1:4バラン 1:2バラン 1:1.7トランス

CQ出版の『特選ハムのアンテナ製作集』をパラパラ見ておりました。
２１ＭＨｚのアンテナを作るとしたら何が作りやすいだろうかと、考えていたのですが、現在までのところでは、簡単に作るならフルサイズダイポール、もう少しゲインが欲しいならデルタループということになりました。
本にはいろいろなアンテナが載っていますが、構造がシンプルで作りやすく、壊れにくそうなのはダイポールとデルタループでした。
興味があるのは、２エレのMOXONなのですが、加工に工夫が必要な感じです。たとえばamazonを見るとパイプベンダーが安く手に入るので、アルミパイプを曲げて作ってみるのも面白そうではあります。

バランは、ダイポールやMOXONなら（１：１）、デルタループなら（１：４）くらいです。

ということで、（１：４）バランはどんなものかと思ったのですが、この本に載っていた（１：４）バランは次のものでした。

　　資料Ａ　　『ＣＱ出版　特選ハムのアンテナ製作集』　Ｐ５１

これを見て、今まで見てきた（１：４）バランと違うような気がしたので少し調べました。



　　資料Ｂ　『ＣＱ出版　基礎から学ぶアンテナ入門』　Ｐ１０４

これはテレビのアンテナに使われていたテレビ用メガネバラン。
BDｂｃをひとまとめにしていることに、ちょっと違和感があります。




　　資料Ｃ－１　大進無線のキットの回路図



　　資料Ｃ－２　大進無線のキットの巻き方

大進無線の（１：４）バランは、テレビ用メガネバランと基本的にはほぼ同じ回路でした。
テレビ用メガネバランの結線よりこちらの方が私には自然に思えます。
この回路はソータバランを２個つないで、電圧比を（１：２）にしているタイプです。
インピーダンス変換とコモンモードチョークの両方の機能を持っていると思われます。



　　資料Ｄ　『ＣＱ出版　ワイヤーアンテナ』　Ｐ１９６

この回路はシンプルなインピーダンス変換器です。
左の結線図と右の回路図ではつなぎ方が違いますがどちらでもＯＫのはずです。
これを使う場合には、ソータバランと組み合わせた方が安心な感じがします。

ということで、いちばん上の資料Ａの回路に戻ります。
資料Ａのバランは資料Ｄのバランに工夫を加えて、同軸ケーブルのシールドと芯線が両方ともアンテナに直結しないようにしたものです。メガネバランタイプに比べてフェライトコアがひとつで済むというメリットがありますが、バランとしての性能はどうなのでしょうか。

理論のわからない私の場合、（１：４）バランの安全な選択は大進無線のバランを買うことでしょうね。それも完成品をですね。もちろん工作がしたければキットです。

《　1:2バラン​　》​​​​​​


　　　資料Ｅ　　1：2バラン

この回路は、資料Ｄとよく似ています。
資料Ｄの右の回路図の平衡負荷が200Ωから100Ωになったので、不平衡と平衡の巻数比が（1：1.4）になるように調整したものです。
フェライトロッドへの巻き方も資料Ｄとほぼ同じです。違いは、平衡負荷に行く2本の線のうち同軸ケーブルの芯線と直結していた1本を、巻線の途中から引き出したことです。
引きだす位置によって変換の比率を調整できるので、アンテナが共振してもＳＷＲが下がらない時に使えそうです。
ネットを「1：2バランの製作」で検索したところ、製作記事がありました。

《　1:1.7トランス​　》​​​​​​


　　資料F　　『ＣＱ出版　アンテナ・ハンドブック　』　Ｐ１１８

これは、資料Dの右の回路の巻き数比を（1：２）から（3：4）に変えたものです。
よく見ると資料Ｅと巻き数の比率は同じに見えますね。性能的にどう違うのかわかりませんが、、こちらの方が作る時に悩まずに済むかもしれません。
0.5Φホルマル線を30ｃｍの間に100回よじりたくなりますが、そこまでよじらなくてもとついつい思ってしまいます。
別の本で３本をよじるのを説明した例では「0.5Φホルマル線を50ｃｍの間に70回ほど」と書いてありました。
資料Fのトランスの場合のインピーダンスの比は（9：16）なので89Ωのアンテナを50Ωのケーブルにつなげます。
フロートバランとセットで使う感じだと思います。
ちなみに、このトランスは28MHｚ用のアンテナの製作記事に載っているのですが、セットで使うフロートバランは「アミドンT50-2にバイファイラー巻き0.5Φホルマル線10T。30cm間で100Tよじる」になっていました。

《　追記　》
この記事を書いてから強く思ったことは、私にフェライトコアについての知識がほとんどないことでした。
この記事に載せた図に描かれているトロイダルコアにしても、外径3ｃｍくらいはあるイメージだったのですが、規格を調べるともっと小さいので、4本より線を10回巻くのは大変と思ってしまいます。

たとえば、透磁率・比透磁率あたりからすでにぼんやりしてしまっています。
バランやコモンモードフィルターに適した材質とか、適切なサイズ、巻き方などについて、ある程度知っておいた方が、よさそうです。

ということで、『改訂新版 定本 トロイダル・コア活用百科 —トロイダル・コイルの理論・製作と応用回路』なる本を注文しました。 
500ページ以上ある、むずかしそうな本ですが、時々パラパラ見ていれば、何かの時に役に立ちそうな気がしました。
本は欲しくなった時に買っておく主義です。

ＦＴ－４５０Ｄの外部スピーカー

FT-450DMに外部スピーカーを付けようかなぁと考えました。
まだ考えているだけです。
ところが調べてもFT-450Dのオプションに外部スピーカーは載っていません。
マニュアルによれば
低周波出力（EXT-SP端子）　２．２Ｗ以上（＠４Ω　THD10％時）

THDは高調波歪。言い換えると、スピーカーのインピーダンスが４Ωなら高調波歪10％のとき２．２Ｗ以上の出力が可能ということでしょうか。よくわかりません。ヤエス無線が販売している外部スピーカーを調べてみるとほとんどのインピーダンスは８Ωです。一般的に外部スピーカーは８Ωなのだと思います。
スピーカーユニットのインピーダンス特性を知っている人ならわかるでしょうが、８Ωというのは、共振周波数より高い周波数の範囲でいちばん低いインピーダンスの値です。
さて、４Ωで２．２Ｗ出る場合、８Ωだと１．１Ｗの可能性があります。電圧駆動だとそうなりますが、よくわかりません。最大出力電圧の実効値が３Vくらいということでしょうか。

EXT-SP端子の仕様は３．５Φモノラルミニジャックのようです。「ようです」というのはマニュアルに記載がないのです。ホームページやマニュアルのオプションに外部スピーカーの記載がなく、しかもマニュアルに端子の仕様の記載もないという、この親切さは何なのでしょうか。
無線機の外部スピーカー用端子の仕様は、３．５Φモノラルミニジャックということで統一されているのでしょうか。あるいはそうかもしれません。

そうこうしているうちに、外部スピーカーを自作してみたくなりました。もちろん箱を作るだけの話です。ユニットから作れるほどのマニアではありません。
私でも、昔は金田式オーディオアンプを作ったり長岡鉄男のバックロードホーンを作っていました。ダイナロード３ですが、オリジナルのＦＥ２０３ではあまり良い音がしませんでした。だいぶんたってからバッフル板を二重にしてＦＥ２０６Σに付け替えて、それでずいぶん良い音になりました。
それからさらにかなり年月がたって、そのユニットも古くなったので、もし同じ取付穴の２０ｃｍユニットがあれば取り替えたかったのですが、フォステクスは何を考えているのか、Σシリーズの取付穴の仕様を変えてしまっていました。

さてさて、久しぶりに長岡鉄男の本を引っ張り出してきました。
『長岡鉄男のオリジナルスピーカー工作４５　週間ＦＭ別冊　昭和５６年８月第４刷　』　　これ一冊あれば長岡鉄男流のスピーカーの基本はわかります。
ずいぶん昔です。当時はもちろんパソコンなど持っていませんでした。というかＮＥＣのＰＣ-8001が発売されたのが昭和５４年ですから・・・はるか昔です。想えば遠くに来たものです。
ちなみにＣＤソフトがはじめて発売されたのは昭和５７年。初期のＣＤプレーヤーは高価なものでした。私が買ったのはマランツCD-34が出てからです。これはフィリップスが作った世界戦略機種でベルギー製でしたかね。なつかしいです。
そんなことはどうでもよいのであります。

今回のスピーカーは無線機の近くで使うので、防磁型（MAGNETICALLY SHIELDED　とか　LOW LEAKAGE FLUX TYPE）のユニットを使いたいと思いました。
以前はFOSTEXのFEシリーズにも低リーケージフラックスタイプがありまして、私がメインで使っている１２ｃｍのＦＥ１２７Ｅもそれです。しかし、とうの昔にFOSTEXでは手頃な価格の防磁型ユニットは作っていません。探すとFosterの８ｃｍがありましたが仕様の情報がありませんでした。
現在のように精密な電子機器が狭い場所にたくさん置いてある環境で使うスピーカーとしてはトラブルを避けるためにも防磁型がよいと思うのですが、結局のところ売れないものは作れないということでしょうか。

それでもコイズミ無線のオンラインショップで探しまして、〔Tang Band〕という台湾のメーカーのフルレンジ〔W３-５８２SC〕に興味を持ちました。
８ｃｍ防磁型フルレンジ。86ｄBです。このくらいの能率は必要です。
コーンの素材はポリプロピレン。私はFEシリーズのような紙のコーンの音が好きなのですが、ポリプロピレンの音も一度聞いてみたい気がしてきました。ポリプロピレンは内部損失が大きいので、ポリプロピレン特有の音質というのは特にないようです。音の傾向としては、「しなやかで柔らかい音色」ということで、ノイズに悩まされながら無線を聞くには向いているような気がします。

まだ検討段階ですので、作り方のイメージだけ書き出しておきます。
まず周波数範囲です。人の声を聞くだけなので、低域は１５０Hzくらいまで聞こえればよかろうということにしました。もともと８ｃｍユニットですから低域再生は苦手です。
低域の再生よりも、素直でクリアな人の声が再生できればと思います。
それから、スピーカーとの距離が１ｍくらいと想定されますから、バスレスポートからの音は邪魔になるだけかもしれません。
しかし、個人的に密閉箱の音は好きでなく、特に今回の入力は１Ｗ程度までと小さいので、密閉型は不向きに思えます。
それで、バスレフポートを息抜き穴として使って、コーン紙にかかる背圧を逃がします。こうすることで入力が小さい時の声の明瞭度が少し上がるかもしれません。
バスレフの穴は正面ではなく側面（または上とか）に付けます。吸音材はミクロンウールを多めにふんわりと詰めます。
どうでしょうかね。

それにしても、こういう設計はたのしいです。一日くらいはあっという間です。
実際に作るのはまた別の話でありますが、たとえば、切断誤差があってもすき間ができないような切り方を考えて合板の切断図を書いて、ホームセンターのパネルソーで切ってもらえば、わりあいに簡単です。
コイズミ無線のネットショップには、この台湾のメーカーのほかにも、イタリアやドイツやアメリカなどのメーカーのおもしろそうなユニットがたくさん並んでいます。

なお、私は小口径のフルレンジユニットで無理に低音を鳴らしてもよい結果は得られないと思っています。口径８ｃｍのユニットだとサイズとしてはスコーカーですから、もし音楽用に使うなら、クロスオーバ２００Ｈｚくらいでウーハーと組み合わせるのが適当です。それもアナログのネットワークではなくフルデジタルで処理したものが良いです。アナログ部品のＬやＣやアッテネータは安易に使うと音を悪くします。
フルレンジユニットは、低域の信号が入らないと、歪の少ないきれいな中高音で鳴ってくれます。

《　追記　》
外部スピーカーとして、今は使っていない手持ちのスピーカーをつないでみました。
パイオニアのブックシェルフで６Ω・９０ｄＢ・低磁気漏洩型です。
これを買った時はヤマハの１０Ｍと比べたのでした。１０Ｍはモニター的な音作りでいくぶん耳障り、こちらのスピーカーはリアルだけれど澄んだ音で鳴っていました。当時は〔The Alan Parsons Project〕なんぞを聞いて比べていましたです。
さて、当たり前ですが、これで問題なく使えます。
音量はリグの天板に付いているスピーカーとほぼ同じ感じです。
小音量にしても明瞭度が落ちるわけではなく、音量を上げても音が割れることはありませんので、しばらくこれを使ってみることにしました。
サイズが少し大きいのが難点ですが、これでJOAKNHK東京第1放送を聞くと、なかなかよいです。

Ｑマッチ

マッチングの手法にＱマッチというのがあります。
名前だけは聞いたことがあったのですが、いちおう調べておきました。

Ｑマッチというのは、1/4λの同軸ケーブルを「1/4λ変成器】として使用し、マッチングをとることです。

下の図のⒷの部分が1/4λ変成器です。
普通に手に入る同軸ケーブルは50Ωと75Ωなので、Ｑマッチと言うと75Ωのケーブルを利用したものがほとんどです。
Ⓐの部分は給電線です。一般に50Ωの同軸ケーブルだと思います。
アンテナは、使用する周波数 ｆ で共振するように調整されているものとします。
もし共振周波数がずれていてアンテナのインピーダンスにリアクタンス成分が残っていると、式①が成り立たなくなりますので注意が必要です。




この図では、給電線Ⓐから見たインピーダンスＺin が50ΩになるためのＲLの値を計算しています。
そして結果は、ＲLが１１２．５ΩならＺinは50Ωになるということです。

Ｑマッチの使い方として見られるのは
1⃣　１λループのアンテナをインピーダンスが112Ωになるように設計して、Ｑマッチで50オームにして給電する。

2⃣　50Ωのアンテナ2台をスタックで使うときに、それぞれのアンテナをＱマッチで112Ωにして、それからＴコネクタを使用して並列接続し、50オームで給電する。

なおスミスチャートからわかるように、1/4λだけでなく、3/4λ、5/4λ・・・でも同じ結果が得られます。

1/4λの長さの75Ω同軸ケーブルは、給電線に50Ωの同軸ケーブルを使う場合であれば、ほぼ[1：2]の変成器として使えるというお話でした。
それから、同軸ケーブルの短縮率は同軸ケーブルの種類でずいぶん違うので、メーカーのサイトで確認した方が良いです。
実際に製作する人は、測定器で測って1/4λのケーブルに切っているのかもしれません。