伝送線路基礎理論(その5)給電線(4)同軸ケーブル特性への補足(1)インピーダンス変換
前回の同軸ケーブルにおけるインピーダンス変換は
いかがでしたでしょうか?
この現象がはっきりとわかる極端な具体事例でいいますと
電気的なλ/4の同軸ケーブルがあるとしますと
(実際の波長λ×波長短縮率0.67)
この同軸ケーブルのアンテナ側となる負荷側を
開放状態にすると無線機側すなわち電源供給側から
みるインピーダンスは、0=ショート状態
これとは、逆に負荷側をショートすると
電源供給側では、開放状態でインピーダンスは
∞となることが伝送回路での既知の事実です。
すなわち、前回の同軸の特性反転と同様の現象で
片側の終端へ与える状態とはまったく反対の特性が
もう一方のケーブル端において現れるということ
なのです。
ただ、
今回のインピーダンス変換は意図したものでは
ありません。
単にアンテナまでの任意の長さのケーブル長と
アンテナの給電インピーダンスとが織り成した
偶然のたまものです。
しかし、本来なら同軸ケーブルは任意の長さで
使用できるはずです。
今回はその点を理論の前に予習したいと思います。
結論を言えば、
給電線の特性インピーダンスZoに等しい負荷を
この給電線の終端側に接続しないと
この同軸を任意長で使用するという条件を
満たしません。
同軸ケーブルの代表格の?D-2V系だと
(?は3,5,7等の数字)Zo=50(Ω)なので
負荷には、純抵抗負荷(50+j0)でなければ
いつでも、このインピーダンス変換が作用すると
いうことになります。
これを避けたいとすると給電線の特性を
利用してλ/2×波長短縮率で計算した
同軸ケーブルで給電するしかないのですが、
これさえ完璧ではありません。
というのは、個々の同軸ケーブルごとに
この波長短縮率は少しずつ変化します。
また、設計周波数から少しだけずれている
その近接周波数帯域の範囲となると
この電気的なλ/2状態を
維持することができないのです。
したがって、送信機端で見たアンテナの
特性は単にみかけの値に過ぎないことを
認識しておく必要があります。
アンテナ端で測定したデータとこの
送信端との両方があれば、
給電線やアンテナに異常があれば
この関係からある程度推測できますので
けっして無駄な値ではありません。
また、この意味合いから言えることは
送信機の側で測定しているSWR値も
見かけ上の値に過ぎないということです。
そのいうことなら
「あなたのアンテナのSWR値はどうですか?」
と交信中の会話で聞かれたなら
「まあ、SWR=1.5以下は間違いない。」
というあたりの控えめな返答が
実は一番このアンテナと給電線との
関係を深く理解しているかたの
答えにふさわしいと思います。
次回には、もうひとつの重要な事実である
同軸ケーブル(給電線)で実現できた
アンテナの広帯域性の現象の
実体にせまります。
こちらもご期待ください。
いかがでしたでしょうか?
この現象がはっきりとわかる極端な具体事例でいいますと
電気的なλ/4の同軸ケーブルがあるとしますと
(実際の波長λ×波長短縮率0.67)
この同軸ケーブルのアンテナ側となる負荷側を
開放状態にすると無線機側すなわち電源供給側から
みるインピーダンスは、0=ショート状態
これとは、逆に負荷側をショートすると
電源供給側では、開放状態でインピーダンスは
∞となることが伝送回路での既知の事実です。
すなわち、前回の同軸の特性反転と同様の現象で
片側の終端へ与える状態とはまったく反対の特性が
もう一方のケーブル端において現れるということ
なのです。
ただ、
今回のインピーダンス変換は意図したものでは
ありません。
単にアンテナまでの任意の長さのケーブル長と
アンテナの給電インピーダンスとが織り成した
偶然のたまものです。
しかし、本来なら同軸ケーブルは任意の長さで
使用できるはずです。
今回はその点を理論の前に予習したいと思います。
結論を言えば、
給電線の特性インピーダンスZoに等しい負荷を
この給電線の終端側に接続しないと
この同軸を任意長で使用するという条件を
満たしません。
同軸ケーブルの代表格の?D-2V系だと
(?は3,5,7等の数字)Zo=50(Ω)なので
負荷には、純抵抗負荷(50+j0)でなければ
いつでも、このインピーダンス変換が作用すると
いうことになります。
これを避けたいとすると給電線の特性を
利用してλ/2×波長短縮率で計算した
同軸ケーブルで給電するしかないのですが、
これさえ完璧ではありません。
というのは、個々の同軸ケーブルごとに
この波長短縮率は少しずつ変化します。
また、設計周波数から少しだけずれている
その近接周波数帯域の範囲となると
この電気的なλ/2状態を
維持することができないのです。
したがって、送信機端で見たアンテナの
特性は単にみかけの値に過ぎないことを
認識しておく必要があります。
アンテナ端で測定したデータとこの
送信端との両方があれば、
給電線やアンテナに異常があれば
この関係からある程度推測できますので
けっして無駄な値ではありません。
また、この意味合いから言えることは
送信機の側で測定しているSWR値も
見かけ上の値に過ぎないということです。
そのいうことなら
「あなたのアンテナのSWR値はどうですか?」
と交信中の会話で聞かれたなら
「まあ、SWR=1.5以下は間違いない。」
というあたりの控えめな返答が
実は一番このアンテナと給電線との
関係を深く理解しているかたの
答えにふさわしいと思います。
次回には、もうひとつの重要な事実である
同軸ケーブル(給電線)で実現できた
アンテナの広帯域性の現象の
実体にせまります。
こちらもご期待ください。
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