50MHz 5el Yagi-Uda 「ver. Tenshi」　調整編　ＪＧ２ＴＳＬ

　「ver.Tenshi」の調整について書いてみます。
　ビームアンテナの性能はＳＷＲだけでは決定されません。とは言え、ＳＷＲが落ちていなければ実用になりません。ver.Tenshiは２つのＳＷＲ最小点を持つことで、結果的に広帯域なアンテナとなっています。Ｔマッチの動作と合わせて、調整途中で採取したデータを元にいろいろと考察してみたいと思います
　なお、測定にはＭＦＪ－２５９Ｂを使用しました。この機械はＲ＋|j|が直読できるので大変便利です。ただ、リアクタンス成分が絶対値で、キャパシタンス側なのか、インダクタンス側なのかが計れないのが残念なのですが・・・
　調整する点は　　・エレメントの長さ　　・Ｔマッチの位置　　　の２点です。

１．エレメントの長さはＳＷＲのカーブにどう影響するか？

　まずは、Ｔマッチの位置を一定にしたまま、エレメントの長さを少しずつ変えた時のＳＷＲの変化を見てみます。

　測定ミスも多少あると思いますが、エレメントを長くするほど純抵抗は下がります。ダイポールとは逆の動きをしていませんか？　ＳＷＲ＝１．０の条件である、Ｒ＝５０を通過するポイントがｌ＝１４３０の時は２回あります。なんとも不思議な感じ。
　

３．ラジエーターの長さはリアクタンス成分にどう影響するか？

　ラジエーターの長さを変えると、｜ｊ｜＝０の周波数は確実に変化しています。しかし、上記グラフだと、ｊを絶対値として扱っているため、なんだか変な感じです。そこで、想像でキャパシタンス側がどちらか想像して書きなおしたのが以下のグラフです。

　多少のエラーを測定ミスとして割り切った上で見れば、エレメントの長さを長くした方がインダクタンス側に振られることが観察できます。

　ところで、上記のＲとｊのグラフを眺めると面白いことが分かります。どちらも３次曲線を描いていて、必ずしも、周波数の上昇と、純抵抗、リアクタンスの動きは比例しないのです。これはダイポールアンテナでは観察できない性質で、このようなＳＷＲのディップが２点あるような広帯域Yagi-Udaアンテナ特有の性質のようです。
　Yagi-Udaアンテナのマッチングは、決してラジエーターだけでもたらされているわけではなく、全てのエレメントがマッチングに関与します。まぁ、当たり前と言えば当たり前なのですが、ダイポールアンテナと同じ感覚で調整しても、Yagi-Udaアンテナのマッチングを取ることはできないということだと思います。
　とは言っても、ＹＯ上でいろいろと試すと、ラジエーターの長さはビームアンテナとしての性能（ビームパターンやフロントゲイン）にはあまり影響しないようなので、次のように考えるのが良いと思います。

１．ビームアンテナとしての性能はラジエーター以外のエレメントで引き出す。
２．マッチングそのものはラジエーターで取る。
　　ただし、帯域の広さはラジエーター以外のエレメントが支配的なので、１の段階で十分に検討しておく。

　４．Ｔマッチの位置はＳＷＲのカーブにどう影響するか？

　使用可能周波数（大体、51.1MHzくらい）より上ではＴマッチの位置はあまり関係ないようです
Ｔマッチの位置を大きくすれば、２つのＳＷＲディップの周波数の差が小さくなるようです。
また、２つのディップ点の周波数差を大きくすると、その間のＳＷＲが上昇します。スタガ同調のダイポールアンテナのようです。

　５．Ｔマッチの位置は純抵抗成分にどう影響するか？

　Ｔマッチの位置を外側にすると純抵抗成分は大きくなることが観察できます。

　６．Ｔマッチの位置はリアクタンス成分にどう影響するか？

　Ｔマッチの位置を外側にするとキャパシタンス側に振られるようです。しかし、低めの周波数ではあまりＴマッチの位置の影響はないようです。

　ここまで調べて分かったのですが、「理論編」で書いた、「エレメントの長さとＴマッチの位置がどのように純抵抗とリアクタンスに影響を与えるか。」という記述に付いては誤りがあるようです。実際のところ、自分でもよく分からなくなってしまいました。以上の結果からは次のような結論が得られてしまうからです。

（うーむ、これじゃ調整できないって結果になるんじゃない。どうすりゃいいんだ？　でも、ＳＷＲはちゃんと落ちるわけだし・・・）

　「ビームアンテナとしての性能」はＹＯ上で調整しているわけですが、それが実際に再現されているかどうかを確認するために、今回もＦ／Ｂ比のグラフをシミュレーション結果と実測値で比較してみます。

　Ｆ／Ｂが最大の周波数と、Ｆ／Ｂがゼロになる周波数はほぼ一致していて、シミュレーション結果と実測値との周波数的な差が少ないと考えられます。
　ついでと言ってはなんですが、ＳＷＲのグラフでも、シミュレーション結果と実測値を比較してみます。
こちらも非常に似通ったグラフになりました。

　　以上、いろいろとグラフにしてみましたが、アンテナの調整で重要なのは、「ＳＷＲが落ちているか？　どうか？」を見るのではなく、「どこでＳＷＲが落ちているのか？」「どのようなＳＷＲのカーブを描いているのか？」というように細かく現象を観察し、「どのパラメーターを動かすと、どのようにＳＷＲのカーブが変化するか？」をつかんで追いこんでいくということです。そのためにはまめに記録を取る必要があると思います。
　根気強く調整してみてください。　

　調整が済めばアンテナは完成です。

　静岡近辺では何人かがこのアンテナを使用していますが、国内コンテストで上位になった人も何人もいますし、ＤＸの迎撃に使用している人もいます。ちょっとした移動運用には最適です。
　ＤＸの実績は、ＣＱ誌に掲載された、ＬＵ、ＫＬ７、Ｈ４０の他にも、Ｗ、ＰＹ、ＣＥ、５Ｂ４等々多くのエンティティーをＧＥＴされた方がいます。また、スタックでのＤＸ実績では、９Ｈ１、ＥＡ（ロングパス）の他に、インド洋スキャッターのＳＭなんてのもありました。ＳＭなんて自分もＱＳＯしたことがないのに・・・。

　サイクルのピークはもう過ぎてしまったかな？　でも、５０ＭＨｚの楽しさはＤＸだけではありません。このアンテナを製作して移動運用を楽しんでみませんか？

このアンテナを作って、ＨＰに製作記を載せている皆さんのページをリンクしておきます。
JR1ERU
7M2WNR

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