(50MHz八木) γマッチ/主ビーム偏検証(8)4エレメントの場合(9)主ビームが偏る事例
今回は、前方にある導波器を取り去った4エレメント八木として動作させた場合で、且つ、ビーム偏りが目立つモデルを悪い事例として紹介します。
なお、今回モデルは前回のRadをBOOMから絶縁するモデルから、Di-3より前のエレメントを取り去り、BOOMはちょうど3m長(6mバンドのλ/2付近)となる設定としました。
皮肉なことに、今回の設定だとこれが一番、主ビームの偏りが顕著となりました。それに最も影響があると思われる要因は、BOOMがちょうどλ/2アンテナ(電流分布はDPと逆転)のように動作してしまうところだと判断します。
(本論)
1. アンテナ定義(テキスト表示)

【赤色枠】コンデンサーCの設定です。前回の27.5→25.5pFと少なくする必要がありました。
2. 計算

γマッチのC調整にてjX≒0としたときの給電点インピーダンスのRとjXを確認します。
γロッド間隔:5㎝とC:25.5pFで、R≒46ΩとjX≒-0.3、SWR:1.08
3. アンテナ形状と電流分布

BOOMに流れる電流は最も顕著です。λ/2のDPとは電流分布は逆転ですが、これはDi-2とRefのエレメントの片方(電流分布の大きい側)がBOOMに流れる電流の端部となるためで、BOOM中央付近の電流分布はちょうど、(エレメント端からだとλ/2位置となって電圧腹となる)電流節となり小さくなると同時にここで電流位相は反転しています。
そして、電流分布の大きさは次の順位になります。
① 最大箇所、Rad~Ref間のBOOMです。
② 二番目は、Di-1~Di-2間のBOOMです。
③ 三番目は、Rad~Di-1間のBOOMです。
次に各エレメントの左右における電流差の大きさ比較は
④ 一番は、Rad上です。【赤色〇】
⑤ 二番目は、Di-2上です。【橙色〇】
⑥ 三番目は、Ref上です。【橙色〇】
⑦ 四番目は、Di-1上です。【桃色〇】ほぼ平衡状態
となって、前回とはだいぶ順番や各エレメントの分布の様子(左右反対等)が異なっています。
ここで⑦のDi-1の電流分布は左右の平衡状態がとれています。それでもDi-1近くのBOOM上には、電流は連続した波形で少ないながら流れています。これから見るとエレメントの電流の不平衡により、BOOMに電流が流れるというよりも、逆にBOOMに流れる電流により、エレメント上の電流のバランスが崩れるといってもよいのかもしれません。
一方で、Rad付近だとBOOM上の電流分布は不連続です。それとの因果関係を説明できませんが、γロッドと重なる部分の右側(Y軸方向)の電流分布が非常に大きくなっています。γロッド上には、それと位相が逆になる大きな電流分布があります。
※遠くから見るとこれらは打消し合いますので、Rad自体の放射は平衡状態と思えます。
4. パターン

γマッチでよく言われている主ビームの偏りが、はっきりと現れました。水色の直線が主ビーム方向となっており、約10°程度、左側に偏っています。
垂直方向で見たパターンからは、赤色の二つの葉っぱに別れた垂直成分の放射が大きくなりました。これも今までは見られなかった今回の特徴です。
なお、今回モデルは前回のRadをBOOMから絶縁するモデルから、Di-3より前のエレメントを取り去り、BOOMはちょうど3m長(6mバンドのλ/2付近)となる設定としました。
皮肉なことに、今回の設定だとこれが一番、主ビームの偏りが顕著となりました。それに最も影響があると思われる要因は、BOOMがちょうどλ/2アンテナ(電流分布はDPと逆転)のように動作してしまうところだと判断します。
(本論)
1. アンテナ定義(テキスト表示)
【赤色枠】コンデンサーCの設定です。前回の27.5→25.5pFと少なくする必要がありました。
2. 計算
γマッチのC調整にてjX≒0としたときの給電点インピーダンスのRとjXを確認します。
γロッド間隔:5㎝とC:25.5pFで、R≒46ΩとjX≒-0.3、SWR:1.08
3. アンテナ形状と電流分布
BOOMに流れる電流は最も顕著です。λ/2のDPとは電流分布は逆転ですが、これはDi-2とRefのエレメントの片方(電流分布の大きい側)がBOOMに流れる電流の端部となるためで、BOOM中央付近の電流分布はちょうど、(エレメント端からだとλ/2位置となって電圧腹となる)電流節となり小さくなると同時にここで電流位相は反転しています。
そして、電流分布の大きさは次の順位になります。
① 最大箇所、Rad~Ref間のBOOMです。
② 二番目は、Di-1~Di-2間のBOOMです。
③ 三番目は、Rad~Di-1間のBOOMです。
次に各エレメントの左右における電流差の大きさ比較は
④ 一番は、Rad上です。【赤色〇】
⑤ 二番目は、Di-2上です。【橙色〇】
⑥ 三番目は、Ref上です。【橙色〇】
⑦ 四番目は、Di-1上です。【桃色〇】ほぼ平衡状態
となって、前回とはだいぶ順番や各エレメントの分布の様子(左右反対等)が異なっています。
ここで⑦のDi-1の電流分布は左右の平衡状態がとれています。それでもDi-1近くのBOOM上には、電流は連続した波形で少ないながら流れています。これから見るとエレメントの電流の不平衡により、BOOMに電流が流れるというよりも、逆にBOOMに流れる電流により、エレメント上の電流のバランスが崩れるといってもよいのかもしれません。
一方で、Rad付近だとBOOM上の電流分布は不連続です。それとの因果関係を説明できませんが、γロッドと重なる部分の右側(Y軸方向)の電流分布が非常に大きくなっています。γロッド上には、それと位相が逆になる大きな電流分布があります。
※遠くから見るとこれらは打消し合いますので、Rad自体の放射は平衡状態と思えます。
4. パターン
γマッチでよく言われている主ビームの偏りが、はっきりと現れました。水色の直線が主ビーム方向となっており、約10°程度、左側に偏っています。
垂直方向で見たパターンからは、赤色の二つの葉っぱに別れた垂直成分の放射が大きくなりました。これも今までは見られなかった今回の特徴です。
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