チューナブルバーチカルアンテナのシミュレーション検討(その2)      最新改定 2017.Feb.11 JH3FJA

 チューナブルバーチカルアンテナのシミュレーション検討(その1) では、1/4波長バーチカルのラジエータを折り返した 「フォールデッドL型バーチカル」の感じを掴むため、キチンと半分を折り返しループ状としたスタイルのものを扱いましたが、細長いループ状を成してはいますが 電気接続的にはループは閉じてはいません。

 ここ (その2)では、ラジエータとラジアルを込み込みで1つの電気的に閉じたループ状とした 「フォールデッドL型ダイポール」を検討しています。 2線幅の大きな巨大平行フィーダによるフォールデッドダイポールをL型に曲げた感じのもので、共振周波数固有値、低高調波周波数での可能性があれば 「閉じたフォールデッド系が持つ高目の給電インピーダンスと帯域の広さは多バンドチューナブルアンテナとして有利な要素かも知れない」 って発想です。

 ここまでで これを含め下図の3スタイルが登場しました。

フォールデッドバーチカル フォールデッドL型バーチカル フォールデッドL型ダイポール
フォールデッドバーチカル フォールデッドL型バーチカル フォールデッドL型ダイポール
1/4波長バーチカルのラジエータを折り返し物理寸法1/8波長に短くしたバーチカルアンテナ ラジアルに対しても折り返し共に物理寸法1/8波長とコンパクト化したバーチカルアンテナ ラジエータとラジアルを込みで1つの閉じたループとしたアンテナ

シミュレーション結果

 アンテナ構成上記2種類、地面2種類(平均的地面、海水面)として以下4種のシミュレーション結果です。

1.7MHzフォールデッドL型ダイポール 共振固有値での特性結果
2.7MHzフォールデッドL型ダイポール 広い周波数で見た固有値結果
3.7MHzフォールデッドL型ダイポール 1/2倍周波数での特性結果
4.7MHzフォールデッドL型ダイポール 3倍周波数での特性結果
5.7MHzフォールデッドL型ダイポール 1/2周波数での整合結果



7MHzフォールデッドL型ダイポール 共振固有値での特性
   
電流振幅分布
ラジエータ部長さ=ラジアル部長さ=10m
対峙長辺の2線間距離=1m(波長に比べ十分短い) 20mが半波長にあたる共振固有値7MHz界隈の特性は以下の通りです。

L型にしても教科書通りの1/2波長折り返しダイポールの電流分布に同じです。

40mFV垂直面指向性(平均的地面) 40mFV水平面指向性(平均的地面)
40mFV周波数対SWR特性(平均的地面) 40mFV周波数対ゲイン特性(平均的地面)
40mFV周波数対インピーダンス特性(平均的地面)


左上のSWRのグラフは給電インピーダンス450オームベースのものです。

7MHzフォールデッドL型ダイポール 広い周波数で見た固有値
   
フォールデッドL型ダイポール広域給電点インピーダンス
フォールデッドL型ダイポール
 2〜30MHzでみた給電点インピーダンス

単線L型ダイポールの給電点インピーダンス特性(下図)に比べ沢山の共振点があります。
 10MHz付近
 15MHz付近
 18MHz付近
 22MHz付近
 25MHz付近
 29MHz付近
低い側は
 4MHz付近

   
単線ダイポール 広域給電点インピーダンス
単線ダイポール
 2〜30MHzでみた給電点インピーダンス



7MHzフォールデッドL型ダイポール 1/2周波数での特性
   
電流振幅分布
共振固有値7MHz同調のもののエレメント長さを数10cm伸ばし半分の3.525MHzで共振させたものです。


40mFV垂直面指向性(平均的地面) 40mFV水平面指向性(平均的地面)
40mFV周波数対SWR特性(平均的地面) 40mFV周波数対ゲイン特性(平均的地面)
40mFV周波数対インピーダンス特性(平均的地面)


左上のSWRのグラフは給電インピーダンス450オームベースのものです。

7MHzフォールデッドL型ダイポール 3倍周波数での特性
   
電流振幅分布
共振固有値7MHz同調のもののエレメント長さを少し伸ばし3倍の21.2MHzで共振させたものです。




参考: 7MHz単線L型ダイポール 21MHzでの特性
40mFV垂直面指向性(平均的地面) 40mFV水平面指向性(平均的地面)
40mFV周波数対SWR特性(平均的地面) 40mFV周波数対ゲイン特性(平均的地面)
40mFV周波数対インピーダンス特性(平均的地面)


左上のSWRのグラフは給電インピーダンス200オームベースのものです。

7MHzフォールデッドL型ダイポール 1/2周波数での整合

共振固有値7MHz同調のものに同調・整合回路を付加し3.5MHz用として動作させたものです。
   
電流振幅分布 給電部の構成

給電部の構成
チューニングコンデンサ:40PF
リアクタンス消しコイル:53μH
40mFLDP80m使い垂直面指向性(平均的地面) 40mFLDP80m使い水平面指向性(平均的地面)
<SWR>
40mFLDP80m使い周波数対SWR特性(平均的地面) 40mFLDP80m使い周波数対SWR特性(平均的地面)
<ゲイン>
40mFLDP80m使い周波数対ゲイン特性(平均的地面) 40mFLDP80m使い周波数対ゲイン特性(平均的地面)
<給電点インピーダンス>
40mFLDP80m使い周波数対インピーダンス特性(平均的地面) 40mFLDP80m使い周波数対インピーダンス特性(平均的地面)



END