ぎていましたので、道具をかたずけ、タワーの安全柵を取り付けて完了したときは、既に暗くなってきていました、それでアンテナ全体の写真は撮れませんでした。違うのは、エレメントが今回は吊ってある事以外は、全く前のアンテナと同じに再現できています。今回は、予備の部品があったので、2か所の接着で予備の釣り竿を準備する事ができましたが、新品の場合は、もう少し時間がかかります。(全部のつなぎ目を接着する必要がある為)折れた釣り竿は全部捨てないで保管しておく事が復旧にかかる時間の短縮になります。

アンテナチューナーで3.500MHzから3.575MHzまで見かけ上のSWR調整はできました。

アンテナ共振点は少し高めの3.577MHzあたりにあるようでした。天気のいい日にでも、コイル状にした数ターンのLを給電部に追加して3.550MHz当たりになるよう調整したいと思います。チューナーでは調整は可能でSWRはほぼ1になりますが、共振点付近でもチューナーの後につないだ電力計を見ると100W出力時に反射電力は約15Wでした。インピーダンスが若干50Ωより高めのようです。インピーダンス整合をする必要があります。これも、いずれ最終のトロイダルコアのインピーダンス変換で調整したいと思います。チューナーはあくまでも、トランシーバーとアンテナの整合でSWRの改善ではないことがわかりますね!アンテナ自体を改善しないといけないという事です。

上記の状態のアンテナですが、アンテナ復旧しましたので、少し遅い時間でしたが実際に試験運用してみました。
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各局さん、QSOありがとうございました。
遠くは、埼玉県、茨城県、近くは岩手県、そして超ローカル?の秋田県由利本荘市のなじみの局長さんともつながり、まずまずは安心といったところです。

つづく?


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