＜その５．コア適用の効果・FRMSを使っての観測＞

記 2005年06月02日〜  ja3npl

1. 測定方法
2. 測定例の紹介
3. コア配置の改善結果（誘導電流値比較）
4. まとめ

１．測定方法

a.ケーブルの電流検出

  TDKコアZCAT3035を使った1:4のトランスです。
  一次側；測定対象のケーブル、一回通し。
  二次側；４回巻、51オーム抵抗並列、BNCコネクター。
  回路；

  一次側からＬメータで測定すると、0.06uHを示します。
つまり、この、検出部を装着すると、0.06uHのインダクタンスが対象ケーブルに入ったことになります。装着の影響は極小にしたいところです。二次側を短絡すると極小になりますが、信号検出が出来ません。二次側巻数が3,2,1回では、この短絡インピーダンスが増えてきます。もし、51オームの抵抗並列が無く、開放状態では約2uHになります。

ｂ.ケーブルの励振

  「ケーブルの電流検出」と同じものを使いました。つまり、信号出力（Po；+17dbm〜-8dbm）を、51オームの抵抗、4:1のトランスを介して、対象ケーブルに流すものです。
  他に、キャパシタンス（浮遊容量）を介して励振、実使用のアンテナに信号を入れる、等が考えられますが、試していません。

ｃ.「FRMS」+「FREX」との接続

  接続は、下図の通りです。
  私のFRMS本体は基板用コネクター（1.5D-2V用）となっていますので、BNCへの変換をしています。
  検出、励振コアは、5m長の同軸ケーブル(RG-58C/U)を使って、延長し接続しています。

ｄ.「FRMS」+「FREX」の設定

  次の、２つの状態を、基準として、測定できるようにします。
�@の基準；ノイズ・レベルを測定する状態
�Aの基準；検出コアと励振コアが最も強く結合した状態

• �@の基準；ノイズ・レベルを測定する状態
  

    図のように、出力信号は切り離しておき、対象ケーブルに乗っている雑音を測定します。
    私の環境では、屋内、屋外を問わずに、大体-60db〜-70dbを示します。AC100V系だけはノイズが大で、大体-40db程度です。
    励振コア側は、ステップ・アッテネーターのジャックに差し込んでいます。（測定対象の条件が変わらないように配慮）

  
  
  

    この、ノイズ・レベルより低い現象は、当然ながら、観測できない．．ということで、関心事（基準）となります。
    クリック拡大です。

  
  
  
• �Aの基準；検出コアと励振コアが最も強く結合した状態
  

    図のように、ショート・リングを構成することで、２つのトランスが背中合わせにつながり、4:1:4の巻き線比のトランスとなります。

    

  
  
  

    左の測定例のように、右下がりのカーブとなります。結局、２つのトランスの周波数特性（感度）を測っていることになります。

    この感度を基準にして、現象を測るのが正しいと考えられます。
    （　しかし、この設定で測ると、振れの小さい現象がノイズ・レベルより上なのか、下なのか、分からない事態にもなります。）

  
  
  

  以上の操作で得た、いずれかの基準を使って、「CAL」、「NORM」、「REF」、「AVERAGING」を行い、 好みの設定とします。

２．測定例の紹介

• マイク・ケーブル
  

    片側接地のケーブルの特徴で、1/4ラムダの周波数にピークが有ります。マイク本体が浮遊容量を構成するので、トップ・ロード・アンテナの様になって、意外と低い周波数です。

    コアを挿入すると、ピークは、やや低い周波数に変化しながら、ピークの高さも低くなって行き、ノイズ・レベル以下になって、見えなくなりました。

  
  
  
• ローテーター・ケーブル接地側
  

    9MHzあたりで鋭い共振を示しています。丁度、３倍の周波数でも共振状態があり、片端接地、他端開放ケーブルの理屈どおりの状態です。

    コアを入れると、マイクの場合と同じく、周波数が低くなり、高さも低くなって行きます。ノイズ下に隠れてしまいました。

  
  
  

    ノイズ下に隠れた部分がどのようになったかを、FRMSで見ました。

    （FREXの出力は、-15dbm程度、FRMSの出力は+5dbm程度で強いのですが、20MHz以下に限られます。）

    期待したとおり、なだらかな特性となっていました。9MHzの鋭いピークは、周波数が2.5MHzまで低くなり、約20dbの減衰となっています。

  
  
  
• ローテーター・ケーブル上端
  

    測定位置によっては、異なるモードの共振を見逃している恐れがあるので、同じケーブルの上端を測りました。17MHzと39MHzあたりに、なだらかな共振ピークが在ります。コアを入れると、ノイズ下となりました。

  
  
  

    さらに、FRMSで探求すると、いくらか減衰してはいますが、共振が残っているかも知れない、判断しにくい形状です。約10db程度の減衰です。

  
  
  
• AC100V電源
  

    ノイズ・レベルが高くて、FREXでは見えませんでした。
    FRMSで、かろうじて見えました。6MHz、12MHzの小さいピークは、コアを入れるとノイズ・レベル下になりました。でも、ピークのなだらかさから推定すると、効果はせいぜい-5db位と思われます。

    別な事象となりますが、低い周波数（200KHz、1MHz）にピークが在ります。これらの周波数の波長は、数百m〜Kmであることから、推定すると、AC100V系のアース点は、数百ｍ先ということになります。
    つまり、長い距離のケーブルが、途中のアースも無く導かれているので、スイッチング・サージ、雷サージを抑制出来ない状態であると推定せざるを得ません。サージの侵入で、パソコンや、給湯器が絶縁破壊することも考えられます。AC100V用絶縁トランスが欲しくなりました。

  
  以下は、各項をクリック下さい。
  
• 「AC200V電源(FRMS)」
  
• 「同軸/ATUコントロール・ケーブル・接地側」
  
• 「同軸/ATUコントロール・ケーブル・接地側(FRMS)」
  
• 「同軸/ATUコントロール・ケーブル・上端(FRMS)」

３．コア配置の改善結果（誘導電流値比較）

４．まとめ

1. 従来のRF電流計で測るよりも、手間要らずで、状況把握をすることが出来ました。
2. 誘導電流値の減少に従って、受信時「雑音の少ない時」のレベルが改善しました。Sレベルの数値では表せないのですが。
3. コア挿入の効果をまとめると、次の２点になります。
   �@共振状態で鋭いピークの場合は、-15~-20db位のすばらしい効果がある。
   �Aなだらかな、共振の少ないピークに対しては、ほとんど効かない。-5db程度。
4. 私は、思い違いをしていました。コアを挿入しても、共振周波数が変化するのみで、ピーク値はあまり減衰しない．．と思っていましたが、なんと、見事に、共振状態が、ダンプされます。

以上