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2012年5月28日 (月)

短縮率のはなし

短縮率とは
 短縮率とは高周波信号の波長などを求める際に、ケーブルやアンテナ線などの長さを波長から求める場合に実際の長さを求めるための数値です。
ハード的には
 電波は通常真空中では光速(C .. 2.9979x10^8 m/s )で進みますので、例えば 100MHzの波長を求めるのには、
λ= C / f
なので、
λ= 2.9979x10^8 m/s ÷ 10^8Hz
 =2.9979 m
となります。Tansyuku
しかしながら、空気中でダイポールアンテナを作るときには数値が変わってきます。それは電波は誘電体(真空以外の)の中を進むときには速度が遅くなってしまうのです。それで、右図のように、誘電体の中の速度 Vp は 光速 Cを√(µs x εs) で割った値になります。
µs=媒質の比透磁率
εs=媒質の比誘電率
となります。このCの右側の係数が短縮率と言えます。
ダイポールアンテナでは通常 95% 〜 97%と考えられています。
同軸ケーブルでは 3D-2V,5D-2Vなど充実ポリエチレン素材では 67%程度、発泡ポリエチレンの 3.5D-FAV,5D-FBなどは 80%〜90%となっています。
テフロン材のRG188,RG196などでは 70%程度の短縮率になります。
高周波バランやトランスなどをセミリジッドケーブルで作る長さ計算にもこの短縮率が重要ですね。
ソフト的には
 空気中でダイポールアンテナを作るとインピーダンスが約73Ωになるそうです。それで、昔からアマチュア無線で 3C-2V や 5C-2Vの 75Ω系のケーブルや Mコネクタなどが使われていたのがよく判ります。初めて 7MHzのダイポールアンテナを作った時にはお金がなくて、割り箸で絶縁したはしご形フィーダーケーブルを自作したものでした。(無線機にどうマッチングさせたかは覚えていない。アンテナコイルに150Ω入力のタップがあったのか?)。その後、割り箸とエナメル線のケーブルがあまりにも見苦しく思ったのか、父親が3C-2Vケーブルを買ってきてくれた。
 初めて 7MHz AM で栃木の人と自作真空管セットで交信したものこのアンテナでした。
Vanntena
最近は時々右図のようなV型をしたダイポールアンテナを見ます。アンテナ角度を 120°にすると、インピーダンスが 50Ω になるそうで、50Ω系の低損失ケーブルなど使ってハイパワー出してるのかな?って思いました。昔はインバーテッドVという逆V型のアンテナが敷地面積が少ないときによく使われましたね。


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コメント

今日は、教えてください、受信周波数59.825MHzの防災無線です。垂直ダイポールアンテナになります。エレメントは外形15㎜・肉厚1㎜のアルミパイプ・給電はフジクラ3D2V、バランは大進無線50Ω1:1です。この場合の短縮率は何パーセントで、エレメントの長さ何センチにすればよいのですか、教えてくだされば幸いです。
昔、夢中になっていたアマチュア無線家として完璧なものを作り、受信状態が悪いと言う話を多く聞くものですから、自分の出番だと言うことでお聞きするものです。
受信機は、各家庭に貸与されたものです。よろしくお願いします。


投稿: 武正洋次 | 2020年10月 4日 (日) 07時27分

周波数が 59.825MHzなので、上記計算では 波長は5.01mとなります。
簡単計算では 300m を周波数(MHz)で割ると波長になります。
垂直ダイポールでは 1/4 λに、エレメントが空中にあるので短縮率を97%として
5.01 ÷ 4 x 0.97 = 1.22 m となります。(伝送するケーブル種類やエレメント直径(長さに比べて十分細ければ)はアンテナ長とは関係しません)
受信ではアンテナの長さは誤差が多くても大丈夫ですが、送信時にパワーを出すなら、ロスが減るよう SWR メーターを入れてSWRが低くなるよう長さを調整します。太さの違うアルミパイプをいれて伸び縮みさせるなどします。
受信では長さ調整より、ロケーションが効くのではと思います。高さをかえてやったり、GND強化するとよいかと思います。

投稿: SUDOTECK | 2020年10月 4日 (日) 20時36分

回答ありがとうございました。エレメントの長さは、あまり受信では影響ないということが分かりました。エレメント1m・1mで使用していましたが、もっと受信状態がエレメントの少しの長さの違いで左右されるのかと思いましてお尋ねしました。とりあえず、基本の短縮率97%の1.22mでやってみます。ありがとうございました。

投稿: 武正洋次 | 2020年10月 5日 (月) 09時09分

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