ループアンテナだけで構成の方探アンテナ　　　　　　　最新改定　2015.Oct.17　JH3FJA

　軍用のホーミングアンテナの中には無指向性アンテナ部を持たずにループアンテナの出力信号を簡単な受動ＲＦ回路だけで処理しカージオイド型指向特性を得る方式構成のものがあります。その原理、動作を考察したものです。

＜姿・形＞

　こんな感じ、ループ部分は１ターンが２本並列、ファラデーシールドはなく被覆電線で出来ています。

＜内部回路＞

　こんな感じ、「ＮＯＲＭＡＬ」ポジションが８の字型指向性、「ＳＥＮＳＥ」ポジションがカージオイド指向性ですのが変成器の中点位置の接続が異なるだけですからこれがポイントであることが分かります。

＜ループアンテナの誘起電圧＞

　ちょっと基本に戻り単一ループの誘起電圧を考察してみますと以下の式のようになります。　今、ＤＦアンテナでの使い方はこの図のθを変化させ出力を見る（聞く）形態になります。　縦辺 ａａ'、縦辺 ｂｂ'の２辺の誘起電圧は行路長がループのスパン ｓ の中央位置を基準として各１／２×ｓ×ｃｏｓθ 異なりますので位相もその分異なり、それらのベクトル的な合計がループアンテナの出力に得られます。

＜ＮＯＲＭＡＬポジションでの各部信号＞

　Ａ図において、ＥＬはループの構造的な左辺で誘起する電圧、ＥＲは同様に右辺で誘起する電圧です。左辺は変成器Ｔ１の２次側を見た抵抗端に対応します。なお、変成器Ｔ１の２次側リアクタンス値はＲの抵抗値に比べ十分大きく採ってあります。
　Ｂ図 と Ｃ図は、Ａ図のアンテナの向き（構造左辺が電波到来側）に対応した各部電圧のベクトルです。 変成器Ｔ１の２次側に得られる電圧 ＥＳ は ＥＬ と −ＥＲ とのベクトル和です。 ＥＬとＥＲとの位相差は上で導出した傾斜角（θ）とループスパン長（ｓ）による行路差により生ずるものですが ３０degは飽くまで説明上の例です。
　Ｃ図では、変成器Ｔ１の２次側電圧 Ｅｉ と 抵抗両端電圧 Ｅr の合成がＥＳであることを示していますが、Ｃ図はミクロに見ればという表現です。
　Ｄ図は、Ａ図ミラー配置したもので、左方にループ構造右辺（マルＲ）が、右方にループ構造左辺（マルＬ）が位置するケースです。
　Ｅ図 と Ｆ図は、Ｄ図のアンテナの向き（構造右辺が電波到来側）に対応した各部電圧のベクトルです。 変成器Ｔ１の２次側に得られる電圧 ＥＳ' は ＥＬ と −ＥＲ とのベクトル和です。 ＥＬとＥＲとの位相差はＢ図とは反対でＥＬが位相遅れ側です。
　Ｆ図では、変成器Ｔ１の２次側電圧 Ｅｉ' と 抵抗両端電圧 Ｅr' の合成がＥＳ'であることを示しています。

　以上より この回路の「ＮＯＲＭＡＬ」ポジションでの８の字指向性の２つの強信号方位では、振幅は同じで位相が１８０ｄｅｇ異なる出力が得られることが分かります。 が、通常の受信では位相までは見えない（聞こえない）ので1方位特定に供することは出来ません。
＜ＳＥＮＳＥポジションでの各部信号＞

　下記のＡ図は モードスイッチをＳＥＮＣＥポジションにおいた状態（変成器一次側中点抵抗Ｒの非接地側に接続）での等価回路です。ループアンテナの縦辺、共振コンデンサ、変成器一次側でのセンタタップを境目とした巻線間の誘導結合を、それぞれ配慮し分離構成した形態です。
　Ｂ図 は、構造左辺（マルＬ）を電波到来側に配置したときＲ両端の電圧ベクトル、Ｃ図は構造左辺（マルＲ）を電波到来側に配置した電圧ベクトルです。 両辺からの誘起電圧を源にＲに流れる電流を合成し電圧変換する形態になるので両辺の位相関係は構造２辺の位置を反映した位相関係になるものの位相差は小さく合成位相（Ｅ0）は同じになります。 この様子はあたかもループスパン（ｓ）の中央線上においた垂直無指向性アンテナでの誘起電圧位相と同じであるわけです。
　Ｄ図 は、構造左辺（マルＬ）を電波到来側に配置したときの変成器Ｔ１の２次側電圧Ｅrとの最終的な出力合成を示します。両振幅が同方向ベクトルとなり加算的な合成となります。
　Ｅ図 は、構造右辺（マルＲ）を電波到来側に配置したときの変成器Ｔ１の２次側電圧Ｅr'は反対位相のベクトルとなり減算的な合成となり出力振幅は小さくなります。


　以上より この回路の「ＳＥＮＳＥ」ポジションでは擬似的な無指向性アンテナ応答の信号を作り１方位特定可能な指向特性を作り出しています。

ＥＮＤ