基台（ポール固定）部
| ＨＦ-５０ＭＨｚ釣竿アンテナ 2014.6.14 |
さて、年末に約束してしまった、アンテナ移設に関して書いておくことにします。自分史を振り返ると、無線機器を作る一方のＰＷＺにとって、「アンテナ」は一種の鬼門です(笑)。小学校６年のときに講習会で電話級の資格を取って、スカイエリート６でお空デビューをしたときに使ったのが３エレ八木アンテナで、それ以来、今に至るまで、一時期５０ＭＨｚのＬ型アンテナをマンションや社宅のベランダに設置したことはありましたが、基本的に「まともな」アンテナを組んだことはありませんでした。私の場合、どちらかというと、無線機関連物を作るほうが楽しかったので、交信は「自作機の最終動作確認」くらいの意味しかなかったわけです。おまけに、１０年くらい前から、スペアナなんぞという便利なモニターを使えるようになると、その動作確認さえも手軽に室内で完了してしまうことになり、ますますアンテナの必要性が希薄になっていくことになります(苦笑）。
ところで、家を新築するにあたって土地を選ぶとき、ノイズがあまり多くなくて、谷地は避けるように考慮しましたが、さりとて、本格的なタワーを建てて・・・までは、ちょいと懐疑的ではありました。それでも、一時期（数年前かな）は、割と真剣に小さなタワー（せいぜい１５ｍＨ以下）を検討したこともあったのですが、近隣との整合性（人的なものがメイン）、資産性の毀損（私のエリア固有かもしれませんが、どうも無線タワーのある家は査定が低いと不動産屋のにーちゃんが言っていた）、防犯性（タワーがあると簡単に家屋の２Ｆにアクセス可能で、２Ｆは戸締りをおろそかにしやすい）、それよりもなにより、家族の女性連合軍の猛烈な抵抗（後になって、売り言葉に買い言葉で、「ぼろいアンテナをベランダに作るくらいなら、タワーの方がよっぽどマシ」なんて世迷い言を聞きましたが：笑）、等々を大局的に勘案して、タワーは建立しないことに決定したのです。知人のＪＩＴ氏が、新築まもなくタワー建立したので、予算の規模感は知っており、まぁ、相当額はいつでも拠出できるのですが、金銭的な面ではない観点から、タワーを建立しない決定をしていました（今のところ！）。
ただ、最近になって、昔とは価値観が少し変わってきていることに気が付きました。ＨＡＭ人口の減少で、バンドの混雑も減って、２００Ｗ以下の小出力でも交信可能性が上がっていることや、技術的にレベルの高そうなＯＭが残っていること、そういや、私も１０年以内にはいわゆるサンデー毎日の日々がやってくることを考えると、「交信」という「暇つぶし手段」も用意しておいてもいいのかもしれない・・・・てな気持ちになったのです。
ということで、手軽に設置と撤去ができて、そこそこ電波が出ていく・・・アンテナを建立しようかという流れになったのです。となると、問題はベランダに設置できるアンテナという制約の中で、アンテナ種類は何にしようかと悩むわけですが、これは比較的簡単に決まりました。最初はマルチバンドバーチカルをとも思ったのですが、ＪＩＴ氏のアドバイスから、ＡＴＵ＋釣竿ＡＮＴに決定しました。なんでも、前者はマッチングが厄介な上に、あまり飛ばないとの感触らしいので。後者は、ＪＩＴ氏が新築前にマンションに住んでいたとき、２Ｆから、使うときのみ伸ばす方式でも、けっこう飛んだと言っていたのが印象的だったからです。
いつものごとくまえがきが長ったらしいのですが、これから、アンテナ建立記に移っていきましょう。なにぶん、アンテナは「不得意科目」（笑）なので、的外れな記述もあるかもしれませんが、そこはご愛嬌ということで。
さて、アンテナとなると、真っ先に考えないといけないのは、その固定方法ですね。ここはかなり思案したところです。最初は、ここ＜ＵＲＬ＞で大騒ぎになった、ベランダの西コーナー（娘の部屋の真ん前）をと思っていたのですが、場所をずらして、家の中央から少々東よりのカギ型コーナーに設置することになりました。そこで、設置のポリシーを再掲しておくと、
●容易に撤去が可能で、設置にあたって家屋に損傷を与えないこと。
●なるべく目立たないで、周囲に視覚的圧迫感を与えないこと。
を最優先事項としました。
というところで、まずは基台の部分から見ていきます。以下の写真を見てください。
基台（ポール固定）部
ここはベランダに２３５ｃｍの幅があるので、ホームセンターの市販の板材（９０ｃｍ材と１８０ｃｍ材）を継ぎ足して、長さをそろえてポール固定用の基台部分を作りました。継ぎ足すにはステンレスのねじ止め金具でがちがちに固定しました。木材は茶色の耐水塗装をしてあります。ここでの注目点は、ボルトで、壁に基台を圧着固定できる構造です。同じ機構が他端にもあって、ボルトを締めれば、ベランダ壁と家屋壁との間で基台が固定されるようになっています。もちろん、壁との接触面は、ゴム材をクッションにしていて、壁に傷がつくのを避けています。ただ、ここは、トルクがかかる場所ではないので、あまり強固に固定する必要はなく、アンテナエレメントが風を受けて、アンテナポール下部が「移動」してしまわないようにするだけの固定強度」があれば十分です。
次は、メインのポールとベランダ壁面の固定部の様子です。
ベランダへの取り付け部（ポール固定）
ここが一番苦労した部分です。壁面とポールの結合に関しては、DXアンテナのVM321Hを用いてやろうとは以前から思っていました。本来、この部材は、壁面に挟んで、短いポール側をベランダ外に置き、衛星放送受信アンテナを取り付けるためのものらしいです。この短いポールをベランダ内に持って来れば、本来とは逆の取り付け方ではありますが、アンテナポールをベランダ壁面に固定することはできそうです。
実は、昨年末に設置した受信アンテナは、この治具とアンテナポール（なんと木製）でアンテナ線を展張したのです。やってみて五ヵ月経過しましたが、これ１基につりざおアンテナの５ｍ以上あるエレメントを固定すると、耐風能力が足りないのじゃないかと（あくまで感覚的にですが）思いました。
なので、今回はこの治具を直角のベランダ壁コーナーを利用して２基取り付けて、それで、アンテナポールを固定しようと画策したのが、上記の写真というわけです。大きなＵ字ボルトを使って二か所で、がっちりとアンテナポールを固定します。これで、かなりの強度を実現することが出来ました。
実は、へーベルのベランダ壁面には、この治具はこのままでは取り付けることができません。ベランダ内側、外側のいずれにも木製のスペーサーを用意し、なおかつへーベルとの接触面は５ｍｍ厚のゴム板で保護しています。これで、へーベル板を挟んで圧着しても、撤去するときに傷が残ることがありません。けっこうな手間暇をかけて工作しているつもりです。
ポールとアンテナエレメントとの結合
ポールとアンテナエレメントとの結合の様子（ＡＴＵも含む）
仮止めの状態で、まだ未配線
ロッドの固定には、５ｍｍ厚のゴム材をＵ字ボルトとロッドの間に入れて応力集中を避けた
ポールとエレメントの接合には、なんとプラ材のホームセンターで売っている「まな板」(500円以下）を使っています。これとＵ字ボルトでアンテナポールとアンテナエレメントを絶縁しながら結合しています。これは、ここ（原さんのＨＰ）のＶ字ダイポールの給電部の構造からヒントを得ました。
アンテナエレメント中腹と先端部
１ロッド毎に耐候製インシュロックで固定し、ロッドは接着材で固めた。
トップは耐候性テープとコーキング材で水の浸入を防いでいる。
アンテナ本体にはＷ-ＧＲ-540Ｈというグラスファイバー製のエレメント形成ロッドを用いました。全長が５．４ｍのもので、先っぽは２ｍｍくらい、基底部は３０ｍｍくらいの直径です。巻きつける銅線は直径１．６φの単線モノにしました。撚り線でも単線でもいいとＡＨ―４のＦＡＱにありましたが、単線がたまたま手元にあったので使ってみました。単線の良かったところは、ロッドの先端は直径が２ｍｍくらいなので、当初、この部分には巻きつけられないと思っていたのですが、実際、巻きつけてしまうと、単線の強度が手伝うのか、ロッドのほぼ先端まで巻きつけても「首を垂れる」ことがなく天空を向いていることです。これは意外でした。なお、分割されたロッドのおのおのは接合部を接着剤で固定してしまいました。
エレメント材はお作法のようなので、ヘリカル巻きにして、ロッド一段毎に耐候性インシュロックでロッドに固定しています。このインシュロックは対候性とあるのですが、どのくらいの期間エレメントが保持できるのか興味があります。ところで、このアンテナ部分は先の接合部とともに、Ｕ字ボルトで簡単にアンテナポールから取り外しができます。もちろんＡＨ４の給電部は外すのですが、台風が来そうなときはあらかじめ取り外して、ベランダ底面に収容しておくことができます。新築時、ベランダは家の全面すべてに展開して広めに作ったのですが、それがこんなところでも役にたったようです。
アースは最初どの程度のものをカウンターポイズとして用意すればいいのかわかりませんでした。これもＪＩＴ氏に相談して、長めのもの（１０ｍ以上）を数本準備すればいいのかなぁ？くらいには思っていましたが、用意するのはいいにしても、実際に張るのはベランダ内の景観を損ねるなぁと思っていました。なんせ、ゴミみたいなリード線がぐちゃぐちゃベランダ底面に這わせるのでは、女性群から見れば、「格好の難癖ネタ」になるので、極力避けたいのです（大笑）。まずは、１７．５ｍの１０Ａ用ＡＣコードをベランダの外周にそって這わせてみました。これで、とりあえずチューンが取れるかチェックしてみて、不足なら考えようということでした。
実際、チューンしてみると、エレメント長が５．６ｍくらいなので３．５ＭＨｚは整合できず、７〜５０ＭＨｚで一応ＯＫということになりました。最初に、作った直後は３．５も整合できていたような記憶があるのですが、アースの追加を検討する時期（アンテナ作成数日後）には３．５はマッチングできなくなっています。もっとエレメント長が必要なのでしょうか？
おっと脱線ですが、要するにＶＳＷＲが１４〜２８は１．１以下でしたが、７と５０は１．２〜１．５とちょっと安定しません。これだとちょっと不安になったので、アースの強化を実施することにしました。新たに１２．５ｍのＡＣコードを追加です。実は、あまり期待していなかったのですが、７も５０もＶＳＷＲが１．１程度に落ちてしまって、びっくりです。
信号線（同軸、アース、制御線の様子）
制御線はフェライトバー、同軸はフェライトコアでコモンモードを低減
緑の線はアースの引き出し
アースをベランダタイルの隙間に這わせている様子
実は、追加のアースを実施するときには、元のアースと同じ場所に這わせるのでは能が無いので、ベランダの中央部に這わせています。面的な展開になるようにしてみました。様子を上の図に示します。こうすると、ベランダに何も敷いていない場合、アース線がもろ見えになるのですが、うちのベランダの場合、可動できるタイルが敷き詰められていて、そのタイル間の隙間にアース線を通せば、比較的目立たなく設置が可能で、なおかつ、アース線の場所もずれないで済みます。これはナイスで、さらにアース「面」を形成できるように追加のアース線を「目立たずに」設置可能なことがわかりました。しかし、いまのところ、十分にＶＳＷＲが落ちているので、さらなるアース線の追加は必要ないかもしれません。
工作に関してはここまでにして、次回は特性について書いてみましょう。
さて、いままではＶＳＷＲを測定するのに、方向性結合器（ＦＷ/ＲＥＶ波検出用）を介して、反射波の電圧を見るタイプのＳＷＲ計（自作）を使っていました。これは、反射波の電圧が最小値になったところで整合が取れるという能書きどおり、ＡＴＵのチューンが完了したかどうかを見るには便利なタイプなのです。すなわち、ＴＸオンでＣＷを１０Ｗ程度に増力・ＡＴＵコントローラからチューン開始指令発出・ＡＴＵのチューン表示ＬＥＤが点灯後消灯した時点で上記ＳＷＲ計の反射波が最小値になっていることを確認で整合が取れた状態になります。
ただ、このＳＷＲ計は反射波のレベルが進行波のレベルに対してどれだけ小さいかを正確に測るにはあまり向いていません。というのも、ＲＦ検出用のダイオードのレベル非線形性、ばらつき等があって、進行波レベル＝１に対して、反射波＝0.1なのか0.2なのかを正確に測定するには面倒な校正が必要です。この測定値変化でＳＷＲ＝１．２なのか１．５なのかという結構大きな結果になってしまうからです。
まぁ、実際のところ、チューンしたあとでＳＷＲ計の反射波の表示が０．１（進行波がフルスケールの１として）以下であれば（ＳＷＲ＜１．２）チューンが取れたと認識していました。しかし、なんだか気持ちが悪いので、もうちょっと精度の高い測定がしたくなってきました。ということで、お待ちかね、ＶＮＷＡの登場です。こいつで、Ｓ１１を測れば、もうすこし実態がＦ特上に現れるはずです。ということで、まずは、ざっくりと広帯域特性をみてみます。使ったＴＲＸはこの８バンダーです。
ここで、表示はＳ１１（ｄＢ）とＶＳＷＲにしてみました。チューンに使った周波数にカーソルを当ててあります。その周波数のＳ１１とＶＳＷＲは図面の左上に小さく表示されています。
７MHz
１４MHz
２１MHz
２８MHz
５０MHz
各周波数とも、整合が取れるとＳ１１がディップする、教科書通りの特性が得られています（って当たり前ですが）。値をピックアップすると、
周波数 ＶＳＷＲ
５０ＭＨｚ １．０６
２８ＭＨｚ １．１０
２１ＭＨｚ １．２０
１４ＭＨｚ １．２０
７ＭＨｚ １．１５
となって、一応、「それなり」の値になっていることがわかります。面白いのは、１４ＭＨｚでは、チューンしようとした周波数とは異なる周波数で、チューン周波数よりもＳ１１が低い（ＶＳＷＲがいい）領域が出てきたことです。これは偶然なのでしょうけど、ここまで整合できる可能性があるという面で驚くのですが、なんで、チューンしている周波数でここまで下がらないのかはちょっと不思議です。
ま、そうはいいながら、一応、想定した特性は得られているようなので、良しとしたいと思います。なお、３．５ＭＨｚですが、ＡＴＵの能書き上は、３．５まで整合するには、１０ｍ以上のエレメントが要るらしいので、今回はチューンはあきらめています。ただ、今回、ＡＴＵ＆釣竿アンテナを設置した直後は、ＳＷＲが１．３とかいう領域まで追い込めたと「思った」のですが、最近は３．５ＭＨｚでチューンが取れません。あれは夢だったのだろうかと鼻をつままれた感じです(大笑)。
さて、次はＶＳＷＲに低いＦ領域を拡大してみます。
以下の図はスパンが１ＭＨｚで各バンドの様子をＦ的に拡大してみた様子です。これをみると、けっこうブロードな感じがしますね。
７MHz
１４MHz
２１MHz
２８MHz
５０MHz
一回調整すると、ＳＷＲ最小値とＳＷＲ＜１．５の領域はそれぞれ
ＳＷＲ最小値 ＳＷＲ＜１．５
７ＭＨｚ １．１ ２００ｋＨｚ
１４ＭＨｚ １．２ ４００ｋＨｚ
２１ＭＨｚ １．１９ ２００ｋＨｚ
２８ＭＨｚ １．０ ７００ｋＨｚ
５０ＭＨｚ １，１ １ＭＨｚ以上
となって、まぁ同じバンドならば、一回調整すればよさそうな感じに見えます。こういう特性が一目でわかるのでＶＮＷＡは本当に貴重な測定器ですね。
さて、ここでちょっと気になったのは、ケーブルロスがＳ１１（ＶＳＷＲ）に与える影響です。以下これについて考えてみます。
下図のように、ケーブルロスがあった場合、ＡＴＵ端で測ったＳ１１と無線室でケーブルロス込みで測ったＳ１１は変化があるのではなかろうかと思ったのです。ケーブル端入力電圧をＦ、反射電圧をＲ、ケーブルロスをＬとして、
←Ｒ←
→Ｆ→
ＴＸ---------------------Ｃａｂｌｅ---------------------ＡＴＵ-ＡＮＴ
↑VSWR_ｔｘ Ｌ ↑ＶＳＷＲ_atu
ケーブル端（ＴＸ出力端）のＶＳＷＲ_txは
ＶＳＷＲ_tx＝（１＋Ｒ/Ｆ）（１−Ｒ/Ｆ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
です。ここで、ＡＴＵ端のＶＳＷＲは
ＶＳＷＲ_atu＝（１＋Ｒ/（Ｆ・（１−Ｌ）＾２））/（１−Ｒ/（Ｆ・（１−Ｌ）＾２））・・・・・・・・（２）
となると仮定します。たとえば、私のケースの場合、５Ｄ２Ｖを約２０ｍ弱引き回していますから、電圧ロスは０．０５〜０．１（真値）くらいになるはずです。ここで、この電圧ロスが完全に抵抗分のみと仮定すると、各端のＶＳＷＲは
ＶＳＷＲ_tx ＶＳＷＲ_atu
１．１ １．１２
１．２ １．２４
１．３ １．３６
１．５ １．６１
２．０ ２．２７
３．０ ３．８１
（ただしＬ＝０．０７５と仮定）
となって、まぁ、ＴＸ端で測ったほうが実際のＡＴＵ端の値より若干良く見えるような結果になります。ただ、上記をみると、チューニングしたあとはＶＳＷＲ_ｔｘが１．２以下になるので、ＶＳＷＲ_atuが劣化してみえる程度は、２０ｍくらいのケーブルではあまり目くじら立てるような値じゃあないので、このまま、ＴＸ端のＶＳＷＲ_txをもって目安としたいと思います。ところで、なにか勘違いしてないかなぁ？