ツェップ型アンテナのマッチング回路に使用するコイル(L)とコンデンサー(C)の値を探って見ました。

苦労して磨いたローラーインダクタ(40μH)とOMさんに頂いたタイトバリコン(100pF)を使い、簡易ベンチLC(LとCはそれぞれ可変可能でアンテナ部分は5kΩの抵抗で作った模擬ツェップ型アンテナ)を作り、ツェップ型アンテナのLC値をnanoVNAのスミスチャートとSWRを見ながらの作業です。

画像1

 

↓ SWR1.00 SMITH 50.1Ω 136nF

画像2

↑ SWRは分かるとして、私の勉強不足の為でSMITH(スミスチャート)の見方が良く分かりませんが、136nFの意味は単位がFだからコンデンサーの容量性リアクタンスを示しているのかも。スミスチャートの下半分が容量性なので、上半分の誘導性(H)に変わる瞬間の位置がアンテナの共振点なのかも。

取り敢えず、スミスチャートが50.0Ωになるように、SWRが1.00になるように、ローラーインダクタとバリコンを調整してみました。

 

この簡易ベンチLCでの試行錯誤の結果、私が得たLC値は(画像2の時)

周波数:3.55MHz
コイル(L):20.7μH
コンデンサー(C):87.4pF

 

計算上のLC値(Cが同じ場合)は
(計算はゲルマラジオの試作工房さんのLC共振周波数の計算のページで行いました。)

周波数:3.55MHz
コイル(L):23.0μH
コンデンサー(C):87.4pF

 

う〜ん。計算上のLと比べると私の値が少ないですね。でもアマチュア的(私的)には、おおよそ同じ値になりました。

以前、14MHz用のツェップ型アンテナを自作した時、SWRはコンデンサーの値を変えずに、コイルの値を調整した方が低くなりました。それを再確認出来ればと思い、この簡易ベンチLCを作りました。さいたまハムの集いで手に入れたローラーインダクタは、これを試すには打って付けです。

 

次は、コンデンサーの値を固定(少な過ぎ、適正値、やや多い)して、コイルの調整でどれだけSWR(黄色)が下がるのかを比べてみます。(画像3から画像5)

画像3 コンデンサー 53pF(少な過ぎる)
SWR 2.74 SMITH 129Ω 1.56nF

画像4 コンデンサー 87.5pF(適正値)
SWR 1.00 SMITH 50.0Ω 4.20nH

画像5 コンデンサー 100pF(やや多い)
SWR 1.30 SMITH 38.2Ω 67.3nH

コンデンサーが目標周波数(3.55MHz)に合った適正値(87.5pF)から外れると、画像3と画像5の様に、いくらコイルで調整してもSWRは良くなりません。と私は思います。

 

適正値と表現していますが、これは私が作った簡易ベンチLC上での値です。実際に自作するツェップ型アンテナのマッチング回路に使用出来る値とは限りません。

 

今回、nanoVNAの画面をじっくり見て分かった事は、スミスチャートのHは誘導性、Fは容量性を表している様です。なので単位がHからF、またはFからHに変化した瞬間がアンテナの共振点なのかなぁ。と思います。

その共振点に加えてスミスチャートで表示するオームが50.0Ωになれば自ずとSWRも1.00となり、マッチングが取れた状態だと思います。

さいたまハムの集い2019に行き、ジャンクコーナーに出品されていたJRC送信機から外した可変コイル(ローラーインダクタ)を、販売開始時間直後に購入。

家に持ち帰りLCRメーターで測定すると、最大値だと思われる約40μHを示すだけで変化しませんでした。

 

それで、分解してコイルを磨く事に

↓ 購入時のローラーインダクタ

↓ メンテ完了のローラーインダクタ

 

↓ 真っ黒コイルをネジザウルスリキッドで、黒い物質(錆?)をある程度落とした画像。(この場合、ネジザウルスリキッドの使用が適切かは分かりませんが)

↑ 左のコイルも処理前は、右のディスク状の金属と同じく真っ黒でした。

 

↓ 真っ黒部品をネジザウルスリキッドで処理した後、金属みがきクロスで念入りに磨いたらピカピカになりました。

 

↓ 使用したネジザウルスリキッド(画像のリキッドは未使用品)と金属みがきクロスです。

本日、やっと届きました。三週間も待たされて熱が覚めそうでした。

 

先月、10月17日の夜にeBayでNanoVNA(eBay item number 133112732589)を注文したんですが、eBayの利用は初めて、中国からの発送も初めてで本当に届くのか心配でした。それに追跡出来るのかも心配で、スマホにeBay、17TRACK、日本郵便のアプリをインストールして追跡していました。

↓ これは日本郵便のアプリで追跡した時のもの。

 

↓ シールドの出来が良いので驚きました。YouTubeで見たシールドはどれも簡単な物で、メイドインチャイナだから仕方ないと思っていたんですが、これなら普通にいいですよね。

 

↓ キャリブレーションを済ませて、自作した14MHzのツェップ型アンテナのSWRと謎のスミスチャートを測定して見ました。(※ 謎のスミスチャートとは、私がスミスチャートを理解出来ず謎だからです。)

黄色がSWR、緑色はスミスチャート。

先日、スイッチング式のUSB電源ポートからのノイズが酷く交信出来ない事態になった(その時の投稿はこちら。)ので、シリーズ式の安定化電源キットを利用してスマホ用充電器を作る事になりました。

 

しかし安直な考えで始めたせいで

やっとの思いで作ったのに肝心の「スマホに充電出来ない!」になりました。

 

ググってみると、USB端子のD+とD-の扱い方が肝の様です。

それらの端子の電圧をスマホがチェックして、接続された物がパソコンなのか専用充電器なのかなどを識別しているらしいです。

ググってみて私が選んだ方法は、D+とD-を200Ωの抵抗で接続するやり方です。

↓ 今夜は200Ωの抵抗が無いので、D+とD-を短絡させてiPhone SEに充電出来る事を確認しました。

 

一夜開けて。ヤナイ無線さんで200Ωの抵抗を購入したので、その抵抗をD+とD-の間にハンダ付けしました。↓

↑ 緑色のUSB用変換基板の番号1と4は実際のピン配列とは逆になっています。私が逆に付けてしまったのかなぁ?

結果、iPhone SEのバッテリー残80%位に充電した所、約0.7Aの電流が流れていました。これが普通充電、又は急速充電なのかは分かりませんが、その辺はどっちでも良いので、これでスマホ用充電器完成とします。

 

↓ 愛車の軽トラに取り付けました。

早速、最寄りのホームセンターまでの往復中に、発熱具合をチェックしました。すると予想以上に発熱しています。親電源が走行中のバッテリーなので電圧が14V以上、この電圧を5Vまで降圧させる為でしょから仕方ないですが。これからは寒くなるので良いですが、真夏の炎天下ではファンが必要かも。

 

↓ ちなみに、今回利用したキットは秋月電子の大容量出力可変安定化電源キットLM338使用放熱器付最大5Aです。

※ この画像は秋月電子のサイトからコピペしました。

他必要なアルミケースやヒートシンク、ユニバーサル基板、USB用変換基板などはヤナイ無線さんで調達しました。

 

【追記】
↓ 数日運用してみました。スマホやモバイルWiFiが充電中の場合、ヒートシンクの端で温度が47°Cになり、三端子レギュレターがある中央部は手で触って居られない殆ど発熱します。

どうしよう?

モービル交信時(スケルチが開いた時)にピークでS9まで振れるのに、相手の変調がノイズ(ガサガサ音)に埋れて殆ど聞き取れなく交信にならない事が多くありました。

 

その症状は

↓ 次の画像はガサガサ音が酷い時にSCOPE作動させた状態です。バンド内全域に入力信号がある様になっていますがスケルチは閉じたままで無音です。

↑ この状態で交信が始まり相手の入力信号があると、スケルチが開いて酷いガサガサ音が相手の変調を潰してしまいます。

 

その原因は

↓ カー用品でお馴染みのUSB電源ポートでした。

↑ そのメーカー名と型番は伏せます。知りたい方はこの画像から推測して下さい。

 

別にこの製品を悪く言いたい訳では無く、無線運用しなければ便利な製品です。

ただモービル運用には害になったと言う事です。リグはFTM-400XDHなので2mと430以外での害は未確認です。

 

↓ USB電源ポートへの電源供給を切ったら、バンド内のノイズは消えました。

 

使用画像が2mになっている理由は、430より2mがより再現しやすく害が酷いからです。