テーマ:アース理論

160mバンド拡張活用企画(21)グランドラジアル(地表ラジアル)・アースの解析(2)

 この理論は、古いアンテナ本では、アース理論として展開しておりません。分野は、「電波伝搬」の範ちゅうであって、具体的には、「電波の反射と屈折」分野における理論分析です。この「反射」を突き詰めますと当然「地面による反射」が含まれて、特に地面に近いアンテナからの放射を扱った場合には、アース理論と整合するというのが、いろいろなアース回路での実…
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160mバンド拡張活用企画(20)上級編グランドラジアル(地表ラジアル)・アースの解析

 前回の2話は、グランドラジアル(地表ラジアル)・アース回路の設置方法が主体でした。また、アンテナの給電点インピーダンスは、アンテナ抵抗として、単なる純抵抗として単純化した内容としています。しかし、通常のアンテナでは、このような簡単な値となることは、ありえません。通常は、R+jX(R:純抵抗、X:リアクタンス)となって、リアクタンスの極…
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160mバンド拡張活用企画(19)グランドラジアル(地表ラジアル)・アースの続き

 前回の続きとして、アース線の本数等について検討します。 まず、1本だけの場合ですが、これでもアンテナ線としてではなく、垂直系アンテナ用アースとして動作します。といいますのは、地面に張り付いた電線では、地面と電線の関係は、間隔の超狭い平行給電線、若しくは、同軸ケーブルの原理に合致しますので、この電線からの電波放射はできないからです。 …
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160mバンド拡張活用企画(18)グランドラジアル(地表ラジアル)・アース

 本日、午前中3.5MHzでJA4MSM局(きむらさん)と久しぶりにQSOいただきました。私がお声がけする直前のお相手局だったJI4TGW局(はらださん)との、160mバンド拡張とそこでのSSB運用の話題を傍受しました。アンテナをどうするか?の問題が当然出ていました。はらださんからは、逆Lアンテナを計画しているとのことでした。そのお話を…
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160mバンド拡張活用企画(17)160mバンド対象の垂直型アンテナでのアース回路

 160mバンドの標準的なアンテナとなりますと通常は、垂直型アンテナです。なぜなら、エレメント全長は水平系(λ/2)に比べて、λ/4と半分でよいからです。しかし、あと半分は、アース回路でもたせないといけないので、アース回路が重要となることは、垂直型アンテナを試されたかたなら、誰もが実感するところだろうと考えています。  アース回路…
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(番外)当ブログ記事へコメント表示遅延となったお詫びとその記事のへの案内(その1)

 いつもメールは、「受信トレイ」常駐アプリで確認しているのですが、これだと「その他/迷惑メール」が、何も表示できなくなっていました。(原因不明)そして、たまたま、別のメールの不具合で、Outlook.comでメールトレイを表示しましたところ、多数の迷惑メールのストックを本日朝発見しました。 その中に、今回紹介します、当ブログ記事へのコ…
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(番外-9)完全導体の地面反射における水平偏波アンテナの利得

 番外(8)でお知らせした完全反射の場合の水平アンテナの 相対利得を計算してみます。  第4.2図のようにとった場合の半波長DPアンテナの 電界強度Eを求めます。 いま、xz面について、 Eo=(60I/r)e^-jkr としますと左図の電気影像を参照して、 アンテナ①とその影像によるr点における電…
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(番外)-8 3.5MHz/水平偏波/入射角iと反射波位相θの関係

 前回の垂直偏波と対比するため、前回と同じ 4種類の地面における3.5MHzにおける入射角iに 対する水平偏波の反射波の位相角θを描きます。 この図から判ることは、 地面の状態の良否にかかわらず、また、入射角iの 大きさにもほとんど影響を受けず、 入射波の位相から反転して180°近くにずれています。 そのため、…
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(番外)-7 3.5MHz/垂直偏波/入射角iと反射波位相θの関係

 前回示した計算表のA列とB列を使い、入射角iと反射波位相θを グラフします。こちらも大地の電気定数が異なる4つのi-θ変化を 1表にまとめています。 それが、次のグラフ図です。 横軸は、入射角(単位:°)縦軸は反射波の位相角(単位:°)です。 この図からわかることは、地面に垂直に放射する電波の反射は、 ほぼ…
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(番外)-6 入射角iと反射波位相角θとの関係

 前回までの反射波の絶対値での評価だと水平偏波が圧倒的に 有利なことは間違いありません。 それを記事として公開していただいているのは、 CQ誌 2017/2月号 「ホイップ・アンテナでよく飛ばすには できる限り多くのカウンターポイズを」(題名)で 内容は、全く反対でこの「神話挑戦」ということです。 詳しくは、その記事…
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(番外)-5 3.5MHz/水平偏波/入射角と反射係数の関係

 水平偏波の場合の反射係数を求める式と垂直偏波のそれとの違いは Z(・が上に付く)の計算のみとなります。 Z=√(εc-sin^2i) 垂直偏波の場合の上記式をεcで割る部分がありません。 よって、(番外)-2で示したZの計算式を =IMSQRT(IMSUB($I$2,F5)) とするだけでよいのです。 …
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(番外)留意点-4 (3.5MHz/垂直偏波/代表的地面反射係数)

 今回から前回示した反射係数グラフ図を実際にある 代表的な地面状態に反映していきます。 そのため、 番外-1に提示した4種の典型的な地面の状態を適用します。 ①海水 誘電率εs=80 導電率σ=1(モー/m)と     非常に良好な状態の場合 ②淡水 誘電率は①と同じですが、導電率σ=10^-3(モー/m)    …
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(番外)自宅アンテナ設計編における留意点-3(反射係数グラフ図示)

前回示しましたエクセル計算シートから 描きたいグラフサンプルは このグラフ図から知りたいのは、 反射係数とともに地面反射が最小となる 入射角(または接地角=電波の打ち上げ角) すなわちブルースタ角です。 そして、その角度付近の反射係数です。 ただし、このブルースタ角のところで反射係数が 例え「0」であった…
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(番外)自宅アンテナ設計編留意点-2(複素計算解説)

 以前のオーディオ理論でも複素計算は使用しています。 その時は、エクセルに付属する分析ツールを 利用するときに複素計算が必要でした。 使う関数は同じものもあるのですが、 今回は、エクセル関数にある複素関数をいくつか 組み合わせて利用する必要があります。 今回は、まず計算シートを先に公開して グラフを描くためにエクセルで…
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(番外)自宅アンテナ設計編における留意点-1

 前回までにいくつかのMMANAにおけるアンテナモデルを 紹介しましたが、これらの結果を解析するについて 留意すべき点があることを思い出しました。 それは、過去に書いています。 「垂直放射パターン」のグラフにおける疑問点です。 詳細は、以下の記事を読み返していただくのと同時に その当時に「εc複素比誘電率」から地面の「R…
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アース理論:実際の地面における反射係数を求める(5)複素屈折率nの実数部と虚数部との分離の検討

アンテナ本における今回ネックとなっている箇所は 「 いま、反射係数Rを R=|R|e^jθ と置いて、|Rv|,|Rh|と入射角 i および θv,θhの関係の一例を示すと、第7.9図の のようになります。」 とあって、具体的な計算手法は 何ら記載がありません。 この、図7.9が今回求…
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アース理論:実際の地面における反射係数を求める(4)準ブルースタ角の復習

最近の書き込みペースが遅くなっているのには いくつかの理由があります。 一つは、仕事上で作成している業務プログラムが うまく問題点を解決できず、バグ取り作業に追われて 帰宅するとへとへと状態なので記事を書く気力もないこと。 二つ目は、記事の目標であるグラフ化に当たっても ある問題点を解決できず、この壁を乗り越えるべく…
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アース理論:実際の地面における反射係数を求める(3)反射係数の吟味

 垂直入射、すなわち、入射角i=0°の場合の反射係数は、 7.77式と7.80式より    n-1 Rv=───    n+1    1-n Rh=───=-Rv     ........(7.87)    1+n (∵ μ1=μ2=μo sini=sin0°=0 cosi=cos0°=1 ) …
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アース理論:実際の地面における反射係数を求める(2)反射係数の単純化

 前回求めたようにεcが複素比誘電率であることから 屈折率nも複素屈折率となります。(光での理論と同様) すると反射係数Rも複素数となって、入射波と反射波との位相が 異なってきます。  ここで、波長λが σ/ωε=60σλ/εs=1 で決まる値 λcよりも十分に短ければ(周波数が高ければ)、 εc≒ε…
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アース理論:実際の地面における反射係数を求める(1)地上波における反射係数

 前回で垂直偏波と水平偏波の反射係数を (参考として、透過係数も) 求める証明は完了できました。 これでアース理論における既知の理論の展開編は 完成できたわけですが ここからは、次の段階へと進みます。 それは、今回実測したデータを基に 実際の地面における反射係数と入射角との関係を グラフ化して見ることにします。 ※…
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アース理論における反射係数を求める関数を導出(5)水平偏波の場合の透過係数Th

 前回の式の導出途中においても訂正があります。 アンテナ本では、ここでの解説のように途中式の 詳細な展開がありません。 省略して、最終の結果式だけを明記しています。 途中式は実はここだけのオリジナルです。 なので 途中式の記載誤りがあってもなかなか気付くことが できません。 しかし、結果式の導出過程が、 その理論を理解…
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アース理論における反射係数を求める関数を導出(4)水平偏波の場合の反射係数Rh

 垂直偏波の電波の地面反射との比較のために 今回の水平偏波の電波での反射係数が必要でした。 同じ電波でありながら、媒質間の境界面との接する 電波の偏波面の方向が単に90度空間位相が異なるだけで 反射係数が全然違っていることに注目してください。  既に述べているように 垂直偏波においては、水平偏波の反射に比べて 最大で-…
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アース理論における反射係数を求める関数を導出(3)透過係数を求める

 今回の透過係数Tvを計算している途中で、前回導出した 7.77式の一部に誤りがあるのを発見しました。 昨日、そちらは訂正していますので、本来の7.77式は そちらをご覧ください。  今回の本論は、アース理論とは関係しませんが、 せっかくなので少し立ち寄りします。  地面の反射ではなく、電離層への突入のように透過する場合…
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アース理論における反射係数を求める関数を導出(2)

 まずは、垂直偏波の反射係数を今までの理論を 紡ぎ合わせて求めることとします。  7.72式と7.41式からEtを消去しますと (Ei-Er)cosi=(Zk2/Zk1)(Ei+Er)cosφ ここで、Zk1=ωμ1/k1 ,Zk2=ωμ2/k2 また、 k2/k1=n ですから そして、Rv=Er/Ei…
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アース理論で使用した反射係数を求める関数を導出(その1)

 前回までの漢数字置換え関数と同じ役割をなすのが 今回導出しようとしている反射係数や透過係数の式です。 これらは、アース理論の主体ではありませんが、 この理論を支える基礎部分をなしています。 しかも、その導出過程を見てもらえばわかりますが マクスウェルの電磁方程式から導き出したものです。 したがって、あらゆる物理理論から検証…
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アース理論(番外)「電波の減衰定数と位相定数」への補足

 前回表示した「大地の電気定数」 λc=εs/60σ,α=120πσ√(0.207/εs で計算できる 前回表示した第7.5表を再掲載します。 今回は、淡水を追加しています。 (1)比誘電率εs、(2)導電率σ、および、σ/ωε=1 における (3)波長λc、(4)周波数fc、(5)減衰定数α (6)1/α …
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独自仮説(7)補足:スローパーアンテナとタワードライブアンテナの違い

 スローパーアンテナ(正しくはハーフスローパーアンテナ)と タワードライブアンテナとは違うという認識をしておられる方も いらっしゃるようですが、これらは全く同じものです。 ついでに言うなら、NSNスペシャルアンテナも全く同じです。 なぜなら、本当の放射エレメントはいずれのアンテナでも タワー本体+マスト+他のアンテナエ…
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独自仮説(8)地面アース不良環境における垂直系アンテナ運用の補足

 前回お約束の受信アンテナのことは、次回に回します。 ここでは、地面のアース環境の劣悪な都会地において 垂直系アンテナを使用する場合の改善策について 少し補足をしておきます。  前回の仮説から、アンテナ設置付近一帯の地面アース環境が 悪いと地面をアンテナの一部として使用するアンテナ、 すなわち、垂直系アンテナの使用には適…
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独自仮説(7)スローパーアンテナに見られる指向性有無との関連性

前回でMMANAが示した水平面内指向特性はいかがでしたが? 垂直型2エレメント八木アンテナを設計したときにも同様な パターン図を何度も見ましたので、まるでそれと同じかと 錯覚してしまうような特性でした。  垂直部が地面と直角で真っ直ぐのアンテナでは、地面の良否で 前回のような指向性を生じることはありません。  では…
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独自仮説(6)水平面の指向特性の片寄りと地面良否との関係(2)

 前回の水平面パターンでは比較しにくいと思いましたので 座標を変えて、比較方向を前後となるようにしました。 パターンA(悪い環境の乾燥土) (ただし、アンテナ線が伸びる南東方向が正面なので  前後が逆ですが、そこはご容赦ください。) それと比較するBパターンはよりはっきりとする 海面上での動作としました。 …
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