d39  145.9MHz 8エレメントクロス円偏波アンテナ　　　　工事中　　　　　　　　　　再掲載　2022/01/14

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　円偏波アンテナ(circularly-polarized antenna) CPA

 「d13. 145.9MHz 6エレメント摂動励振クロスアンテナ」に2エレメントを追加して8エレメントにしたアンテナです。

ブームが約1m長くなりました。SWRは帯域内 1.2以下(地上高2mで測定)。                           　　　   ↑↑□12パイプを入れて継ぎ足した

シミュレーションではゲインが 0.91dBアップして 11.48dB (自由空間)になります。

145.9MHz 8エレメント摂動励振クロス八木アンテナ（左写真右側）　↑仰角ローテーターの取付部自作品          ↑価格約1万円、在庫不明

436.5MHz 14エレメント摂動励振クロス八木アンテナ（左写真左側）  ↑コスト約2500円                  ↑G-5500DCは仰角ローテーター用取付金具

                                                                                                                                                        ↑は別売り（付属していない）

↓↓　ここから下は参考資料です。作っても性能が出ない場合があります！(主に加工方法の参考です)　↓↓

d39.　145.9MHz 6,8,10エレメント摂動励振クロス八木アンテナのシミュレーション（工事中）   2021/04/22

           436.5MHz 14,16,18,20エレメント摂動励振クロス八木アンテナのシミュレーション

                                                                           （Perturbation excitation）

145.9MHz 6エレメント、8エレメントを個別に最適化してゲイン最大化したシミュレーションを行いました。                              2021/05/10 

01-1　145.9MHz 6エレメントのシミュレーション    (このアンテナ作っていませんので間違えがあるかもしれません)  

01-2　145.9MHz 8エレメントのシミュレーション（ゲイン最高）    

これは失敗作です。作らないでください。ただし作り方（工作部分）は他のアンテナを作るときに使えます。

                                                                                ↑　  テキストデーター(TXT)　　↑

下記の寸法等は作りながら変更しています。2021/05/16　下図のアンテナは作らないでください。性能がシミュレーション通りになりません。　　　　　　　　　

↑↑ 水平、垂直のエレメント位置、エレメント長が前後(左右)が入れ替わっています。見違えないようにしてください。↑↑

通常のクロスアンテナは水平アンテナと垂直水平が同じアンテナですが、ここでは性能最適を追求したので違っています。

1. ポリカーボネイト板（透明,白,黒 が可能）は「はざいや」で、寸法を指定（5×25×110mm）して購入しています。穴空けば自分で加工していま

　す。（穴加工等も依頼できる模様）

2. スペーサーについては「廣杉計器」（C-420-6）で購入しています。

3. エレメントの銅パイプはamazon又は「モノタロウ」で購入しています。（φ4×1000mm）

4. エレメントのアルミ棒は「アルミ専門店（(株)岩崎商店）」で、材質A5052B又はA5056B、φ4×2000mm（φ4×1000mmだと送料は安いがリフ

　レクター(Ref)は両端を継ぎ足す必要がある）を購入しています。純アルミ（A1070B等）は柔らかくて使えない。精度を出すためにエレメント中

　心から片側ずつ計って500mm以上のノギスがあるとよい（600mmノギスは中古品で1万円以下）

5. アルミ角パイプは近くのホームセンターで購入しています。

6. ブームは2000mmと615mmを接続しています。パイプ内に□12×200mmのアルミパイプを入れてエレメントの穴開け以外の部分をM3タッピン

　グねじ(M3×12)で各面を4カ所×2カ所ずつ固定してください。(エレメント付近は除く)

7. ブームのエレメント寸法位置測定にメジャースケール(コンベックス)を使う場合はエレメント区間寸法で無く、垂直、水平の各リフレクター    

　 (Refv,h)からの寸法で位置を決めてください。

8. ブームの両端末はブチルゴムテープ(NittoNo.15)等で雨水が入らないようにしてください。

9. ブームにポリカーボネイト板を取り付けるのにブームにM4タップを立ててM4なべネジ(M4×15+SW+W)で締め付けますが、M4タップが困難な

    場合はM4タッピングねじ(M4×15)も可能です。ただし同軸ケーブルが通る側はM4タッピングねじの先端が平らなものでパイプ内に出る長さは

    1mm以内にします。

9. ブーム及びポリカーボネイト板の穴開け加工はボール盤が必要ですが精度を出せれば電気ドリルも可能でしょう！（貫通の時の曲がりは不可）

10. ラジエーターの銅パイプと同軸ケーブルの接続部分はamazonでシリコンゴム（KE45T、100g）を購入して、周囲に充員して防水しています。

11. 各エレメントとスペーサー(ポリカーボネイト板周辺)とブームの接触部分は、接着剤「ボンド、ウルトラ多用途(クリヤー)」を塗ります。

12. 同軸ケーブルは3D-2V等ラジエーター(Ra)とリフレクター(Ref)の中間にブームの横に穴を明けて引き出してM-Rコネクターを取り付けて半田付

　けます。M-Rコネクターの半田付け部分はシリコンゴム（KE45T)で防水します。

13. 工作部分等々は製作終了後に写真を掲載予定です。

写真集 

  A1                        A2                                          A3                              A4           A5          A6             A7                 A8                    A9

A1:加工済のアルのミエレメント。　

A2:アルミのエレメントの中心はエレメントをニッパーで挟んで回し筋を付ける、その中心線ブラスとマイナス11mmにニッパーで挟んで回し筋

　を付ける、これでエレメントをスペーサーに差し込んだときに中心が分かるようになる。   

A3:エレメント先端部分はヤスリで面取りをする（先端の角にヤスリを45°に当てて左手で手前に数回まわしながら,右手でヤスリを軽く当てて向

　こう側に押す、その後サンドペーパーを当てて軽く磨く）　

A4:□15×2000アルミパイプに□12×200アルミパイプを少量の接着剤を付けて100mm差し込んむ。　

A5:□15×615アルミパイプを□12(100mm)を差し込んで接合面の両側約90mm点をM3×6タッピングねじで固定する。この時に□15×2000と

　□15×615接合面は隙間が無いようにする。　

A6:全ての穴(φ6,φ2.6等)加工が終わったら□15×2000と□15×615接合面付近をM3×6タッピングねじで固定する。

A7:約φ10穴空け加工は□15角をヤスリで削りポンチを打ち2.6mm,3.5mm,6mmとだんだん大きなドリルで穴を大きくする。

A8:φ6穴の様子。

A9:ステップドリルで約φ10にしてバリは取り除く。 

         A10                 A11           A12                      A13                         A14                            A15                                           A16 

A10:ポリカーボネイト板を穴空け加工する（透明が最良、白はケガキ線が見にくい）

A11:ブームに乗せた様子（ラジエーター付近）

A12:リフレクター(Ref)、ディレクター(D1～D6)の穴加工の状態。

A13:ラジエーターは518mmにニッパーで記しを付けて,金切鋸歯(幅1mm)で3mmほど切り込みを入れて90°に曲げる（90°に曲げたところが弱いの

　で輪ゴム等で添え木をして固定しておく）

A14:ラジエーター(Ra)の曲げた部分は半田付けするのでバリ取り不要。

A15:スペーサーの中央付近に接着剤を少量付けてブームのφ6穴に回しながら入れて両サイドの出を2.5mmにする。

A16: 両サイドの出が2.5mmにした状態。この後でエレメントを通してからM3タッピングねじで固定する。  

             K1                        K2                            K3                             K4                               K5                          K6                         K7

K1:給電部の同軸ケーブルの詳細。同軸ケーブルをブームに入れて下側をブーム側面から出しておく。

　芯線は約90°に2つに分けて,さらに芯線のより線を2～3本追加して片側をφ2mm程度に太くしておく、編組も2つに分けて約90°にする。 

K2: ブームの左上面と右下面を垂直エレメント(短)にする。ブームの左下面と右上面を水平エレメント(長)にする。水平エレメント(長)側を黒マジッ

　クで印を付けておく。

K3: 芯線側の1本を左上エレメント(垂直、短エレメント)に入れる。少し入れたところで左下エレメント(水平、長エレメント)に入れて、両方を根元

　まで入れる。

K4: 左側と同じ要領で右側の編組を入れる。

K5: 左右両方を確りと根元まで入れる。左右の細い銅線が接触(ショート)していないか十分に確認する。

K6: 左右それぞれを半田付けする。左右の細い銅線が接触(ショート)していないか十分に確認する。

K7: 同上拡大。半田が滑らかに流れているか確認する。   

                   K8                                          K9                                              K10                                       K11                               K12

K8: ポリカーボネイト板を2枚ずつ入れる。

K9: ポリカーボネイト板を1枚ずつ寄せて、次にもう一枚を寄せる。

K10: ブームにポリカーボネイト板をネジ留めする。

K11: 左側が芯線、右側が編組。

K12: 同上拡大。

              K13                      K14                K15                                      K16                                                                     K17 

K13:ラジエーター(Ra)完了。

K14: 同軸ケーブルをM型コネクターに半田付けする。

K15: 同上

K16:ラジエーター(Ra)全体写真。

K17:ラジエーター(Ra)だけのSWR特性。  

                    K18                                      K19                                      K20                                         K21                                     K22

K18: ディレクター(D1)～(D6)の取付。エレメントを中心に合わせて差し込み、M3×5タッピングねじで動かない程度に固定する。

　エレメントは垂直、水平、長さを間違えないように確認しながら行う。　

K19: ラジエーター(Ra)をディレクター・ブームに付けてネジ留めする。ラジエーターとディレクターの垂直、水平面を間違えないようにする。

K20: とりあえずのSWR特性。やや低い方が良くなっている。M型コネクターが多少影響しているかも。M型ではSWR値が約0.3悪くなる。

K21: SWRのデーター。

K22: 雨の掛からないところに収納した。 

       K23           K24                                    K25                                                                K26                                     K27                     K28

K23: 使う接着剤（ボンド、#05141、超多用途SU）と

K24: 一液型RTVゴム（KE45T）いずれもamazon。

K25: ポリカーボネイト板を一カ所外す。（エレメントが水平になるようにする）

K26: KE45Tを同軸ケーブルとラジエーター(Ra)接続部に充填する。

K27: このKE45Tは流動性がないのでφ2mmぐらいの棒で隙間無く充填する。

K28: ポリカーボネイト板を元に戻してネジ留めする。 

                K29                                  K30                            K31                                                                K32

K29:K30:K31:各エレメントとブーム、スペーサー及びポリカーボネイト板、各ネジ頭等々は接着剤で雨がブーム内に浸透しないように塗布する。  

K32: 同軸ケーブルの出口付近、コネクターの半田付け付近をEK45Tで防水する。アンテナの総重量 1.6kg（軽い！）　オスカーハンターは4.6kg 

                       K33                                          K34                                                K35                                                    K36

K33: K34: K35: K36: 測定用同軸ケーブルを50Ωで校正して最柊的なSWR等の特性。SWR最低点が143.3MHzになっている。

なおブームに付いているM型コネクターから給電点までは3D-2Vが0.395mあるので測定ケーブルだけで校正しても意味ないかも！ 

シミュレーターでエレメント長や給電点長を2～3mm変えてもこれだけの変化はしない！　　もう少し要検討！                                               

 2021/05/28                      L1                                                                            L2                                                               L3

L1: 測定模様　測定周波数：145.900MHz　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

L2: 前回作ったold8エレメントクロスアンテナ、シミュレーション値:ゲイン 11.48dBi,AR1.5、実測:1回転平均値39.0dBμ,AR6.0dB

L3: 今回作ったnew8エレメントクロスアンテナ、シミュレーション値:ゲイン 12.55dBi,AR1.8、実測:1回転平均値41.0dBμ,AR8.6dB

ここまでの結果

新旧の比較では、ゲインはシミュレーションでは新が1.07dB多いが、実測では2.0dB多くなった。ARは共に悪い。

2021/05/29    L4                                    　　　　   L5                                       L6                                     L7                                 L8

L4: オスカーハンターを近くで見ると大きくて重い！、12エレメント、4.6kg,4m長、ここで作った8エレメントクロスは1.6kg、3.2m長、

L5: オスカーハンターのSWR特性、帯域が広く145.9MHz SWR1.18 (電波測定状態にて)

L6: オスカーハンターの測定、360°の平均値：41.6dBμ、AR6.6dB　

L7: 新8エレメントを共振周波数の143.3MHzで測定したらゲインは前日データーより少し低下したがAR2.5となった。

L8: 新8エレメントをゲインを145.90MHzで測定したらゲインは前日より低下して38.2dBμとなった。

・考察

1. エレメント長、エレメント間隔等をTXTと確認したが間違いは無かった。 

2. アンテナゲインは①オスカーハンター、②新8エレメント、③旧8エレメント(8ele=6+2)の順になっている。

3. アンテナゲインは①オスカーハンターと②新8エレメントの差が3.4dBとなった。

4. ①オスカーハンターのカタログ値(12dB)14.14dBiに対して②新8エレメントは8.6dBi10.74dBiとなった。

                                                      (12dB)14.14dBi。8.6dBiを10.74dBiに修正)2021/07/14

5. ②新8エレメントの共振周波数がシミュレーションと実際が大きく違っているのは、過去にも中心周波数より高い方で抵抗成分とリアクタンス成

　分が大きく増減している場合にでる現象である。（幽霊が出た！と）この原因については不明。②新8エレメントをMMANA-GALでシミュレーシ

　ョンすると「エラー」と出るのでどこかで適合しない設定がある模様。

　シミュレーションのゲインを最大にするとこのようなことになることがある。

6. ①オスカーハンターの軸比については、マッチング部分+位相遅延部分を全て新規に作ったので位相ケーブル長を調節すれば3dB以内とすること

　が出来ると考えている。今回はこのままとする。

7. 今回の測定の場所の環境が庭木の新緑が多く出ていて測定に影響を与えている可能性がある。

8. また、28日と29日で②新8エレメントのゲインが4.10dBμと38.2dBμとなっていて差2.8dBとなっている。

　一般的にはこの程度の誤差は良く出ることだと思っている。

9. 2021/05/31にAO-7Bのビーコン(145.972MHz)を聞いた状況では、ほぼ天頂でS9(ノイズS6)となって従来の6エレメントよりは強くなっている

　感じはするがAO-7Bが変化している可能性もある。(昨年は145.9705MHzだったが今回は145.972MHzになっていた)　

10. 比較的安定していると思われるEO-88のBPSKビーコンで確認予定。(タワー、アンテナを移設中でQRT 2021/06/02～22)22日に移設完了。

電波伝搬特性 2波モデル シミュレーション　　（株）サーキットデザイン社のホームページより算出した。

                                                                                          　　 設定条件               　　　　　                     145.9MHz　

上記のシミュレーションでは42.8dBμ、実測値(38～41dBμ)に直線偏波と円偏波の変換効率損の3dBを加えると41～44dBμとなってほぼ一致する。

                  435MHz                          1280MHz                 145.9MHz   送受信高20m　　     435MHzは25m以上　     　1280MHzは60m以上

                                                                                                                                                              (↑↑入力-31dBm↑↑) 

周波数が高くなるとデットポイント間隔が狭くなる。送受信アンテナの高さが高くなるほどデットポイント間隔が狭くなる。 

測定はデットポイントの無い平坦な距離で測定する必要がある。

上記は（株）サーキットデザイン社のホームページより算出した。 

1. 145.9MHz 6,8,10エレメント摂動励振クロス八木アンテナのシミュレーション 　エレメントはφ4アルミパイプも可

　　　  　　↑6エレメント↓　　　　　　　　　　　　　　↑8エレメント↓　　　　　　　　　　　　　↑10エレメント↓ 

　　　　　以前に作ったもの       　　　　　　　　下記で作ってます。良いです。　　　　　　作っていません。

   　          ↑バックからフロントを見た図　　　　　（ラジエーター（Ra）部分拡大図）　　　　　↑フロントからバックを見た図（参考）↑

2. 436.5MHz 14,16,18,20エレメント摂動励振クロス八木アンテナのシミュレーションデーター

　          ↑ 14エレメント                           　↑16エレメント    　                       ↑18エレメント   　                          ↑20エレメント

20エレメントだとブームが長くて強度を保つのが困難かも！、それなら14エレメント×2スタックの方が約3dBアップで簡単かも？

                                                                                                  おわり