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マグネチックループアンテナの製作実験



 マグネチックループアンテナ( MLA)はスモールル−プアンテナ)とも呼ばれル−プ長は、波長に比べて非常に微小であり、電磁波(電界と磁界)の磁界により動作します。

性能はタイポールよりやや劣ると言われていますが、アンテナ効率は、ル−プ径や材料等で変るようです。

早速実験をしてみました、以下がそのレポートです。 



使用材料



部品名 材料名、仕様
アンテナ、ループ部 アルミ製バー、
L=2b、W=25mm、T=2mm
2本、
バリコン 125pF,耐圧不明、ジャンクを
約80pF 約3Kv? に改造

ギヤードモーター DC24V  1.6rpm (超低速)
給電用ループ部 5D2Vを約  60 Cm  
トライダルコア 型番不明、給電部に使用
Uボルト、コの字ボルト   アンテナ、バリコン回転部マスト取り付け用 
発砲スチロール板 コントロール取り付け用
樹脂Lアングル アンテナ、マスト取り付け用
アルマイト製、コの字アングル マスト取り付け用
通称 タッパー コントロール、マッチング部入れ箱
コントロール部 各種電子部品(詳細は回路図参照)
その他 各種 ボルト、ナット 等



主な部品写真


アルミ平バー アルミ製平バー

円形に曲るにはテクニックが
必要。


アルマイト処理がしてあり耐久性
はよい。



コの字アングル コの字アングル

ホームセンターで偶然見つ
けたもの。

バリコン回転部、マッチング
部とマスト取り付け用に使用。

鉄製であるため錆が心配。

ギヤードモーター ギヤードモーター

ネットショップにて格安で購入。

定格DC24Vであるが4.8Vでも
結構トルクがある。

産業機器組み込み用だけあり
模型用ギヤードモーターとは
比較にならないほど堅牢、
お買い得品であった。

高圧バリコン 高圧バリコン
ヤフオクで落札「125Pf、
耐圧不明」でローター、ス
テータ間のギャップが2mm
であった。
100W運用に耐えらないと推
測しローターを3枚、ステータ
を2枚外し、ギャップを2.8mm
にした。

14MHz100Wでスパークせず
100W送信に問題なかった。

改造後は耐圧 3kV 弱,
約80pF。



     


組立


ループアンテナ部

 当初銅パイプで製作しようと思っていましたが、近所のホームセンターに無く、アルミ製平バーにしました。

表面にアルマイト加工が施されているため、耐久性は期待できるようです。

外形80Cmで作ったところ、使用できる帯域幅が14MHz〜27MHzと上限2MHz足りません、そこでやもうえず外形75Cmにしました。

結果14MHz〜29MHzと確保できましたが、14MHzの効率が少々落ちるようです。


アンテナ接続図

ループアンテナ





バリコン回転部

 ギヤードモーターで、バリコンを回すため、その角度をボリュームを使っ
て表示しようと考えましたが、ボリュームを取り付けるには機構的に難しい
ため、リミッットスイッチを使い、上下限でモーターが停止する簡単な機構
にしました。


バリコンとモータの組み立て部

組み立て部



リミットスイッチ部

接続部



バリコン回転部、回路図


アンテナ回路





コントロール部

 すべて手持ち部品を使用しました。

モーターが24V仕様のため24V用トランスを探したのですが無かったので二次側の電圧が16Vと10V端子のあるものをシリーズにつなぎを使用しました。

モータ回転コントロールは「秋月電源キット、LM3501T」を使用。

オリジナルは抵抗4本で電圧可変をしていますが、4段切り替えスイッチの手持ちが無かったため、50KΩボリュームを使用しました。

連続可変にした結果 4.5V 〜 22Vまで可変できました、返って切り替えスイッチよりも、ボリュームの方が使い勝ってがよいようです。

「SW-2」 は正逆転スイッチ、「SW-3」 はモータONスイッチです通常ここはプッシュスイッチを使いますが、押すとコントロールBOXが後ろへズレてしまうので、下へ押したときのみONになる、自動ハネ上げ式
を使いました。




BOX コントロールBOX外観

高さ:65o
幅:98o
奥行:140o
コントロール部 コントロールBOX
内部

青色基盤が
「秋月電源キット
LM3501T」

茶色基盤が
「コントロール基盤」





コントロール部、回路図

cont回路





調整



 給電ループ部はファラデーシールド型は調整が面倒なので同軸ケーブル(5D2V)を一本の導線とし、バランを入れ対称カップリングにしました。

バランはトライダルコアに同軸ケーブル(3D2V)を数回巻きつけ「通称タッパー」に入れました。

(正確名は「樹脂製密閉容器型おかず入れ」「タッパー」は商品名「セロテープ」と同じです、家内に話したら「タッパー」でいいジャンと、笑われました)

エレメント長に対して5分の1で、約1cm数本用意してSWRを見ながら交換して最良点を見つけるのですが、1.3付近までは見つかりましたがそれ以下がなかなか見つかりません。

給電ループとメインループとの距離を調整したところ、限りなく1.0に近くなる位置を発見しましたが14MHzで1.0付近に調整すると28MHzでは1.3くらい、逆に28MHzで1.0付近に調整すると14MHzでは1.3くらいになってしまいます。

そこで真ん中の21MHzで最良になるように調整しました、


組み立て後(ポールは塩ビパイプ、タッパーの蓋を開いた状況)

loop内部




SWR特性


 各バンドのSWR特性は下記グラフです、きれいなグラフになりましたが、SWR1.5以下の幅が予想以上に狭いです。


外形75pのループ
ンテナの、円周長は
約230pで1/8λ以下
と厳しい条件のため
SWR1.5以下の
バンド幅はわ25KHz
であった。
              
SWR1.5以下のバンド
幅は約45KHz
SWR1.5以下のバンド
幅は約65KHz





試用


 このアンテナは2Fのベランダに取り付ける予定ですが、その場所に
「地デジアンテナ」が取り付けてあるので、これを移設ししたのち正式に取り付けます。

いわゆる「タッパー」では「防水性」「太陽光の紫外線、熱」の影響が心配されますが実験ですので適宜改良したいと考えています。


今回は4mのポールに仮設して実験してみました、すなわち地上高4mです。

最初送信せずに同調が取れるよう「ノイズジェネレーター(FCZ研究所 RF/AF ノイズインジェクタ改造)でトライをしましたが、完璧にボトム部を探すはむつかしく、あきらめました。

出力を1W以下に絞れる「KENWOOD、TS430V」を使用して、SWRメータを見ながらモーターを回転させボトム部を探すのですが、最低速(当初6Vに設定)でもモーターをボトム部でピタリと停止させるには、正逆転を何度か繰り返さないとできません。

そこでモーターが最低何Vで起動するか調べたところ4.5Vで起動することが分かりましたので、余裕をみて最低調整電圧を4.8Vになるよう「秋月電源キット」を再調整しました。

超々低速にした結果2往復くらいでボトム部でピタリと停止させることがで
き、実用になることがわかりました。

超々低速、回転速度を計ったらところ3分40秒/180度(約0.14rpm)、ちなみに最大回転速度は25秒/180度(1.2rpm)でした。

この仮設の状態でQSOが出来ないかとワッチそしていますが、コンディションに恵まれずQSOできていません。



地上高4m 2Fの屋根より低い状態で実験

LOOP試作




アパマン移動試験


 もともとMLAアンテナは、アパマンハム運用に向いていると言われています。

そこで義母のマンションの室が13F建ての8Fにあり、ロケーションに恵まれていることで、部屋を借り移動運用を兼ね実験をすることにしました。
こんな雰囲気です

アンテナをベランダに設置したところ、SWR値が悪く急遽再調整(給電ループを5p長く)しました。

運用結果(18,21,28MHz 合計)はエリア別では2(2局)、5(1局)、6(6局)「QSO」できましたが、「東北」方向にあたる7,8方面は「送受」ともゼロでした(14MHzは送受とも方向にかかわらずゼロ)。

これらの試験結果は、コンディションの影響か、またはマンションの向きが「南西」に向いているためその背面になる7,8エリアは、条件が悪くなっている影響か分かりません。

交信レポートは信号の強い局(59)のみ呼んだため2エリアを除いて58〜59でした。





ベランダに取り付けて実験(壁に対して垂直)

アパマンMLA



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