ハンディダイポールアンテナ[アドオンラジアル型]

BEHS series技術解説

BEHSseries技術解説img

ハンディダイポールアンテナ[アドオンラジアル型] BEHS series技術解説

BEHS seriesアンテナの技術解説と開発ストーリー

開発ストーリー

ハンディダイポールアンテナ[アドオンラジアル型] 開発決定

  • トップの一言から ハンディダイポールアンテナ[アドオンラジアル型] が生まれました。
  • >「短くてよく飛ぶハンディホイップアンテナはないのか?」
  • 分かっていても言ってしまうその一言です。それが出来れば苦労しないのですが、
  • 「アンテナには開口面積が必要で…………」
    「利得を上げるには長さが必要です。開口面積=利得となるのです。1/2λ(1m弱)のホイップアンテナでどうでしょう?」
  • >「1mもあるとハンディ用アンテナでは無い。」
  • 「では、上に伸ばすのでなく、ラジアルでもつけましょうか?(冗談)」
  • >「それいいね!」
  • 「え?まさかハンディに……」
  • と言うやり取りの中、ハンディダイポールアンテナ[アドオンラジアル型] の開発が決定しました。

単純には行かず

  • もちろん単純にエレメントにラジアルを接続して終わりという訳には行かず、開発を進めていく上で、いくつかの問題点が浮かび上がりました。
  • ・ラジアルの取付方法
  • ・運用上でラジアルが邪魔になる
  • ・アンテナ本体のラジアルを取り付けた状態と取り付けない状態での性能  等
  • 又、弊社社員もハンディアンテナにラジアルを付ける事で通信距離がそこまで変わるのか半信半疑だったと思います。

約2倍の飛距離差(144MHz帯)

  • 上記問題点をクリアし、社内検証実験を行いました。条件は
  • ○ 各社ハンディ無線機純正のアンテナと弊社ハンディダイポールアンテナ[アドオンラジアル型]
  • ○ 見通し
  • ○ 144MHz帯
  • 結果は、約2倍の距離の差を確認しました。
    2倍の飛距離と言う事は、利得にして6dBです。アンテナで利得を1dB上げるのはかなり大変な事なので、6dBと言う差は非常に大きいです。
  • これは弊社ハンディダイポールアンテナ[アドオンラジアル型]が6dB利得が高いという意味ではなく、各社の純正ホイップでは無線機筐体が小さすぎ接地効果が得られてない事を意味します。
  • 430MHz帯での1/4λの実験も行いましたが、残念ながらほとんど差はありません。430MHz帯は波長が短いので筐体が小さくても接地効果が得られてるようです。
    (接地効果については[技術解説]で後述します)
  • 144MHz帯は従来のアンテナに比較すると、びっくりするほど効果がありますので、是非お試し頂ければと思います。

技術解説

ハンディ無線機におけるアンテナの接地効果は?

アンテナには使用周波数により最適な長さがあります。基本は使用周波数の波長の半分[1/2λ]の長さです。 その長さの時、アンテナが最も共振します。[効率が良い状態]
アンテナ波長img 但し、1/2λのアンテナはどうしても大きくなってしまい、運用上不便なので最近は1/4λのアンテナがよく使われています。 1/4λのアンテナは、1/2λの半分の大きさですみ、運用上便利ですが、接地が必要となります。

接地とは、1/4λアンテナの給電線反対側を大地に接続(接地)する事で、大地(GND)が鏡であるかのように反射して1/2λのアンテナであるかのように動作する事です。
但し、接地と言っても必ずしも大地に接続している必要はありません。例えば、モービルアンテナは車のボディをGNDとして使用し、グランドプレーンアンテナはラジアルを接続する事で1/2λにします。
アンテナ波長HFimg ハンディ無線機では大地の代わりに無線機筐体をGNDとして使います。
周波数が高い場合は、波長が短く機器本体の面積は少なくても良好な接地が得る事ができ、1/4λのホイップアンテナを取り付けても良好に動作します。
ところが、最近のハンディ無線機は小型化が進み、周波数が低い場合では良好な接地が得られなくなってきました。
機器を手に持った状態では、人体も機器の一部となるので面積は増えるのですが、それでも満足な接地効果が得られません。 満足な接地効果が得られない
= アンテナが最適な長さにならない[効率が良くない状態]
= 通信距離が短い
となります。
アンテナ波長ハンディ1img アンテナ波長ハンディ2img

効率が良い状態
より強い電波を放射する状態とする(利得の大きなアンテナとは異なる)
GND
アースと同意語とする
ラジアル
空中でのGNDの代用
高い周波数/低い周波数
アマチュア無線における
・UHF帯[高い周波数]
・VHF帯[低い周波数]
とする
1/4λのホイップアンテナ
一般的な無線機に付属しているようなアンテナ

BEHS series 特徴

ハンディダイポールアンテナ BEHS series とは?

上記ハンディ無線機における接地の問題(低い周波数)を解決する為に、ハンディホイップアンテナ(1/4λ)にラジアルを取り付けられるようにしたのが、BEHS seriesです。
ハンディホイップアンテナ(1/4λ) + ラジアル(1/4λ)でハンディダイポールアンテナ(1/2λ)となり、低い周波数でも良好な接地が得られ、効率が良いアンテナとなります。
アンテナ波長BEHSimg

ラジアルリング

当初、アンテナ下部に直接ラジアルを取り付ける構造を検討したのですが、アンテナの取り外しが非常にやりにくくなってしまいましたので、ラジアルリング(SMAP-SMAJの中継コネクタのようなアダプタ)方式を採用しました。
ラジアルリングにラジアルを接続できるようにし、更に回転機構を付ける事で、 ・ラジアルの向きを変え、邪魔にならない方向にセット可能 ・ラジアルの取り付け/取り外し自由 ・アンテナの取り付け/取り外しは通常のSMAコネクタと同じ ・通常のホイップアンテナとしても使用可能 ・既存のSMAハンディアンテナも使用可能 が実現しました。
ラジアルリングimg

アンテナ

アンテナ本体にも工夫があります。
エレメントはハンディ機の携帯性を出来るだけ損なわないように、直立しつつもしなやかなソフトエレメントを採用しました。 又、ラジアルを付けた状態とアンテナ単体、どちらでも性能が出せるような内部構造になっています。
内部のインピーダンス変換回路に使うコイルもモービルホイップアンテナで使われる程の太い線径の物でパワーロスを抑えています。(耐入力は、ハンディ用の為かなり控えめに表示しています)
エレメントの長さですが、430MHzで1/2λになる長さになっています。430MHzでは1/2λの電圧給電のアンテナとして動作するので接地条件の影響を受けません。
144MHz帯では1/4λより短いため、全体で電気的に1/4λになるように基部に延長コイルとして動作する回路が入っています。

ラジアルも出来るだけ運用(垂れ下げて使用)の邪魔にならず、丸めて持ち歩く事も可能なフレキシブルラジアルを採用する事で、携帯性を損なわないようになっております。

  • 効率が良い状態 より強い電波を放射する状態とする(利得の大きなアンテナとは異なる)
  • GND アースと同意語とする
  • ラジアル 空中でのGNDの代用
  • 高い周波数/低い周波数 アマチュア無線における
    ・UHF帯[高い周波数]
    ・VHF帯[低い周波数]
    とする
  • 1/4λのホイップアンテナ 一般的な無線機に付属しているようなアンテナ

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