１３５ｋHz バルーンアンテナ考


始めに

１３５ｋHz帯でEIRP=１Wを実現する一例としては、右図に示す様に底部コイルローディング付きの１０ｍｘ１０ｍの逆Ｌ形アンテナでは送信電力１ｋWで それがやっと可能になっています。これは、接地抵抗を２０Ωに想定して、ローディングコイルはQ=300という高めの 値を設定した結果です。放射効率は実に三千分の一で、ローディングコイルの許容電力は６１０W以上も必要になるという、何とも呆れてしまう状態です。この例を見ても、135kHzでEIRP=1Wを実現するのは大変な事が判ると思います。

バルーンアンテナの使用を考える

ひどい状況を改善する為に、筆者が１０年以上前から度々使っているバルーンアンテナ（● レポート、● 写真）を用いて何とか５０W出力でEIRP=１Wを実現できないのかをMMANAで検討してみました。
接地抵抗が２０オームで、ローディングコイルのQ=300、送信出力５０Wを想定してバルーンアンテナではどの程度の高さにすればEIRP=1Wが達成出 来るのかをMMANAで計算してみた結果、高さが５０ｍあればほぼ良いと判りました。これは、いつも筆者が使っているエレメントの重量では風船の直径は約 ８０ｃｍ有れば持ち上げる事が可能です。エレメントは実際の直径0.38mmの太さの電線に設定し て無損失のエ レメントと比較してみましたが、その差はわずか０．２５ｄBでほとんど無視できる値でした。これ程の細い電線でも、対する接地抵抗とローディングコイルの 損失抵抗合計が３６Ω以 上もある事から、エレメントその物の損失は全体にはあまり影響がないという事です。尚、放射抵抗は１９６ｍΩ程度に計算されます。利得は、完全大地の場合 −１８． １ｄBi と計算されますので、５０W（１７ｄBW）で計算しま すと、
EIRP = 17 - 18.1 = -1.1 dBW = 776mW
となって、１．１ｄBのマージンを持って、１Wを越えない適当な値と思われます。
アンテナ入力インピーダンスは３８．４Ωなので５０オームで駆動することはSWR的にも全く問題ありません。ローディングコイルは約５．６ｍHが必要になりました。

５０ｍ高バルーンアンテナの諸元　（評価はＭＭＡＮＡによる）
風　船：
 ゴム風船直径８０cm
封入ガス：
 ヘリウム
（想定接地抵抗：） （２０Ω）
エレメント： 直径０．３６ｍｍ銅線　５０ｍ
アンテナ入力インピーダンス： ３８．４Ω
周波数：
 １３６ｋHz
利得（完全大地）： −１８．１ｄＢｉ
利得（比誘電率=10、導電率=5mS/m）： −１９．３ｄＢｉ
放射抵抗： １９６ｍΩ
ローディングコイル： ５．６４ｍH / Q=300
（損失抵抗分　約16.1Ω）
 
気球ゴム風船：
左から
直径６０ｃｍ
同９０ｃｍ（新品）
同９０ｃｍ（使ったもの）
同１．２ｍ











風による影響

このアンテナは底部ローディングコイルで同調を取っていますので、アンテナが風で流されて傾いた場合に同調周波数がズレて、SWRに影響する心配があります。エレメントが垂直になっている状態で同調を取っておき、SWR50=２になるエレメントの傾きを調べると約２９度になりました。現状では１３５ｋHzの送信機はほとんど自作でしょうから、それらがどの程度のSWR悪化に耐えられるかは設計次第ですが、５０W出力ならば余裕を持った設計が可能なのではないでしょうか。

地質による影響

上記では完全（無損失）大地で考えましたが、実大地（一例として、平均的な値に近いと思える比誘電率=10、導電率=5mS/m）での利得は−１９． ３ｄＢｉと計算されます。両者のどちらを採用すべきかは判断がつきませんが、極端な差は無いので気にしてはいません。この周波数帯では放射特性を見ても判 るととうり、意外に大地の影響は少ないようにみられます。

まとめ

直径０．３６ｍｍという極めて細くて軽い電線を直径８０ｃｍ程度のヘリウムガス充填ゴム風船で５０ｍの高さに上げれば、１３６ｋＨｚで例え５０Ｗの出力電力でもＥＩＲＰ＝１Ｗに近い放射が実現できそうです。
HFローバンド、特に160mバンドで、１０年以上も便利にバルーンアンテナを使ってきましたが、周波数が低くなればなる程にバルーンアンテナの良さが発揮されそうです。

埼玉県草加市　森岡進　ＪＨ１ＧＶＹ
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