２８ＭＨｚ短縮３エレ八木アンテナの製作
このアンテナは風と雨の対策を全く考慮していません。
くれぐれも戸外での永久設置はしないでください。ベランダ用仮設アンテナとして使用してください。
１．アンテナの設計
ＭＭＡＮＡ−ＧＡＬを使用しました。シュミレーションしながら形を決めて行きます。
３ｍがベランダでハンドリングできる限界の長さですので、エレメント長を３ｍと決めます。
２８ＭＨｚの１/２λは約５ｍですので、エレメントを３ｍに短縮するためにコイルを使いますが、挿入する位置によって性能が変わります。作り易さ、性能を天秤に掛けて、何度かシュミレーションしてセンターから約５０ｃｍの位置にしました。
センターパイプ長１ｍ、両端にコイル、それぞれのコイルに１ｍ長のパイプを繋ぐと全長３ｍのエレメントになります。（１ｍパイプ＋コイル＋１ｍパイプ＋コイル＋１ｍパイプ）
ベランダで使いますので、ブーム端保持でアンテナを支えます。ブーム長が長いと保持が難しくなるのでブーム長＝２ｍにしました。各エレメント間隔＝１ｍが出発点です。
ＭＭＡＮＡに数値、適当なＬ値を入れて、Ｌ値のみで最適化することによって、Ｌ値を決めます。
こんな感じです。バンド設定は２８．０５ＭＨｚ、目標は５０ΩでＳＷＲ最良とします。
全てのＬを同じにしてあるので、ＳＷＲはさほど落ちないと思いますが、この結果でＬを決めます。何回か試行してＬ＝１．９ｕＨと決まりました。
Ｌが決まりましたので、「最適化」を何度か試行することでエレメント長と間隔を決める事が出来ます。
こんな感じで実行します。
ブーム長の最適値は２ｍを少し超えたところにありましたが、材料の有効利用と作り易さからブーム長は２ｍとしました。
最適化を何回か試行した結果です。
ＣＷ用にしてあります。この程度のアンテナではＤＸは厳しいので国内コンテスト周波数で最良のＳＷＲになるようにしました。大事なアンテナ特性である利得、指向性は測定が難しいのでＳＷＲだけを頼りにアンテナを製作します。
２．コイルの設計と製作
コイルの設計はＭＭＡＮＡ−ＧＡＬで可能です。直径２６ｍｍの塩ビパイプを仮ボビンにしました。
線径１．０の線を１．０のスペース巻きにして、１．９ｕＨになるように巻数を計算すると、中途半端な巻数になりましたので、９回にするとＬ＝１．９３５ｕＨになります。
コイルの諸元は下図のようになりました。
塩ビパイプに薄いプラスティックシートを巻いておくと、コイルを巻き終わった後、パイプを抜き易くなります。
スペース巻にする為に、先に径０．９のテグスを巻いておきます。
６個分、５４回＋αを一度に巻き、４箇所をセメダインハイスーパー５で固定した後、パイプを抜きます。
切り離した後、測定器でインダクタンスを確認しておきます。
実際に作成したコイルのインダクタンスは１．９３ｕＨでしたので、エレメント長の最適値を再計算します。
下図がその結果です。
３．材料の調達
アンテナ強度、雨対策、重量等を考慮して構造を決定し、材料を決めますが、ベランダ設置の為、下記のような条件で構造、材料を決めました。
（１）外に突き出す構造物の規制がありますので、使用する時だけベランダに設置する。
（２）小雨程度は考慮するが雨対策はしない。
（３）風の強い時は使用しない。
（４）ブーム端で保持する構造とする。
（５）部品が外れて落下しないような構造になるよう心がける。
（６）耐入力電力＝１００Ｗ、とする。
（７）調整の手間を省くため、給電点インピーダンスを５０Ωとする。ただしバランは入れる。
さて、使用した材料ですが、全てホームセンターで調達しました。
外径８ｍｍのアルミパイプ： ９本
外径１５ｍｍのアルミ角パイプ： ２本
外径１２ｍｍのアルミ角パイプ： １本
１ｍｍ厚のアルミ板
４ｍｍビス、蝶ナット、普通のナット
４．アンテナの組み立て
（１）各部寸法（単位ｍｍ）
**各エレメント全長は２０〜４０ｍｍ長めに仕上げておき、調整時に延長しなくても済むようにする。**
（２）１〜３部分の詳細
ブームへのエレメントの取り付けは組み立て及び分解し易いように蝶ナットを使用します。
1．Ｄ１及びＲＦエレメントの固定方法
2．ＲＡエレメントの固定方法
3．コイル部組み立て
4．ブーム組み立て方法
ブーム全長は取り付け部を考慮すると２２０＋２０００＝２２２０となります。１ｍパイプ2本では不足ですので、下図のように12mmパイプで延長します。
1mパイプ2本をつなぐ
先端に12mm角パイプを追加して延長する
5．取り付け部の実際
私が使用している取り付け方法です。
これがベランダに設置してある土台です。アンテナ交換で１４MHｚから１２００MHｚまでQRV可能になっています。
４．アンテナの調整
利得、指向性を測定したい所ですが、測定器も設備もないのでSWR測定のみで我慢です。
SWRカーブで評価します。
コイルのＬ値を確定できれば、ほぼ調整は完了です。
高級な測定器を使って計っても、測定時のコイル周囲の状況等で誤差を０．１ｕＨ以下にするのは難しいものです。
ＳＷＲカーブを測定し、ＭＭＡＮＡ−ＧＡＬの結果と比較して、Ｌ値を確定する方法を取ります。
この時、ＳＷＲが下っていなくても問題ありませんがＳＷＲ＜５が望ましいでしょう。
1．組み立てが完了したら、なるべく周囲の影響を受けにくい場所に仮設置します。
2．２８．０〜２８．５ＭＨｚのＳＷＲカーブを取ります。
3．スペアナ、ブリッジ、アナライザー等を使用し、アンテナの同調周波数を測定します。
4．測定した同調周波数を最適化周波数にして、Ｌ値を最適化します。この結果が実際のＬ値になります。
5．現在のエレメント寸法、決定したＬ値でＭＭＡＮＡーＧＡＬで計算し、ＳＷＲカーブを出します。
6．このＳＷＲカーブと実測値のＳＷＲカーブが似たり寄ったりであれば、Ｌ値は確定です。
7．確定したＬ値で全エレメントを最適化します。
8．得られたエレメント長に合わせます。
9．ＳＷＲカーブを測定して、設計値になっている事を確認します。
＜実際の経過＞
同調周波数を測定する事を途中で思いつき、その後、実測値と計算値が良く一致するようになって、一気に調整が進みました。
（１）センター部は１ｍのパイプを2つに切断し、コイルを取り付けて、コイル間を計測した所、１０２５（１０３４）ｍｍになりましたので、再度寸法を訂正して最適化を実施。
（２）全てのエレメントを片側２５ｍｍ、全長で５０ｍｍ程度長めに先端部エレメントを切断してSWRを測定。
（３）２８．０〜２８．５MHｚの全周波数でＳＷＲ＝３．０以上。最良値は２８．０でＳＷＲ＝３．０でした。
（４）長すぎるエレメントを１０ｍｍずつ短縮していっても、最良値は２８．０＝１．７、２８．２＝１．３でこれ以上下がらず。
（５）何かおかしいので、簡易スペアナＧｉｇａＳｔ＋カップラーで同調点を測定したところ、２７．７５ＭＨｚでした。
（ＳＷＲ／アンテナアナライザーでも測定できると思います。）
（６）長めのエレメント長を使い、最適化周波数＝２７．７５として”Ｌ”のみをＭＭＡＮＡ−ＧＡＬで最適化。
（７）Ｌ＝１．９３となり、悪いＳＷＲカーブとも一致しました。
（８）このＬでエレメントの最適化を実施。
（９）エレメント長を短縮し、下記のような結果になりました。
アンテナの実測ＳＷＲカーブ
５．広帯域化
最初は２８．０から２８．６ＭＨｚをカバーするＣＷ・ＳＳＢ共用型で最適化を試行し始めたのですが、利得を確保するのが難しく、断念しました。利得は2エレフルサイズ八木アンテナ程度にしたかったのです。ダイポール＋αの利得で我慢できれば広帯域ＣＷ・ＳＳＢ共用型が可能です。
国内コンテスト周波数を含めた２８．０〜２８．１５がＳＷＲ＜１．５ですので、当初の目的は達成しました。短縮型のアンテナでは利得と帯域幅の確保が難しいのです。
コイルのコアに金属を使うとインダクタンスが減少しますので、アルミパイプをコイルの内側に固定してインダクタンスを小さくして２８．５付近に同調させる事ができれば、ＳＳＢ用として使えます。簡単に取り外しできる構造を検討しています。