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MMANAを用いて21MHz 1波長デルタループANT(逆三角形)のインピーダンスを算出

MMANAを用いて21MHz 1波長デルタループANT(逆三角形)のインピーダンスを算出
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前ページでは正三角形の18MHz 1波長ループANTのインピーダンスをMMANAで算出してみましたので,このページでは逆三角形の場合の算出をしてみます。 前ページへもどるは ⇒ こちら
     (逆三角形の場合,給電点のWire定義に工夫が必要なので,参考にとりあげました)

MMANAのアンテナ定義画面へ打込む数値(ANTの左上の位置と,右上の位置)を手計算で求まます。
                    (MMANAの入手・基本的な操作は ⇒ こちら のページへ戻って下さい。)
   00_逆三角Loop波長2
   高さは一辺の長さ×(√3÷2)ですから 4.08mとなります(高さの算出は前ページを参照ください)。
     02_逆三角Loop形状


給電点は上図の下端とします。下端に全長10cmの短いワイヤを設け給電はそのWireのセンターから行います。
その部分を拡大すると下図のようになります。
Wire 2 は給電点から短いWireの左5cmに接続します。Wire 3 は右-5cmに接続します。
                 04_逆三角Loop給電部

上図のデータをMMANAのアンテナ定義画面の枠に打込みます(下図の赤枠)。
左下の「PULSE」枠へ w4c と打込みます(全長10cmのWire4のセンタから給電の意)。
        06_逆三角Loopアンテナ定義


タグ「アンテナ形状」画面で各Wireの形状に問題が無いか確認します。
下図の右の枠はWire 1 のデータです。Wireの長さが4.72m,左角の位置が2.36と4.08と打込んだ値が表示されています。
     08_逆三角Loopアンテナ形状


タグ「計算」を開き,下部の「計算」ボタンをクリックすると,ANTのインピダンスとSWRなどが表示されます。
R(Ω)の値が 101.690 ,jX(Ω)の値が-206.396 と算出されました。50Ωに対するSWR値は 10.81 です。
     10_逆三角Loop計算結果1


jXの値がマイナス(キャパシチブ)で -206 と大きいのはANT線の全長が短いと言うことです。
アンテナ定義画面に戻って数値を打込み直すのも大変なので,MMANAの便利な機能「最適化」で,最適なWire長を調べます。
上図の「最適化」ボタンをクリックすると、下図の「最適化設定」画面が開くので,「全エレメント」ボタンをクリックして「実行」ボタンで進みます。
     11_逆三角Loop最適化設定画面


下図は「最適化」の画面です。計算結果1の値は最適化前の値です。結果2の値は最適化後のものです。
最適化によって,リアクタンスjXの値が小さくなっています。
          12_最適化前と後の値逆三角Loop


下図は「最適化結果」ボタンで表維された画面です。青に白抜きの行が最適化後の値です。   
     12_最適化結果


周波数特性ボタンを押して,「全点」をクリックし,タグ「SWR」を開くと下図のSWRカーブが表示されます。
50Ωに対するSWRなので 2..6 と高いですが,前ページのような「Qマッチ」を使用するか,L と C の整合回路を挿入することで50Ω同軸ケーブルに整合させることができます(後述) 。
     14_SWR逆三角Loop波長


最適化された状態のアンテナ線の長さを調べてみます。
タグ「アンテナ定義」を開くと,最初に打込んだ数値が修正されています(下図の赤枠)。
     16_最適化後のANT定義_逆三角Loop


タグ「アンテナ形状」を開き、各Wireの長さを調べ合計すると最適な全長がわかります。
        18_逆三角Loop全長
      アンテナの全長が最初の計算値 14.151mでなく15.306mと約 1.08倍となっています。
      (アンテナ建設時、各角に碍子を使用すると,1.06倍程度が最適となる場合があります。)

【 50Ω同軸ケーブルとの接続】
最適化後もインピーダンスはZ=131Ω-j1.3Ω なので,50Ω同軸ケーブルを接続すると大きな反射(SWR:2.6)が生じます。
これでは送信機からの電力がANTへ十分に進まないのでマッチング方法を考えます。
基本的には下図の整合回路を給電点に近い部分に設けます。
フロートバランは平衡ANTへ不平衡な同軸ケーブルを接続する時の不整合を改善するためです(受信時に近傍のノイズが減少するなど効果があります)。
整合回路はコイル0.47μFとコンデンサ73pFの2つでOKです(下図)。
               この値の算出は[Smith V3.10を用いてLとCを求める」 ⇒ こちら のページへ戻ってください。
実際は計算値通りでない場合があるので,コンデンサとしては50pFのバリコンに50pFのコンデンサを並列にして使用するのがベターです。
   (73pFコンデンサは同軸ケーブル5D2Vを73㎝分で代用することもできます.。具体的には  こちらのページ)の文末の図を参照ください。
          19_LC ANT整合部
でも,もっとも低コストで簡単なのは前ページで示した「Qマッチ」です。
     19-2 Qマッチ2



【お遊び:下側の角度を60度から90度にしてみました】
前ページで紹介しましたが「ワイヤ編集」画面を開き、マウスでワイヤ先端を動かし,下図のように開き角度が90°の形にしてみます。同画面の右下の「OK」ボタンで「計算」画面に戻り「最適化」をします。
その結果,インピーダンスが 256+j0.7と算出されました。更に広げると「フォールデットダイポールANT」のように300Ωとなるでしょう。
 逆に,角度を60度より小さくするとインピーダンスは 130Ω→100Ω→ と低くなるでしょう。
        

20_90°逆三角Loop


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フリーソフト「Smith V3.10」 で整合回路のLとCの値を求める ⇒ こちら

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  1. 2015/03/19(木) 16:00:14|
  2. アンテナと整合
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