W-735に21MHz用のエレメントを追加

6月に入って21MHzがよく聞こえるようになってきたので、現在使用しているアンテナのダイヤモンドW-735に21MHz用のエレメントを追加して、3.5MHz・7MHz・21MHzの3バンドダイポールアンテナにしました。

　　　　W-735の取扱説明書（部分）

取扱説明書にこう書いてあるのですから、多分問題ないはずです。

注意すべきことは、設置の方法が上の図と異なる場合にどうなるかということです。できれば、設置する前にシミュレーションして、ある程度納得してから設置した方がよいと思います。
なぜかというと、21MHzの信号は7MHz用のエレメントにも載るので、二組のエレメントからそれぞれ電波が出ることになります。したがって二組のエレメントの位置関係によっては、放射パターンが大きく変わるかもしれません。

上の図のθ＝30°にどの程度の意味があるのか不明ですが、次の写真からわかるように、今回の設置ではおよそ30°になるように取り付けました。

　　実際にW-735に21MHz用のエレメントを追加して設置した様子

もともと当局のW-735は両側10mのポールで吊ってありまして、給電点はおよそ7mHです。
3.5MHzと7MHzのSWRは21MHzのエレメントを追加してもほとんど変わりませんでしたので、今回そちらは無調整です。

《　設置したアンテナをMMANAでシミュレーション　》
 

　　実際に設置したアンテナをシミュレーションした結果（電流分布）

実際に設置したアンテナとほぼ同じ形状にしましたが、このシミュレーションではW-735を単純な7MHzフルサイズダイポールアンテナに置き換えました。

7MHzのエレメント（ワイヤー）にもしっかり電流が載っているのがわかります。

　　仰角30度の水平パターン

SWR＝1.11　仰角30度ではGa＝5.1dBi　ですから、このままで使えそうです。

　　仰角60度の水平パターン

仰角30度と仰角60度では水平パターンがずいぶん違います。
Gaは仰角30度の方が5dB以上大きいです。
電波の飛び方がいくぶん複雑な感じはあります。

　《　設置した結果　》

①　SWRの実測値


21MHz帯のSWRの実測値は、21.15MHz～21.45MHzの範囲で1.3～1.5程度でした。
これはリグ内蔵SWR計の数字なので、給電点ではもう少し悪いかもしれませんが、実用上問題ないと判断しました。必要に応じてリグ内蔵のアンテナチューナーを使うこともできます。
 

②　当局は群馬県で出力50Wですが、北海道および九州とのQSO(SSB)で59～59+のレポートをいただきましたので、それなりに飛んでいると思われます。
実はシミュレーションのパターンを見て、電波が海の方へ逃げて行ってしまうのではないかと心配したのですが、北海道と九州に届いていれば大丈夫でしょう。

《　実績と考察　》

21MHzに出られるようになってから1週間使ってみた実績です。


　　　表A  　　21MHzのQSO実績

交信数が少ないのは、私があまり数をこなすタイプではないからです。

次に前に示したシミュレーションでの、仰角ごとのゲインと、その仰角でF層（仮に250kmとした）反射した場合の距離の表を示します。

　　表B　　　今回設置したアンテナのシミュレーションでの仰角ごとのゲインと距離の参考データ

この表は、上空250kmで反射したらこの距離に届くというイメージの表ですが、地球が球面であることを反映していませんので、あくまで参考程度です。F層は地上200～400kmにできる電離層です。
Gaは仰角25度が最大で、15度から40度くらいまで使える感じがします。

前に示した仰角30度での水平パターンでは、最大ゲインの方向がアンテナに対して水平45度方向でした。シミュレーションデータによると、仰角10度から40度の範囲でも同じ水平45度方向が最大ゲインでした。
したがってアンテナの設置方向による影響が実績に出ているかもしれません。当局のアンテナで水平45度の線は北海道の真ん中あたりを通っています。北海道では札幌市旭川市網走市などとよくつながっています。

表AのQSO実績のうち関東エリアについては直接波またはEスポによる伝搬と思われます。
北海道と徳島県以西の地域はF層反射による伝搬と思われます。

沖縄県とは21MHzでまだつながっていません。そのこともあって今回少し詳しく調べたのですが、結局はコンディションの問題のような気がしてきました。これからコンディションが良くなって沖縄から届くCQが59で聞こえるようになれば、私の貧弱な設備でもQSO可能だろうと思います。もちろんパイルアップでは負けるので、平日の昼間がねらい目かもしれません。

《　追記　》

その後1週間くらいして、沖縄県八重山郡竹富町から59のレポートをもらうことができました。
竹富町は那覇市からさらに南西に400kmの所にあります。群馬県からは1900kmです。遠いです。
先方の4エレに助けられての59ではありますが、コンディションが良ければこのアンテナに50Wでも21MHz国内SSBは充分可能と考えてよいと思います。ただしパイルアップのときは厳しいですが。

21MHzバンドは面白くて、ある日は一日中青森県の局とよくつながり、かと思うと、その翌日は日曜にもかかわらずバンド内が妙に静かになり、コンディションが悪いのかなぁと思い、試しにCQ を出すと九州と59・59でつながったりします。コンディションの変動が激しいのだと思います。実際に、57で聞こえていたものが急に全く聞こえなくなることもありました。

《　追記　9月18日　》　私の21MHzでの2020年のQSOは9月1日が最終だったようです。それ以降も多少は聞こえることがありましたが、交信は成立していません。最近のＯＭさんのお話を聞いていても、「ハイバンドはまた来年よろしくお願いします。これからは7MHzと3.5MHzの季節です」といった感じです。

《　追記　10月22日　》　10月22日に宇宙天気予報センターの電離圏領域を見たところ、国内イオノゾンデ定常観測に次のようなEスポらしいものが出ていました。

　　　　　国分寺　2020年10月22日　12：45JST

そこで、21MHｚでCQを出したところ、２エリア３エリア４エリア５エリアと強力につながりました。この日はその後もコンディションが良かったようで、１５時頃に再びワッチしたところ別府市からのCQがあり、5959でつながりました。（当局は群馬県です）
10月になり、コンディションの良くない日が続いていても、こんな時にはあっという間にパイルアップすることに驚きました。コンディションが悪い季節にもかかわらず21MHzをワッチしている人がたくさんいることに驚いたわけです。21MHzは人気のあるバンドのようです。

パソコンの設置とターボハムログ

無線機のところにパソコンがないといろいろ不便なので、古いデスクトップを置いてみました。

写真左の黒い箱は、無線機の外部スピーカーとして使っているブックシェルフタイプのスピーカーです。その上に載っている小さいスピーカーは古いNECデスクトップの付属品だったものですが、わりあいに良い音で鳴ってくれます。
このパソコンは超低スペックですが、とりあえず使えます。Windows8.1が載っています。

パソコンを置くにあたって広いテーブルが欲しくなったので、使っていないキッチンテーブルと交換しました。

ターボハムログには今までの交信データを全部入れて、使えるようにしました。
これで、ファーストなのか何回目のQSOなのかすぐにわかるようになりました。忘れっぽくなって昨日交信した人も忘れてしまうので、ターボハムログは必需品です。

今までいただいたカードの受領マークもすべて付けました。
カード受領のマークを付けるために、いただいてあるすべてのカードを見直しましたが、それは思ったよりも楽しい作業でした。やはり写真はよいですね。つい見てしまうので、印象に残ります。
思いのほか手書きのカードも多かったです。手書きも良いです。
たくさんのカードが集まるわけですから、印象に残るカードを作ることは大切かもしれません。あるいは実用として割り切るという考えもあります。裏面白紙で全く問題ないわけです。

もちろん、カードはターボハムログで印刷できるようにしました。
カード印刷の定義ファイルの編集は、やってみると面白くて、時間のたつのも忘れて自分好みにカードに作り変えました。まだ充分とは言えませんが、凝ったところでたいした意味はありません。
実際に見るのは主に日付と時刻とコールサインと名前です。データ面のコールサインの文字サイズが小さいと見づらいと思います。

この編集に使うプログラム言語は、懐かしい感じの言語です。大昔にこんな感じの言語でプログラムを書いていたような気がします。
最近はエクセルやワードばかりになってしまいましたが、こういう簡易プログラムもよいものだと、改めて思いました。
ターボハムログは、長い期間にわたって改良が加えられてきたようで、使い勝手がとてもよい感じです。「よい感じ」なのは、私はまだ使い始めたばかりで、まごつくこともあるからです。

前々回の記事でシミュレーションした14MHz・21MHｚの2バンド逆V型ダイポールアンテナについては、ゆっくりと進めております。慌ててやる仕事ではありません。
HFを初めて5か月足らずですが、ＯＭの皆さんの話を聞いていると7MHzだけで楽しんでいる方が結構います。やはり国内SSBの中心は７MHｚです。とはいえ、これから数年経てばハイバンドのコンディションがだんだんよくなるでしょうから、その時のためにもアンテナは必要だと思っています。
その後、使用中のアンテナW－735に21MHz用のエレメントを追加して、21MHzに出られるようになりました。詳細はこの次の記事に書いてあります。

最近たまにＮａｎｏＶＮＡというアンテナアナライザーの話を聞きます。
ネット上にあるユーザーガイド（日本語）によれば

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
VNA (Vector Network Analyzer) は高周波網 (RF Network) の反射電力および通過電力の周波数特性を計測するものです。
NanoVNA は以下の要素を測定します。
　　入力電圧の I/Q 信号
　　反射電圧の I/Q 信号
　　通過電圧の I/Q 信号
ここから以下を算出します。
　　反射係数 (reflection coefficients) S11
　　伝送係数 (transmission coefficient) S21
これらから算出可能な以下の項目を表示できます。
　　反射損失
　　通過損失
　　複素インピーダンス
　　　　　レジスタンス
　　　　　リアクタンス
　　SWR
など。
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
（注）　I/Qの、Iは同相成分、Qは直交成分のことだそうです。

amazonでは、ABS筐体に入った最新進化版？で7000円くらいです。
たぶん中国製です。amazonで販売している会社のプロフィールを見てもよくわかりません。
実際に使ってみた感じはどうなんでしょうか？　
それに、アンテナアナライザーを持っていても、アンテナの給電点に近づけず、半波長のケーブルも用意できない場合、たぶんスミスチャートで見ることになりますから、結局扱いが面倒な気もします。
簡単に使えるものではなさそうですが、情報を集めて使い方を勉強する価値はありそうです。

モクソンアンテナ（21MHｚ）のシミュレーション

モクソンアンテナの説明書きの冒頭です。
The Moxon-Beam was introduced by L. Moxon (G6XN) in his book "HF Antennas for all Locations" (RSGB- Publications, Great Britain 1993). This beam is a 2-Element-Yagi with radiator and reflector and reduced size to about 75% of a normal beam. 

ということで、2エレ八木の変形です。
商品化もされているようです。
これをMMANAを使ってシミュレーションして、どんな感じか見てみました。



　　ｱﾝﾃﾅ定義

№３と№４の寸法は、元の資料では79cmでした。
地上高10mHでＸが小さくなるように77ｃｍに変えました。他は資料の通りです。
ワイヤーの半径を1mmとしたり地上高を10ｍHにしているので、それによって多少は長さが変わるのだと思います。

　　アンテナ形状
ラジエータと反射器の構成です。


　　パターン

21MHｚの場合、地上高10ｍHでシミュレーションすると、Rはよい値になりますが、パターンはこんな感じです。
Gaは10.38ｄBiですから、前回の記事でシミュレーションした逆Ｖ型２バンド10ｍHのダイポールアンテナより３ｄB以上良くなっています。

この３ｄBの違いは大きいです。しかし、このサイズのアンテナを実際に設置したり調整したりするのは私にはちょっと無理そうです。
手頃な材料が見つかったので試作しました。リンクを貼っておきます。

モクソン風 21MHz ２エレ八木アンテナの試作