カテゴリー: アンテナ

MATLABで電波伝搬シミュレーション(移動運用編)

最近は、新型コロナの関係でなかなか移動運用に行けませんが、移動運用に行った際に目的とする場所と通信できるかどうかあらかじめ確認できると助かることがあります。そのため、今回はMATLAB でシミュレーションしてみることとしました。(MATLAB R2020bを使用)

MATLAB は各種の科学技術のシミュレーションができるツールですが、今回の電波伝搬シミュレーションは、MATLAB とアンテナ関連のシミュレーションを行うことができる Antenna Toolbox を使用しました。

Antenna Toolbox はアマチュア無線用ではなく、レーダの設計や衛星通信、さらには5G携帯電話のサービスエリア計算などを想定されて作られており、それらへの応用例が多いです。しかし、アマチュア無線でもそのまま使えますので、今回はアマチュア無線の移動通信用シミュレータとして使ってみました。

今回の例では、これまでに何回か移動運用を行っている滝知山展望台から西方向へ430MHz FMで通信を行うことを想定します。これまでは、焼津市より西との交信が難しいことが多かったので、浜松市と通信ができるか確認してみます。

まず、送信ポイントを滝知山パーキングを設定します。出力は10W、10mHの所にダイポールアンテナ相当のアンテナを立てます。

滝知山展望台

次に浜松駅前(仮)に20mHのアンテナを仮定します。実際にはこんな所にアンテナは立てません。

浜松市(浜松駅前)

MATLAB で電波の伝搬損失を計算します。

送信アンテナと受信アンテナを設定し、伝搬損失を計算。通信は無理であるという判定なので赤い線となっている。

伝搬損失計算をした結果、受信点までの距離は126.8km、 受信点の信号強度は-120.7dBm となり、-100dBmまでの受信が可能であるとすると、20.7dB足りないという結論になります。間にある牧之原台地の影響が大きいと思われます。

その結果、アンテナゲインが21dB以上(実際には余裕を含めて30dB程度)必要だという結論になります。これを元にアンテナを選ぶ必要があります。また、伝搬経路の選択(富士山での反射)なども検討する必要があります。下の写真は滝知山展望台の風景です。

今回のシミュレーションは初歩的なシミュレーションとなっていますが、MATLAB Antenna Toolbox は非常に高度なシミュレーションができます。今後はさらに高度なシミュレーションも紹介して行きたいと思います。

短いEスポ発生時間にも間に合う組み立てが簡単な50MHzデルタループアンテナ

最近、50MHzのEスポの発生が続いていますが、コンディションがいまいちなのか、Eスポの継続時間が短いことが多いですね。

そのため、移動運用の際にセッティングが終わりいざ交信という時に、Eスポが終わっていたということも珍しくありません。

今回のデルタループアンテナはアンテナ本体を数分程度で組み立てられ、ポールは釣竿、台はカメラ用三脚を使い、こちらも数分で組み立てられられます。

そのため、いざという時にチャンスを見逃すことも少なくなります。

また、三脚の開きが広いので、ある程度の強風でも使うことが可能となっています。興味がある方は、是非ためしてみてください。

50MHz用デルタループアンテナ

アンテナシミュレータによるアンテナ設計

今までアンテナの設計は、自作ソフトやフリーのモーメント法ソフトを使っていましたが、単機能であったり、アマチュアバンドしか計算できないなどの制限がありました。今回、アンテナシミュレータを購入しましたので、各種のアンテナ解析が簡単に行えるようになりました。

今回は、一番簡単なV型ダイポールアンテナの解析を行っている所をお見せします。

下の写真は、21MHzV型ダイポールアンテナの設計をしているところです。給電点インピーダンス、アンテナ電流、3Dアンテナ指向性などの計算を行っています。その結果、V字の角度の変化によるインピーダンス変化が簡単に計算できました。

このソフトはMATLABですが、まだまだ足りない機能もあります。今後は、足りない機能をMATLAB上で自作していく予定です。

MATLAB上で動作するアンテナシミュレータ

FT817用3.5MHz内蔵ホイップアンテナ?

移動用アンテナとしてMFJ-1899Tを手に入れました。カタログには、3.5MHzから144MHzまで使えると書いてあります。

ならば、3.5MHz FT817の内蔵ホイップが成立するのではないかと思い、使ってみました。

1.5mのロッドアンテナ, 5W出力で、3.5MHzなんて無謀だとお叱りを受けそうですが、やってみました。

結果ですが、案外あっさりと交信できました。特に、レポートも悪くなかったので、コンディションが良ければ何とかなりそうです。

なお、カウンターポイズは付けています。

写真の都合上、ロッドアンテナは、縮めてあります。

HF帯モービルホイップの一工夫

自宅のHFアンテナにモービルホイップを使っている人も多いと多います。アースの工夫も大切ですが、今回はエレメントの一工夫を紹介したいと思います。

HFモービルホイップの調整をしている時、エレメントを切らないといけない時がありますが、この切る作業が非常に大変で嫌になります。また、切ってしまうと後戻りできません。

そこで、車で走行しない前提で銅パイプでエレメントを作る方法を紹介します。

アンテナは、ダイヤモンドのHF80CLシリーズです。このアンテナエレメントは直径3mmなので、この径の1m長の銅パイプをDIYショプで買って来ます。

この銅パイプに電工用の1.6mm電線を電工用圧着工具で圧着します。後は、ニッパなどで長さ調整します。

簡単ですね。銅パイプは、220円くらいで入手できますので、お財布にも優しいです。

くれぐれも車に付けて走行しないでください。また、切りっぱなしだとコロナ放電をする場合があるという情報が寄せられました。ハイパワーで運用される方は注意してください。

私の場合は、FT817NDでの運用なので、問題は発生していません。

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短波放送の受信感度を大幅に向上させる

前回、FT1Dで短波放送を受信したループアンテナの受信感度を大幅に向上させてみます。

ループアンテナの受信感度を上げるには、アンテナを共振回路にする方法があり、今回はアンテナチューナを使ってみました。

使ったアンテナチューナは、JA7QIL局開発品です。詳細はWebで調べることができます。

感度としては、51のシグナルが59まで上昇しました。また、21MHzでは海外の局も強力に入感していました。移動運用の際、HFのコンディションをアンテナ設置前に確認するのに便利だと思います。

アンテナチューナの調整が少し面倒なのが欠点です。

FT817に接続した時の写真です。

FT1Dで短波放送を受信する

前回は、ID51でAM放送の受信をしてみましたが、今回は同じアンテナを使って短波放送を受信してみました。

FT1Dをお持ちの方もなかなか短波放送を受信されていないと思いますので、是非チャレンジしてみてください。

受信テストの結果、外で受信すれば十分実用になることがわかりました。

短波放送を受信される方は少ないかもしれませんが、海外に行って災害や事件に巻き込まれ、インターネットが使えない場合、短波放送は情報を得る有効な手段になります。

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ID51でAM放送を受信する

ID51は、AM用の内蔵バーアンテナがありません。そのため、144MHz用ホイップアンテナを付けてもうまく受信できません。

災害発生時など、AM放送を受信したい時に受信できるように、ループアンテナを付けてみました。

このループアンテナは、廃棄したミニコンポに付属していたものです。また、BNCコネクタとSMA・BNC変換コネクタは、秋葉原で買ったものです。ループの大きさは縦10cm、横12cm、8ターンとなっているので簡単に自作できると思います。

実際に受信テストをしてみましたが、十分な感度がありました。興味がある人は、試してみてください。ただし、送信はできませんので注意してください。

このループアンテナは、別の使い道もありますが、それについては、別途報告します。

 

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430MHzヘンテナを作ってみました。

430MHzのヘンテナを講習会で製作しましました。自宅で使用実験しています。以外と指向性が強く、取り付け方法を試行錯誤しています。このアンテナもJR1OAO局開発品です。

製作中のヘンテナです。
製作中のヘンテナです。

シュペルトップ部分の製作です。銅箔を使っています。
シュペルトップ部分の製作です。銅箔を使っています。

使用風景です。養生テープで仮止めしています。
使用風景です。養生テープで仮止めしています。

430MHz移動用破れ傘アンテナ

カメラの一脚に取り付けた破れ傘アンテナです。
カメラの一脚に取り付けた破れ傘アンテナです。

430MHz用の破れ傘アンテナです。エレメントの長さが16cmと非常に小型で持ち運びに持ってこいです。格納した時のアンテナ部の長さが約20cmであり、無線機、バッテリーとバックに入れて旅行に持って行けます。

小型ながら飛びも良く、自宅でも使っています。欠点があるとすれば、ラジオアンテナとしては感度が悪いことぐらいです。

このアンテナは、JR1OAO局の開発品です。