d.47   436.5MHz 摂動励振クロス円偏波 ダイポールアンテナ（XDP CPA ）のシミュレーションと再製作

                                                               工事中 　　　　　　     　　                                   2026/05/30　JA1CPA 

1. シミュレーション(MMANAを使用)

　　　　　　　　　　図1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図3　　

図1：MMANAによるシミュレーション

図2：MMANAによる外観図

図3：アンテナ寸法図、組立図（50Ω同軸ケーブルをエレメントを曲げた部分に直接半田付けします）

         エレメントの中心部分は、長いエレメント（図で水平）は一直線上にあります。

         短いエレメント（図では垂直）は中心部分でそれぞれ３mm外側になっています。

 　　　　　　　　　　図4　　　　　　　　　　　　　　　　　　   　図5　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図6　　

図4：MMANAによるシミュレーション、SWR1.30、地上高4.5mh、Ga7.63dBi（黒が水平偏波、赤線が垂直偏波）（天頂付近のゲイン減）

図5：MMANAによるシミュレーション、SWR1.30、地上高6.0mh、Ga8.13dBi（黒が水平偏波、赤線が垂直偏波）

図6：MMANAによるシミュレーション、SWR1.30、地上高6.0mh、Ga8.13dBi（水平/垂直偏波合成）  

Gaはダイポールなので 2.14dBiですが大地反射が加わって 7.63dBi となっています。（この大地反射は大地の状況及び地上高によって0～6dBまで変化します） 

　　　　　　 　　図7　　　　　　　　　　　　  　　   　図8　　　　　　　　　　　　　　　図9　　                                     図101  

図7：MMANA-GALによるシミュレーション

図8：MMANA-GALによるシミュレーション、SWR1.3、地上高5.5mh、GA5.85dBi（紫が水平偏波、赤線が垂直偏波）

図9：MMANA-GALによるシミュレーション、3D図 

Gaはダイポールなので 2.14dBiですが大地反射が加わって 5.85dBi となっています。（この大地反射は大地の状況及び地上高によって0～6dBまで変化します）　

Gaは MMANA と MMANA-GALで違いが有りますが 大地反射の設定及び地上高の違いです。

図101：MMANAによるSWR特性

2. 製 作  ↓ 　　　　　　　　　

　主な材料　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　⇑　amazonで購入する場合の価格など。⇑

　各写真01　⇓　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　    図10　　　　 　　　　　　　　  　図11　　　　　     　　　図12　　                                           図13　　　　       　  図10：完成状態：エレメントφ2mm銅棒、175+2+152+2=331mmに切って177で約90°に折り曲げる。その後で176+90°+153(各エレメント外側)に仕上げて2本作る。エレメントの長い方に印（テープ等）を付けておく。

同軸ケーブルRG58/UをSMAコネクター先端から215mm(1/2λe)で切って、芯線と編組を5mmに剥く。プラパイプ(φ7mm)を185mm長さに切って同軸ケーブルを通しておく。(パイプ先端に芯線と編組が5mmはみ出る)　図3のようにエレメントの90°部分に芯線と編組をはんだ付けする。

図11、図12：Nコネクターキャップにエレメントが通る切れ目を入れて、接着剤を流し込んで固める。

図13：SWR測定値。　ISS: 2026/05/31 AOS 09:53  MEL16.8 でJA1FMU局のFBなQSOが確認できました。

                                 方向性はほとんどありません。アンテナパターンは,おわんを伏せたような特性です。(図9 ⇑)

各写真02　⇓　

寸法を巻き尺で作ってみました。クロス部分をベットボトルのキャップでやりました。(写真をクリック拡大) 

       　　　　　　　　　　　　　⇑　巻き尺で寸法だしをして作りましたが、SWR的には正常にできたようです。　⇑

 (写真をクリック拡大) 　　  ⇓    安全のためにエレメント先端を10mm曲げました。特性はほとんど変わりません。　　⇓　　

⇓　アンテナ部分の折り曲げ、差し込みなどいろいろなスタイル　⇓

3. 水平面のパターンを測定しました。↓　　

4.  摂動励振クロス円偏波アンテナとは？(再掲)    「円偏波アンテナの基礎　福迫 武 著」を参考にしています。

この円偏波アンテナは、50Ωの同軸ケーブルを直接つなげることができるアンテナでマッチングケーブルや位相ケーブルは不要です。

ラジエーターの水平と垂直エレメントをクロスさせ、それぞれの長さを長短に設定します。

ラジェーターの垂直エレメントを共振周波数より短くして容量性に、水平エレメントを共振周波数より長くして誘導性にします。

これにより90°の位相を作り出して円偏波を実現し、目標の周波数で共振させます。

さらに、水平と垂直エレメントの長さの差によってインピーダンスが高くなることが分かりました。

この性質を利用してクロスする部分のインピーダンスを高めて水平と垂直の2つのラジエーターを並列接続して50Ωにして同軸ケーブルを直接つなげるようにしたアンテナです。

この設計には、MMANAを使用してアンテナシミュレーションを行いました。

シミュレーションの要件は、 ①必要周波数でインピーダンスを約50Ω(SWR<1.2)にする。②必要周波数で共振(SWR<1.2)させる。③必要周波数で円偏波の軸比を1.5dB以下にする。④必要周波数でゲイン最適、F/B(20dB以上)も最適にする。

シミュレーションは、①～④を実現するように、もっぱら水平と垂直のラジェーターの「長さを変更して計算する」を繰り返し繰り返し行うもので一つの円偏波アンテナを設計するのに何百回と繰り返しました。（MMANAは単純な八木アンテナは自動計算機能がある）

このアンテナの日本の元祖は、約17～18年ぐらい前に(故)JA9BOH前川OMが145MHz及び435MHzのクロスダイポールを作って車からQRVしていた時に当局とFO-29でQSOしたのが始まりでした。その時の写真を基にダイポール、3エレメント、6エレメントと作り、最長では16エレメント（435MHz）まで作りました。

当局の現用品は、145MHz 8エレメント、435MHz 16エレメントです。（2025/4/27）

5.  低利得の円偏波アンテナの考察   工事中  2025/5/1

最近のアマチュア衛星は直線偏波が多く、円偏波はほとんどありません。

従って直線偏波を円偏波アンテナで受信すると3dBの変換損失が発生します。

だたし衛星からの直線偏波の電波は衛星のスピンによって偏波面が変化します。

その変化した偏波面に対応して受信する場合は円偏波アンテナを使用すれば変化の少ない受信が期待できます。 　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　つづく