d.45. CubeSat,PocketQube用 逆F型給電アンテナの検証（435MHz帯/145MHz帯用） 工事中 2025/12/10 JA1CPA
2026/01/15
この逆F型アンテナはMMANAでは正常な動作をしませんでした。理由は給電点に対して不平衡回路で、さらにエレメントとグランドが極端に近いためなのかと思っています。従って下記の検証はKKDです。（経験と感と度胸 ⇒ 経験とデータによる仮説）K D K へ。2026/01/21
とりあえず名称を渦巻アンテナとします。（給電は逆F方式です）
プリント基板は手書きしてエッチングしています。プリント基板アンテナの最大のメリットは、エレメントの寸法や形が安定することです。
逆Fアンテナの原型はここに掲載しています。
A. PocketQube用アンテナの検討（5×5×5cm、435MHz帯）
1. プリント基板を使った 435MHz 1/４λ渦巻モノポールアンテナの試作 2025/12/31
⇧50×50×50mmの銅板ケース 1/4λ渦巻モノポールアンテナ（135mm, 短縮率：0.780523 2025/12/31
プリント基板はガラスエポキシ樹脂 (FR4,1.6mm厚) 片面基板 (約□40mm) ケースに密着しています。パターン幅約2mm,長さは約135mmです。
SWRはバッチリと出ましたが！電波は出るか？
プリント基板がフェノール樹脂 (FR1,1.6mm厚) 片面基板の場合はアンテナとして動作しませんでした。
2. 435MHz 3/４λ渦巻モノポールアンテナの試作 2026/01/05
3/4λ渦巻モノポールアンテナ（304.5mm, 短縮率：0.59438） 裏面 1/4λ ３/４λ 2026/01/05
プリント基板はガラスエポキシ樹脂 (FR4,1.6mm厚) 片面基板 (約□40mm) 、裏面にプリント基板はガラスエポキシ樹脂 (FR4,1.6mm厚) 片面基板 を接着しています。
エレメント長（外周）：304.5mm（3/4λ=512.29mm）、短縮率：0.59438、給電点：19mm（GND点より）
SWRの帯域も広くて□50mmケースに取り付けても変化は僅かです。
逆F型給電はループの外側が簡単なのですが、まともに動作しません。内側から給電します。 SWRはバッチリと出ましたが！電波は出るか？
この大きさで調整すれば145.9MHz 1/4λ渦巻モノポールの可能性もあります。ただしエレメント長が短いので電波は弱いでしょう。
3.室内で仮電測をしました・・・ が残念な結果です！ 2026/01/06
室内における仮電測結果：ケース：□50mm、437.5MHz 室内約4mで仮測定しました。 2026/01/06
3/4λ渦巻モノポールアンテナ：7～15dBμ （上左写真、総延長304.5mm、SWR1.2）マッチングはバッチリだけど電波が出ない！
1/4λ直線モノポールアンテナ：25～35dBμ （上右写真、長さ192mm、SWR1.9、ケースが小さいのでアンテナは長くなる）
ほぼ20dB以上の差が有るのでこれ以上やっても無駄？かも！
ちなみに1/4λ展開式モノポールアンテナが展開しなかった時のレベルは展開した時に比べて約20dB低いデータが有ります。
従って3/4λ渦巻モノポールアンテナは1/4λ展開式モノポールアンテナが展開しなかった時のレベルに等しい感じです。
なお、CubeSat（10×10×10cm, 435MHz）は同じ室内条件では20～30dBμでやや弱い状態でした。
従って435MHzでは出来るだけ大きく（□80mm）すれば、展開式のアンテナとほぼ同等に出来そうです。（ただし145MHz用はかなり弱くなる）
アンテナのパターンとグランドとの間に空間が必要なようです。
4.スペーサーを入れてアンテナ部分を5mm浮かしました ! 2026/01/12
室内における仮電測結果：ケース：□50mm、435.250MHz 室内約4mで仮測定しました。 2026/01/12
1/4λ渦巻モノポールアンテナ：32～38dBμ （上左1写真、周波数調整でパターンを赤矢で切った。 総延長144mm(短縮率0.8357)、435.250MHz SWR1.11） プリント基板はガラスエポキシ樹脂 (FR4,1.6mm厚) 片面基板 (約□40mm) に5mmスペーサーを介して0.2mm銅板(□45mm)を張り付けました。
1/4λ直線モノポールアンテナとほぼ同等のゲインとなったようです。（逆F型給電）
1/4λ直線モノポールアンテナ：33～37dBμ （φ2mm銅棒、総延長179mm、435.250MHz SWR1.2）
5. 1/4λMP、1/2λDP、□36mm渦巻MP1、□40mm渦巻MP2を取り付けて電測しました ! 2026/01/15
⇧写真1 ⇧図1 ⇧図2 ⇧写真2 ⇧写真3 2026/01/15
写真1：□50mmの0.5t銅板箱の4面に1/4λモノポール、1/2λダイポール、□36mm渦巻モノポール1、□40mm渦巻モノポール2を取り付けました。測定ケーブルを含めてお互いに影響しますが、SWRは1.5以下です。測定周波数:437.1MHz（437.0MHzは混信有り）
渦巻アンテナ1.2.の給電点はGND点から約5mmです。2026/01/21
図1：1/4λモノポール、1/2λダイポール、□36mm渦巻モノポール1、□40mm渦巻モノポール2の順に測定しました。
図2：□36mm渦巻モノポール1、□40mm渦巻モノポール2だけを再測定しました。（1～2dBの変動誤差は有るようです）
写真2：送信用6エレメント八木アンテナ（垂直偏波）
写真3：受信アンテナ、右側のモーター部分が回転する。（2階ベランダに設置）
測定：1.2mh 6エレメント八木アンテナから 437.1MHz垂直偏波を送信して、4mh,約10m間隔で今回作った各アンテナを1回転/分程度の速さで
1回転し受信レベルを測定しました。
発信機はアンテナアナライザーAA-1400を使って-20dBm程度で出力し、受信機はIC-R8600+VR-71（レコーダー）で0～5vを記録しエクセルでdBμ変換してグラフにしています。
2026/01/15
測定結果： 1/2λダイポール ・・・ （51dBμ） ＋2dBμ
1/4λモノポール ・・・ （49dBμ） 0dBμ（基準）
□40mm渦巻モノポール2（44～43dBμ） -5dBμ
□36mm渦巻モノポール1（41～39dBμ） -8dBμ 2026/01/18
考察：
1. 筐体の大きさに影響しない1/2λダイポールが最良です。筐体が無ければダイポールのインピーダンスは75Ω付近でSWRは1.5程度になりますが、□50mmの筐体が有るのでインピーダンスは55Ω程度に低下してSWR1.2以下となっています。
2. 次に良いのが1/4λモノポールで1/2λダイポールより2dBほど低くなっていますが、筐体が小さい影響が出ている模様ですが誤差の範囲だとも言えます。（エレメント長は175～200mmと長くなる）2026/01/18
3. 次に良いのが□40mm渦巻モノポール2で1/4λモノポールより5～6dB低くなっています。アンテナ展開機構のリスクは回避できますが5dBはやや大きいか、地球局がハイゲインアンテナであれば問題ないと思います。偏波面の変化に強そうなので総合的な電測が必要です。
なおゲインアップには①5mmギャップを大きくする。②面積を大きく(50mmギリギリに)等でほぼ1/4λモノポールに近いゲインには出来そうです。（モックが来てから検討します。□100mmのCubeSATは1/4λモノポールと同等に出来そうですが詳細は別途、欲張り検討をします）
4. □36mm渦巻モノポール1はかなり無理をしている感じで□40mm,5mmギャップが限界ではないでしょうか。
「欲張り検討」：渦巻モノポールの巻き数を3～4回にすると長さ的には、145.9MHzの1/4λと435MHzの3/4λになります。これを逆F型で給電して
1給電ケーブルに出来ないか？欲張りです。（300/145.9/4×短縮率=300/437.7/4×3×短縮率≒420mm程度、誘電率はガラスエポキシ樹脂基板と5mm空間で1.5程度になり、短縮率=1/√1.5=0.82程度らしい！、インピーダンスは3倍？(30×3=90で共にWR<2）、□100なら検討価値有りか？
その他の説明・・・
1. 上記グラフのレベルが 0dBμ 付近まで落ち込んでいる部分は受信アンテナのSMAコネクターを外して受信アンテナを切り替えている部分です。
本来なら 0信号なので-25dBμ以下になりビート音も聞こえなくなるはずですが、音は十分に聞こえています。これは送信波が直接受信機に入っているようです。アンテナからの受信レベルとの差が大きいので問題ないと考えています。（一般的にアマチュア無線機は電波がケースの外から十分に入って来るようです） 2026/01/15
2. 1/4λモノポールの長さですが、考察 2. で（エレメント長は175～200mmと長くなる）と書きましたが □50mmケースの4面にアンテナを張り付けて測定ケーブル（RF174×2m長）を4本付けた場合は約175mm ぐらいになります。GND（□50mmケース）が大きくなった感じです。
なお, 測定ケーブルは1/2λ×短縮率×整数倍にしています。 GND側の高周波は最短距離を通って最遠端へ行き、1/4λに不足するときはエレメントを長くして共振させて50Ω近くにしているようです。（アンテナは生き物です？！） 2026/01/18
6. ガラスエポキシ樹脂基板 (FR4,1.6mm厚) の加工とエッチング ! 2026/01/15
ガラスエポキシ樹脂基板 (FR4,1.6mm厚) の取扱いはやっかいです。
基板には水を付けて金鋸(カナノコ)で切ったり穴あけした時の切粉が散らないようにしています。切粉が手に付くとチクチクすることが有ります。また基板の切断面がチクチクと痛いことが有ります。
加工するときは風の無い屋外で基板には水を付けて切ったり、切り口や角をヤスリまたはペーパーなどで滑らかにしておくと良いでしょう。
特に切粉は絶対に吸い込んだりしないで、手に付いたり衣類に付いたりしないようにします。食品用の薄い手袋が必要です。切粉は屋外水道蛇口でそ～っと水に流して自家用浸透桝に入れています。切断には少し大きい金切りばさみでも切れます。キリ粉が出ないので良いと思います。
プリント基板のパターンは2mm以上の直線が多いので手書きしています。amazonで「油性マーカー 油性ペン 太字2.0mm 多用途対応 黒色防水で脱色しにくい 便利で実用的 (黒 3本セット)」と表記された物を使っています。超速乾性で3回ぐらい上書きしています。
細い線の場合は Gペン を使って「マジックインキ、補充液」を付けて手書きします。
「油性マーカー」の除去には「ふきとり&うすめ液」(amazon)は全くダメです。「高力ボルト 消しペン ラインマーカー用」は綺麗に取れませんが半田付けする部分ぐらいは取れます。目の細かいサンドペーパー(#400程度)で削って(磨いて)も良いでしょう。2026/01/18
プリント基板のエッチングに使う塩化第二鉄液は劇物指定はされていませんが、取扱いには十分な注意が必要です。屋外水道、食品用の薄い手袋、防眼鏡、割り箸、即水洗体制、処理剤使用・・・等々。昔々は固形物を薬局で買っていましたが、
今は液体がamazon（ゆめ画材腐食液 塩化第二鉄液 500ml ボトル）で購入できます。
素手や肌に付くと中々取れません。特に衣服は落ちません。
エッチングは外水道の有る屋外で行います。（冬は厳しい！）
ポリバケツに40～50℃のお湯を入れて、塩化第二鉄液を２重にした厚手のポリ袋にいれて、エッチングする基板を入れてポリバケツのお湯に入れます。基板を2枚以上入れた時はエッチング面がお互いに張り付かないようにします。
10～15分ぐらいで銅箔は落ちるでしょう。10分過ぎたら割りばしで取り出して銅箔が完全に落ちているか確認します。何枚もやって銅箔が落ちるのに15分以上かかるようになったら、塩化第二鉄液をつぎ足しします。
エッチングする基板を取り出したら、直ちに十分に水洗いして水分を取って乾燥させます。
なお Sunhayatoで「感光基板製作入門キット」も売っていますが、基板（感光基板）に限定されていたり、透明フイルムの印刷がうまくゆかなかったり、感光や現像がうまくできなかったりで、出来たためしがありません。hi
7. 「欲張り検討」：渦巻モノポールの巻き数を3～4回にすると長さ的には 145.9MHzの1/4λと435MHzの3/4λに! 。2026/01/17
残念ながら153.0MHzの次は425.46MHzとなって、153.0MHは低く（長く）、425MHzは高く（短く）する必要があり両方を満足する長さには出来ないようです。右側の数字は各周波数のデップ点の値です。もう0.5～1mmも長くすれば1200MHzではそのまま使えそうです。
基板は□40mm、ガラスエポシキ樹脂、片面基板、1.6t、GNDギャップ5mm。5mmを大きくすると短縮率が小さくなって周波数に対してエレメント長が短くなって周波数は高くなり、ゲインは大きくなるかも？
つづく
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B. CubeSat用アンテナの検証（10×10×10cm, 435MHz/145.9MHz）
1. 予備検討 2025/12/20
⇧100×100×100mmのアルミケース 435.0MHz
銅板、厚0.5mm×幅約8mm×46×52×47×38mmエレメントを5mm浮かして給電点5mm。
エレメント総長は周波数に逆比例して必要共振点にする。給電点はインピーダンスの抵抗成分は左で低く、右で高くなる。（周波数も少し変化する）
形が安定せず移動すると周波数が変動します。
⇧100×100×100mmのアルミケース 437.3MHz
銅棒、φ2×90×80×7mmエレメントを10mm浮かして給電点5mm。
エレメント総長は周波数に逆比例して必要共振点にする。給電点はインピーダンスの抵抗成分,左で高く、右で低くなる。（周波数も少し変化する）
形が安定せず移動すると多少周波数が変動します。（振動試験には耐えられませんね！）
⇧100×100×100mmのアルミケース 145.9MHz 2025/12/13
真ちゅう棒、φ2mmエレメントを5～7mm浮かして渦巻状にして内側給電点約12mm。形が安定せず移動すると周波数が変動します。
⇧100×100×100mmのアルミケース 145.9MHzの予定 2025/12/13
0.3mm銅板を切り取ってエレメントを5～7mm浮かして渦巻状にして外側給電点約6mm。
共進点が多く出てきました。(アナライザーが誤動作か？）やはり渦の中心に向かってインピーダンスが高くなるので正常な動作は難しいのかも？。
また、0.3mmの薄板では固定するのが困難で安定動作は望めそうも有りません。(検討中) 形が安定せず移動すると周波数が変動します。
ただし共振点が145.9/435MHzに出来れは2波共用にできるかも！ 別途検討したいと思います！！
⇧ ⇧100×100×100mmのアルミケース 145.737MHz 2025/12/13
銅棒 φ2mmエレメントを5mm浮かして渦巻状にして内側給電点約6mm。前回より丁寧に作りました。内側給電点約6mm。上左図中心部の赤丸一点でケースに張った銅板に半田付けしてその他の部分を浮かしいてます。
使えるようにするためにエレメントの曲げたコーナーにポリカーボネイト板等の絶縁体を入れて固定する必要があります。この場合は共振周波数は低くなります。さらにロスも増えるはずです。絶縁体による支えは少ないほうが良いのですが振動試験にどこまで耐えるかの兼合いになります。
銅棒の代わりにプリント基板で印刷する方法は安定しますが基板の誘電率の関係で、長さ、ロスがどうなるか？。基板の素材もガラエポよりベークライトの方が良いかも知れません。
形が安定せず移動すると周波数が変動します。プリント基板で検証します。
2. 435MHz帯のアンテナの電測をしました。 直線モノポールと渦巻アンテナの違いはほとんど無い！ 2025/12/20
受信側 送信側(三脚) 右または左回転
送信側は約1.5mH、受信側は約4mH、送受間約10m 測量用です,木製なので電測向きです。 ⇧モノポールは垂直偏波、渦巻アンテナは
A-Zで10k以下です。 左側が給電点なので垂直偏波になってい
るらしい。（斜偏波らしい、別途確認）
⇧送,垂直偏波⇒受,垂直偏波 （受信機のプリアンプOFF） ⇧送,水平偏波⇒受,垂直偏波
⇧モノポールアンテナ右3回転、中間で止めて左3回転しました。3回転でピークが6つあります。これはアンテナが上向き3回、下向き3回なので合計で6回のピークとなります。
⇧渦巻アンテナも6回ピークが有ります。アンテナ取付面と反対側にもピークがあることになり、背面（ケース）からも電波が出ていることになります。
モノポールと渦巻アンテナのピーク値は約1.8dBだけ渦巻アンテナが高くなっています。しかし落ち込んだ時のレベルはモノポールが少なくなっています。
⇧受信側のアンテナは垂直偏波のままですが、送信側のアンテナを水平偏波にしました。偏波面が違うので全体的に約10dB低くなっています。渦巻アンテナに比べてモノポールアンテナは約2dB低くなっていて、落ち込みも大きくなっています。
全体的にはモノポールアンテナと渦巻アンテナの差は小さくて十分に使える可能性が有ります。しかしケース内部が空間なのでアンテナとして機能している模様です。これが内部が電子機器で充満した時はどの様になるか予測できません。
その後のチェックで渦巻アンテナの偏波が45°傾いている模様なので再度,電測を行いたいと思います。2025/12/21
次は145MHz帯も電測します。（天気しだい、無風快晴！）
つづく
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電測ついでに下記の八木アンテナのゲインも測定しました。 ちょっと良すぎるかも！？ 2025/12/20
つづく
JA1CPA