無線機とアンテナ

アンテナ　シミュレーション

アンテナのシミュレーションには、Free software "4NEC2"　及び "MMANA"を用いているが、特に前者を愛用している。element wireの被覆やトタン屋根などを容易にモデルに組み込めるからだ。
また4NEC2ではelementの長さ、位置、角度などを任意の変数として定義することもできる。長さを変数にしてモデルを作り、後でその長さを最適化することも簡単にできる。入力画面も使用説明書も英語で書かれているが、理解は容易である。
とは言え、シミュレーションの結果と実際のアンテナ諸特性（共振周波数やSWR)は必ずしも一致しない。と言うよりかなり相違する。実際のアンテナの環境（周囲建物、電線、アース状態、その他）をシミュレーション・モデルの中に全て入れ込むことは不可能だからだ。シミュレーションは飽くまで一つの目安である。
当局の常置場所は街中の住宅地であり、敷地が20mx10m程度しかないこと、及び開局免許時、８０歳目前であったこと等の理由で、アンテナ・タワー設置と高性能市販アンテナの利用は難しい。一階屋の屋根の上に、テレビ・アンテナ用屋根馬とポールを乗せ、また破風板へもテレビ・アンテナ用ポールを取り付けて、Wire Dipoleを張るのが殆ど唯一の選択肢である。この故に前ページ記載の様なアンテナをモデルとしてシミュレーションを行った。

前ページ記載のMulti-band Dipole Antenna（類似）のSimulation例を示す。

Fig.1 NEC2 Top Page

Fig.2 4NEC2の変数定義ページ

Fig.3 4NEC2の座標入力ページ

Fig.4 4NEC2のLoad入力ページ

Fig.5 4NEC2のアンテナ構造図（格子はトタン屋根）

Fig.6 4NEC2の計算結果（7.1MHz）

Fig.7 4NEC2の計算結果（7.1MHz Gain）。打ち上げ角は90度で真上である

Fig.8 4NEC2の計算結果（7.1MHz 電流＆位相）
給電していない他のアンテナに逆位相の誘導電流が流れる。
同一周波数のelementが2組存在するのは避けるべし。

Fig.9 4NEC2の計算結果（7.1MHz 3次元Gain）

Fig.10 4NEC2の計算結果（3.55MHz）
3.55MHzでは共振時 Z≒25Ω、SWR≒2となる。給電点がλ/10と低い故である。
Trap Coilはφ50mmx100Lの塩ビパイプにφ1.0mmのエナメル線を25Turn密巻、
（L=20μH）、Capacitorとして同軸線1.5D2Vを18cm（C=18pF)により、7.1MHzに
共振させた。

Fig.11 4NEC2の計算結果（3.55MHz 電流＆位相）

Ｚ字の平行部では互いの電流位相が逆転しているが、これは正しいだろうか？
またGain=-0.7Dbiであり、これで電波が飛ぶだろかと不安になる。
（実アンテナでは国内交信に殆ど支障はなかった）。
その後、Ｚ字の片側だけ直線に伸ばした場合のシミュレーションを行ったところ、対称性は当然崩れるが、3.55MHzのGainが0.36dBiとなった。両側がＺ字状に曲がっている場合よりも、1.0dBの増加である。これはＺ字平行部エレメントの電流位相が互いに逆向きとなるため、アンテナGainが相殺される事を意味していよう。

実アンテナのSWR特性

アンテナ シミュレーション

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