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１．６Ｄ用の５０Ｍアンテナとは？

 

　６ｍ＆Ｄｏｗｎコンテストの５０ＭＨｚの伝播は４大コンテストで最もスリリング

といえる。Ｅｓ等によるコンデションにも恵まれ大いに賑わいを見せる。Ｅｓが強い

と、一見東京が不利なようにも思えるが、潜在的なＱＳＯ可能局数は圧倒的なはずで

あり、それ故に運用配分の難しさに面白みがあるように思える。

 

アンテナは東京で呼ばれるためには水平ビームパターンは広い方が良いのでエレメン

ト数は５エレから７エレ程度のアンテナが望ましい。さらにより利得を稼ぎたいので

垂直スタックを使う局も多い。グランドウェーブ、Ｓｃは打上角が低い方がよい。

 

しかし高入射角の近距離Ｅｓでできるマルチは逃したくない。利得と伝播に見合った

打ち上げ角の両立が要求される。

 

アンテナの垂直面のパターンを知り、コントロールすることは単にＥｓだけでなく

ノイズ面でも有利と思われる。

 

経験的にシングル部門の参加局の中には高打上げ角用と低打ち上げ角用の２系統の

アンテナで対応される局も多い。ここでは一系統のアンテナで両立できないかを少

し考えてみたいと思う。

 

２．コンデションを知る

 

流星群の影響はもちろんの事、地球が同一軌道位置にいる日のコンデションが似て

いることが経験上よく知られている。過去５年間の７月３日、４日の東京（国分寺）

のＥｓの様子をＣＲＬのサイト（http://ionet-us1.crl.go.jp/ISDJ/index.html）

上の「Ionogram viewer」を使ってパラパラとめくり調べてみた。およその最大値は

下図の、ＥｓＭａｘは２１．２８ＭＨｚとなった。２１Ｍでは隣町とＥｓで交信で

きてしまうほどの馬鹿開けのコンデションということになる。

 

EsAnalyzer（http://jq1bvi.hp.infoseek.co.jp/tool/tool.html）にＥｓＭａｘを

入力し、該当する５０ＭＨｚでの伝播を予想させたところ、距離５１１．７ｋｍ、

入射角２５．２度となった。よって入射角は最高で２５度であるから、それより低

い０度から２５度までの範囲から落ちてくる電波を均一に拾えれば良い事になる。

 

距離は数値ではイメージがわかないので、

DirDis（http://www02.so-net.ne.jp/~fland/fla/dirdis/dirdis.html）を使って

東京からの距離に対する地名を求めると、北は秋田、岩手、西は岡山、徳島が交信

できるコンデションということがわかった。実際の２００４年のコンテストも午前

中のオープンがほぼ類似したコンデションだったことから、このイオノグラムを使

った経験則はＭａｘに一致した。仮に例えそれ以上のビックコンデションが到来し

たとしても、グランドウェーブである程度対応できる近い距離といえるだろう。

 

・     Ionogram viewer　　　　　　　　　　　　　　　・EsAnalyzer　　　　　　・DirDis

　（２００１年７月３日９時３０分　国分寺）　　　　（周波数→距離、打上角）（距離→方位角、地名）

 

３．スタックアンテナ

 

以上の結果を考慮し、入射角に見合ったアンテナをＭＭＡＮＡを使いシミュレート

し、検討を行なった。

 

・１０ｍｈ５ｅｌｅシングル

ごく一般的に使われる移動用アンテナだが、打上角をみると複数のローブを生じる。

第一の谷は１８度に生じ、これでは６３０ｋｍ程度（東京−島根間）のＥｓには対応

できない思われる。

 

・１０ｍｈ５ｅｌｅスタック（０．６λ）

３．６ｍ下に０．６λをあけアンテナを追加しスタックとする。通常打上角が低く

なるといわれるスタックだが、この例では打上角が９．４度と高くなる。６０度

方向のピークは消え、比較的きれいなパターンとなったが、シングル同様に２０度

付近に第一の谷が生じ、第二のローブが４０度方向に生じ無駄となる。

 

・１０ｍｈ５ｅｌｅシングル　　　　　　　　　　　　・１０ｍｈ５ｅｌｅスタック（０．６λ）

 

 

・６ｍｈ５ｅｌｅスタック（０．５λ）

アンテナのトップを６ｍまで下げ、３ｍ下方にアンテナを取り付けスタックと

した。半値角でおよそ０−３０度付近のＥｓまで均等に対応できるようになり、

第二のピークも消滅した。しかしゲインは１２ｍｈシングルよりも劣る。打上角

の要求は満たしたが、これでは少々物足りない。試しに実際に山に移動しＥｓを

シングルと聞き比べた所、立ち木に邪魔され下部アンテナのゲイン向上はまった

く効果をなさなかった。「Ｅｓやるなら高さはいらない。」という話は確かだが、

川原等見晴らしの良い所でなければ、この性能を発揮するのは難しいと思われる。

 

・６ｍｈ５ｅｌｅスタック（０．５λ）

 

これらパラメータを変え、シミュレート、設置してわかったことは、

 

・     シングルでは３ｍ。スタックではトップ６ｍの時の打上角のローブが比較的

きれいなパターンとなる。それ以上の高さでは複数のピークが生じメインローブ

の打上角は狭くなり値は下がる。

 

・     スタックは高さ６ｍ以上ないと利得向上の効果は見込めない。間隔に対

する利得はほぼブーム長ほぼ依存する。この場合およそ０．６λ程度が良好。

それ以上の間隔になると後方上へのローブが生じゲインは下がる。

 

・     設置環境による変化が大きい。例えば山の上だと当然見かけの地上高も変わ

るであろうし、木々の茂みの中に下段があるようでは到底性能は期待できない。

 

そこで異なる３つのアプローチを考えてみた。

しかし残念ながら時間もなく検証に至らぬまま、今年の６Ｄを迎えてしまった。

実現される方がいらっしゃいましたら、ぜひレポートをお願いします。

 

 

４．三スタックアンテナ

 

・１０ｍｈ５ｅｌｅ＊３（０．５λ）

次にローブを生かしたまま利得が稼げる１０ｍ、７ｍ、４ｍの３段スタックを

検討した。スタックの３分配の方法を調べたところJI1HCD新村さんのサイト

（http://www.parkcity.ne.jp/~arata-u/3s.htm）にて２分配同様の７５オーム

同軸Ｑマッチセッションが使えることがわかった。３分配時のインピーダンス

変換は以下の式で３７．５オームと求まる。

 

Ｒｉ＝Ｒ＾２／Ｒｏ＝７５＾２／（５０＊３）＝３７．５

 

アンテナの給電インピーダンスが少々低くなるが、７５オーム同軸に給電して

も経験的にＳＷＲ１．２程度のミスマッチで使えることから、アンテナを４３

オーム程度に再設計し直すことで十分使える範囲だろう。接合部のＴコネクタ

ならぬ、十字コネクタは市販品がないので、Ｔのオスメスを繋げる事でＨ型コ

ネクタにし３分配行う。後は（300/50.3/4*0.67*奇数倍）で求まる７５オーム

ケーブルを３本用意すれば良い。

 

パターンはメインローブが大きくなり良好。ただし角度は狭くなるために、入

射角１５度以上のＥｓには対応できない。そこで給電の位相を変えてみて対応

する方法を考えてみた。

 

逆位相にするには単純にアースと芯線を他のアンテナと逆につなげば良い。

各スタックケーブルをシャックまで持ってきて、下段だけスイッチを儲け、

切り替える。下段のみを逆位相にしたところ、下図右のパターンが得られる。

 

メインローブが２２度にあがり、およそ１５−３０度の入射角のＥｓに対応

できる。ちなみに上、中、又は２段時の逆位相では良好なパターンは得られ

なかった。これで鋭いゲインとＥｓの対応は、スイッチ一つで可能だが、ト

ータルで１５ｅｌｅとなり設備は少々大きくなる。

 

・１０ｍｈ５ｅｌｅ＊３（０．５λ）　　　　　　　　・１０ｍｈ５ｅｌｅ＊３（下段逆位相）

 

５．あおり角付５エレ

 

ＪＫ４ＵＳＺ蜂須賀さんのＥｓ対策用移動用アンテナは、あおり角をつけ

ているとの話を伺った。実際にパイルを先んじてＱＳＯされており実戦で

も有効と思われたため、さっそく１０ｍｈの５エレに１０、２０、３０度

のあおり角を付けシミュレート（下図）してみた。

 

当初あおり角方向にゲインが生じると予想したが、地上高による依存が大

きく、メインローブは７−８度方向に生じあおり角には依存しない。

 

ただし地上高によりゲインが相殺される谷が小さくなり、垂直パターンが

均一になる傾向が見られる。あおりをつけ過ぎると５０度方向のゲインが

増し、フロントゲインが落ちるため、あおりは３０度以下が良いと思われる。

 

アンテナの取り付けは移動用５エレ程度なら、ねじ式ポールのボルトより

ブーム径分長めのボルトを用意し、マストとブームに貫通させマストに固定。

アンテナ前部をローブで引き持ち上げることで実現可能だろう。

 

・あおり角をつけた5ele（あおり３０度）　　　　　・あおり角10度

 

・あおり角20度　　　　　　　　　　　　　　　　　・あおり角30度

 

 

６．あおり角付５エレスタック

 

あおり角３０度の５エレを給電位置７ｍ、１０ｍのスタックとして評価した。

シングルと比較し、２ｄＢｉ以上ゲインが向上し５０度付近のローブが大きく

減少した。又あおりなしのスタックと比較し、０．５ｄＢｉゲインは減少した

が、２０度付近の谷が減少し、３０度付近まで適度なゲインが期待できるほぼ

理想的なパターンとなった。（左下図）

上方向のローブが気になる方は、もう少しスタック間隔を狭めると良い。ただ

し、フロントゲインも減少する。

 

７．３０ｍｈ５エレ

 

固定局で自立タワーの環境だと地上高を高く上げられる。自宅では２５ｍｈだ

が、よく言われるようなＥｓに不利とは特段には感じられない。そこで３０ｍ

ｈの５エレをシミュレートしてみた。（右下図）

６０度まで５度程度毎にいくつものピークが存在する指向性パターンとなった。

 

電離層は点ではなく面で反射するので、この「５度の隙間」はある程度相殺さ

れるのではないか？地上高があがるほどさらに隙間が少なくなり、高い打ち上

げ角にも均一に対応できるようになると思われる。

 

山の上等理想的な環境では、確かに打上角が落ちるのかもしれないが平地の固定

局ではＥｓでまったく駄目というのでもなく、それなりに飛ぶと思われる。

ただし、スタックを使用する多エレレメントの固定局はさらに垂直面が狭くなり低

打上角になるため、よく言われるような近距離Ｅｓに弱いということかもしれない。

 

・あおり角30度＊２　　　　　　　　　　　　　　・３０ｍｈ５エレ

 

８．さいごに

 

さいごに、このシミレートはＭＭＡＮＡのリアルグランドという環境下で算出した

シミュレート結果に過ぎません。移動地の周囲の起伏、地質などの諸環境によって

大きくパターンが変化することが考えられます。あくまで一例ということであり、

自分のスタイルにあったアンテナを見つける目安として利用いただければ幸いです。