テーマ:八木アンテナ

過去のアマチュア無線記憶(その4)初めて設計・制作した自作八木アンテナ

 (その3)で紹介したメーカー製トライバンダーアンテナとは別に、21MHzモノバンド(フルサイズ)2エレメント八木を作成したことの記憶です。和歌山のローカル各局(当時の大学生と高校生が主)は決まっていつもある固定周波数でローカルQSOに集まっていました。なので、21MHzがメインとなったわけですが、いっぽう、私が和歌山でQRVできるのは…
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(最終)前回と同条件で動作する2エレメント八木の相対利得

設問  長さが、0.5λの2素子アンテナ列の一方が非励振のとき     (2素子導波アンテナ)、  その入力インピーダンス、および     最大放射方向の相対利得を求めます。     ただし、素子の間隔を0.25λ、効率を100%とします。 V1=Z11I1+Z12I2 0=Z21I1+Z22I2 (1)入力イン…
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非励振素子の導波器と2素子八木アンテナのまとめ

 今朝、自宅アンテナにて、久しぶりにEU方向の交信と受信をしました。 交信は、YL3CW 18/01/07 22:17U 599 559 3514 CW Latvia です。短縮アンテナとなってから、3.5MHzでは、初めてのウラル山脈越えです。 とにかく、向こうの信号が強かったので、呼ぶことができました。 そのはるか下のバ…
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非励振素子の反射器─八木アンテナ-2

 今回は、次に予定となる番宣として 自宅アンテナに採用したMMANAシミュレーションの 当初モデルでの各バンドのR+jX値を公開します。 これによりますと1.9MHzの放射抵抗R≒5Ω程度と とても低くて、アンテナに直接給電できないことを 予測できるのですが、実際は、全く違っていて、 共振周波数において、50+j…
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非励振素子の反射器および導波器─八木アンテナ

 今回のメインテーマにたどり着きました。 無給電素子の八木アンテナが同時励振素子アンテナに 比べて動作利得が有利なこと。 なぜ無給電のエレメントが導波器または反射器として 動作できるのか?。 この2つのことを数式で表現できることを発表したいため、 ここまでの長い説明を必要としました。  結果だけを言うのでしたら、今回からの…
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アンテナ列の利得-3(最終)励振電流が異なる場合の2エレメント素子

新年明けましておめでとうございます。 本年もどうぞよろしくお願いします。 さて  アンテナ本の「3.3.5 アンテナ列の利得」の途中で、 一旦中止して、アマチュア無線のアンテナ記事あたりでは、 なじみのない、Ψ、δ、kd(=βd)の記号の 意味するところをご理解していだだけるように 「2.3 アンテナの放射指向性」内容…
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アンテナ列補足-9 (放射ゼロ間のビーム幅)

 本年最後の書き込みとなりました。予定では、今年中に アンテナ列の指向特性を完了するつもりでいましたが、 自宅アンテナの件や今回のエクセルグラフが手間取り 来年までずれ込むことになってしまいました。 その見込みは、今回の最後に記しました。 では、アンテナ本に記載から  放射電界ゼロの方向θoをDn(Ψ)=0の条件から…
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アンテナ列補足-8 (縦形アンテナ列と横形アンテナ列の性質)

 万能指向性図について、縦形アンテナ列の場合には 前回の万能電界指向性図のところで示したように その条件は、δ=-kdでしたから 半径|δ|の円を万能電界指向性図のΨ軸(横軸)に描きこむ ことによって、縦型アンテナ列の場合のDn(θ)のようすが わかります。 (第2.13図や第2.14図は描けていませんが、 第2…
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アンテナ列利得補足-6 (万能電界指向性図-3)電界指向性図完成

 前回、お約束どおりにアンテナからの方位角度θに ついて、全方位でDn(θ)を描くグラフを完成できました。 といってもエクセルグラフでは、極座標表示のグラフは 本来描くことができません。 そこで、極座標Dn(θ)に対する(x、y)座標の位置を 計算して、xとyの2点位置点を散布図として描き それらの点をつなぐ図と…
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アンテナ列利得補足-5 (万能電界指向性図-2)

 自宅アンテナの調整がひとまず完了しました。 アンテナの設計方針はあらためて紹介しますが、 今までは、3.5MHzでしか、送信できなかった自宅アンテナ設備だったのですが 今回からマルチバンド(1.9、3.5、7MHz)アンテナに変身しています。 さて今回は前回の続きで まず、前回の内容に戻って、  電界指向性図あるい…
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アンテナ列利得補足-4 (万能電界指向性図について)

 今回記事が遅れた理由は、2つあります。 1つ目は、自宅アンテナの張替え工事の作業段階に 入ったこととその設計が急遽やり直しが生じてしまったこと。 当アンテナについては、現段階において未完成の状態です。 ※共振周波数が全てのバンドで大きくはずれています。 この週末がアンテナ線まで手が届く最後のチャンスなので 何とか完成したい…
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アンテナ列利得補足-3(指向性の積の原理)

 「アンテナの放射指向特性」の項の続きとして、今回の内容です。 前後してしまいましたが、「指向性利得と絶対利得」は、 今回よりも後の内容となっています。 では、古いアンテナ本からの紹介で 2.3.3 指向性の積の原理  同一アンテナ素子をn個規則正しく配列して給電した場合の 合成放射指向性についてです。 …
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前回の微小アンテナの放射電力計算部分の補足

 計画中の自宅アンテナの設計利得についてですが、 自由空間においてでは、-0.5dBdですが、 リアルグラウンド(実際の大地を模倣)とすると 約-4dBdとなってしまいます。 これは、通常のDPなら大地の反射を均等に受けられるので 自由空間よりも6dB増加するのに対して、 設計アンテナでは、逆に一部の大地の反射が利得を減らす…
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アンテナ列の利得への補足(指向性利得と絶対利得)

 今回もアンテナの利得に関係したアンテナ本からの理論展開です。 アンテナ列による指向性・利得だけでなく、単独のアンテナにおける 指向性・利得の考え方もこの考え方で計算します。 ところで、前回紹介しました、自宅の次期アンテナ設計目標は、 最低使用周波数3.5MHz帯においてだけですが、Gh=0dB(Ga=2.15dB)、 つ…
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アンテナ列の利得への補足(アンテナの放射指向特性)-2

 自宅アンテナの張替え予定時期が迫り、そのシミュレーションに 時間を取られています。 今までと同じ、垂直系なら、何の見直しも必要無いのですが、 今回は、真上に上がる方向への指向性を重視したいので 今のアンテナとは全く異なる方法を取らざるをえません。 単に高さが低い水平系アンテナが張れれば良いのですが、 全長40メートルは、と…
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アンテナ列の利得への補足(アンテナの放射指向特性)-1

アンテナ列の利得の説明の途中ではありますが、 アンテナ本では、一般的な、アンテナの放射指向特性に関しては、 このアンテナ列の理論の説明よりもずっと前の段階において 基本的な説明があります。 その部分を今回、補足として採り上げることとしました。 以下、この本論は  アンテナから放射する電界、あるいは電力の指向性について検討…
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アンテナ列の利得-2(電流振幅が等しい場合の結論)

この2素子アンテナ列の相対利得Ghを求めます。 Ghは無損失半波長DPアンテナの入力電力をWo、電界強度をEo、 このアンテナ列の入力電力をWとすれば、     |E|^2/W Gh=────────     |Eo|^2/Wo    =|E/Eo|^2×Wo/W    .....(3.158) …
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2エレメント八木アンテナ動作を理解するための(アンテナ列の利得)-1)

 今回からアンテナ列の利得について検討します。 アンテナ列の素子の電流振幅が等しいときは、比較的簡単になります。 電流振幅が異なる場合、特に2素子のDPアンテナ列の利得について 定量的に調べます。 一方が非励振である場合は、2素子の導波アンテナとなり、 八木アンテナの原理を定量的に理解することができます。 これが…
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アンテナアレー -9 (半波長アンテナ列の入力インピーダンス)

 前回の放射インピーダンスは、アンテナの電流最大点で給電した場合の アンテナが持つインピーダンスです。今回のアンテナの場合だと アンテナ端からの電圧給電のため、その点からみた アンテナの入力インピーダンスは、前回求めた放射インピーダンスとは まったく異なっています。 それをどのように計算するかが今回のテーマです。 なお、…
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アンテナアレー -8 (半波長アンテナ列の放射インピーダンス)

 前回公開しました、第3.1表を使い、練習問題として 具体的なアンテナ列の全放射インピーダンスZrを求めてみます。 今回のモデルは、6本のDPを2列3段に並べたアンテナ列です。 アンテナ素子自体へは、端からの電圧給電とします。 また、アンテナ素子間の間隔は、0.5λとします。 具体的なアンテナ形状は、第3.29図(a)に掲載し…
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アンテナアレー -7(相互インピーダンスのグラフと計算表)

 初めの予定では、今回提示するグラフ図をメインにした 2エレメント八木アンテナの説明だけにするつもりでしたが、 内容を精査していくとこの数値計算根拠を示す必要が あることに気付き、前回まで長い前振りが必要となっています。 そして、今回は、とても重要なグラフと表を掲示します。 それは、 前回の結果から示したように2つのアンテナ…
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アンテナアレー -6(エンドファイヤーアレー -2)本論の続き

 前回で、今まで使用したアンテナ理論式の導出と証明を完了できました。 今回からは、再び、本論のアンテナ・アレーの理論に戻っての展開となります。 この最終目的は、一番初めに掲げました2エレメント八木アンテナの理論を 今回まで求めた式から導出することです。 それまでの道程はまだ遠くて、前回までのように アンテナ本の基本の節項目に戻…
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半波長DPの自己インピーダンス-6 (リアクタンスXr計算)

3.24式の第二項にある積分式も前回と同じく 通常の積分として解くことができない式です。 2π ∫(sinθ/θ)dθは、 0 アンテナ列の相互インピーダンス式で登場しました。 正弦積分Si(2π)と表現していました。 このSiを解く多項式や読取グラフがあるのですが これらの説明をするには、かなりの時間を要します。 こ…
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半波長DPアンテナの自己インピーダンス計算-5 (Rrの精度向上)

 前回求めた半波長DPの実抵抗分Rrをもっと精度を 上げて今回求めてみます。 今回求める式をもう一度掲載します。 2π    2π ∫ydθ=∫{(1-cosθ)/θ}dθ  ....(3.11) 0     0 第3.4図を参照しながら 放射抵抗Rrをシンプソンの公式で求めます。      2π Rr=30∫…
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半波長DPアンテナの自己インピーダンス計算-4 (実抵抗分の概算)

今回の展開で、半波長アンテナの相互インピーダンス式から d=0として導出した式と同じ結果にたどり着きます。 これによって、下記の(3.143)式の証明は ほとんど完成します。 元はマクスウェルの方程式から導出していますから 同じ結果となるのは当然なのかもしれません。 この場合、より一般的となるのは、相互インピーダンスの 計…
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半波長DPアンテナの自己インピーダンス計算-3

 今回から式展開部分の注意点として 初めにも説明しましたが、r2のとり方がアンテナ本とは違いがあります。 第3.5図に従えば、ここでの展開のとおりに r2=(-λ/4)+z となるはずです。 なお、Az(r)の位置を指し示す「r」に対する 変数zを図3.5に表示するのが洩れていることに気づきました。 zは、rとz軸との交点(…
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半波長DPアンテナの自己インピーダンス計算-2

 以前にやった方法が出てきますとなぜかほっとします。 式が自分の記憶にあるとそれを理解していると 勘違しているだけなのかもしれませんが、 何度も同じことを繰り返して習得する方法は スポーツと同じ感覚のように思えます。 さて  前回の最後に求まった式をもう一度掲載しています。 ここからの展開は、もう馴染みとなった手法になりま…
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半波長アンテナ相互インピーダンス式の補足(自己インピーダンスで検証)

 半波長ダイポールアンテナの入力インピーダンスは、 そのアンテナが無損失であり、共振状態で使用しているのであれば 放射抵抗そのものとなります。 しかし、 実際は半波長より少し短い長さで共振を示し、 半波長では、リアクタンス分の存在が認められます。 このときの値は、ほとんどのかたがよくご存知の Zr≒73+j42 (…
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一般的なアンテナ列相互インピーダンス式導出(アンテナアレー設計-2補足)-7(最終)

 かなりの式の分量となった (一般的な)アンテナ列の相互インピーダンス式の導出でしたが 今回のところで完了となります。 そして、この続きが、(少し前に実施しました) 「半波長アンテナの間の相互インピーダンス」となります。 それでは、ここで (3.116)式の{  }内の第1式の積分について 部分積分を2回繰り返…
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予習項目:アンテナ列計算にて使用する積分公式

 今回予習する「部分積分法」は、 置換積分と並び、高校数学で習った公式です。 積分することにより、式内の項目数は増えてしまうのですが、 その代わりに元にあった項をその部分積分で得た項で 消去できるという、そのような場合に利用しています。 数学本によれば、 ある積分式を解くために用いる方法のひとつとして 「部分積…
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