KX3 のマイクの仕様

純正マイクは持っていないが、回路図は公開されており参照できる。大変ありがたい。KX3 側のマニュアルだと MIC 端子のピンアサインは書いてあるが、UP/DOWN スイッチの仕様などは書いていない。

これと同じようになるように、MH-31 を配線しなおす。

MH-31 の仕様

MH-31 は RJ-45 ジャックを持っており、FT-450D も RJ-45 ジャックになっている。付属のカールコードは電気的にはストレートのLANケーブルとほぼ一緒っぽい。

特にカールコードにこだわりはないので、100均で黒くて細いLANケーブルを購入し、1m 程度で切って配線しなおした。

左側は MH-31 の内部回路と結線。右側が今回作った部分。TRRSプラグの中に抵抗も無理矢理押しこんでエポキシで固めたので、見掛けはかなりスッキリしてる。

使用感

特にどうということはなく普通に使える。FST スイッチは無効だが UP も DOWN も機能してる。ただ、マイクゲインを結構上げなければならない。KX3 側のマイクバイアス電圧が3Vと、本来 MH-31 が想定している 5V より低いせいかもしれない。

黒いLANケーブルなので、見た目も悪くない。思ったより良くできた。ただ MH-31 は中に重りが入っているらしく、無駄に重いのが良くないところ。

余談だけど100均のLANケーブルはピンアサインとケーブルの色が対応してない(適当に圧着してる?)ので、よくよくテスターで確認したほうが良い。

自作

構造が簡単なら自作すればいい、ということで、冒頭の写真のように2つ作った。

Yo-Yo-Tenna はヨーヨーと言ってるが実際流用しているのは、キャンプ用のランドリーリールと呼ばれるもののようで、ほぼ同じのがかなり安く国内でも手に入る。

今回はこれを使った。

エレメントとなるワイヤーはAWG22 1007 (被覆が薄い=耐圧が低い) もの。外形1.5mm程度で 0.3sq と細いが、ある程度長さを巻こうとするとこれ以下でないと厳しい。

材料が手に入れば、あとはランドリーリールを分解してワイヤーを計って巻くだけなので何も難しいことはない。あえていうならワイヤーの長さを測るのが面倒くさい。

今回ワイヤーは1つにつき20m巻くことにした。つまり3.5MHzのλ/4までカバーしようという目論見がある。ただ、AWG22 であっても、このランドリーリールに20m巻くとかなりキツキツでぎりぎり。

オリジナルだと先端にはワニ口クリップがついているが、自分はバナナクリップにした (KX3 + BNC計測器用ターミナル変換に直接繋げるため)。

試し

ちょっとタイミングが悪く実際の運用はできていないが、室内で同調とるまでは試してみた。λ/4 の垂直系アンテナ + ラジアルのイメージ (なので入力インピーダンスは理論値だと36Ωぐらいになる)

あまり長く張ることができないので14MHz帯で同調させてSWRを落とすことを考えてアナライザーで見ながら試行錯誤した。以下のような手順で調整すると結構簡単にSWRが落ちる。

• アナライザーに直結して繋ぐ (最終的にKX3に直で繋ぐため)
• ホット側とコールド側あわせてλ/2ぐらいになるようにワイヤーを出す
• アナライザーで複素インピーダンス表示にして、まずはリアクタンスを0になるようにする
  • 長くする場合はホット側、短かくする場合はコールド側をいじる (レジスタンス成分が低くでることを想定してオフセンター気味にする)
• レジスタンス成分が50Ωよりおそらく低いので、ホット側を少し長くし、コールド側ど同じ分だけ短かくする
  • 高い場合はエレメントの張りかたを変えたりしてから (角度など)、ホット側とコールド側が同じ長さになるように調整する

これで、非常に悪い環境でも同調+インピーダンス50Ωは結構簡単に達成できた。KX3 直結の場合は同調させさえすればあとはチューナーであわせてもいいと思うけど、アナライザーがあれば完全にあわせこめるのでチューナーもいらない感じがする。

調整してみると出しているワイヤーの長さに応じてアンテナ系全体のインピーダンスがちゃんと変化することがわかった。ホット側とコールド側いずれも自由に長さを変えられることで、調整の自由度が非常に高い。

懸念点

外に出ているワイヤーの長さを可変できるといっても、残りの部分は絶縁もショートもせずにコイル状に巻かれているので、これがどういう働きをするのか疑問がある。とはいえ、たとえコイルとしてトップローディング的に動作しても、トップローディングの場合非常に大きなインダクタンスが必要になる部分だし、先端は電波が飛ぶところでもないので、あまり影響はなさそう。ただ、波長の短かい一部バンドで同調がとれなくなる感じがしたので、追試をしたい。

あとは実際運用してみたい。

ステレンスワイヤーの抵抗値

電気抵抗率 長さ 断面積 の電気抵抗 は

で求められる。オーステナイト系ステンレス鋼の電気抵抗率は 7.2e-7 ぐらいらしいので、φ1mm 20m のステンレスワイヤーでは

7.2e-7 * (20 / (Math.pow(1e-3 / 2, 2) * Math.PI))

で 約18.3Ω

AWG22

AWG22 は薄いシースのもので外形が約φ1.5mmになる。とりあえずこれを比較対象にする。

銅の電気抵抗率は 1.68-8、AWG22 は断面積 0.326mm^2、同じく 20mとすると

1.68e-8 * (20 / (0.326e-6))

で約1Ω

表皮効果

高周波になると表皮効果 (導体の表面付近にしか電流が流れなくなる現象) によってさらに抵抗値があがるため、電気抵抗率だけでの計算は実際はあまり意味がない。

表皮深さ (電流が表面の1/eになる深さ) は、電気抵抗率 、角周波数 、絶対透磁率 から

で求められる。7MHz で銅線を例にすると

var frequency = 7e6;
var resistivity = 1.68e-8;
var permeability = 1.26e-6;
var d = Math.sqrt( (2 *  resistivity )/ (2 * Math.PI * frequency * permeability) );
//=> 0.00002462325212298291

となり表皮深さは約25μmになる。中心には殆ど電流が流れず、実質的にはパイプのようになる。

表皮効果を考慮した線路全体の抵抗値は、長さ 直径 のとき、おおよそ以下のようになる

AWG22 は直径0.644mmなので、20mのときは以下のようになる。

var length = 20,diameter = 0.644e-3;
R = (length * resistivity) / (Math.PI * (diameter - depth) * depth);
//=> 7.01276192459946

約7Ω

同じようにステンレスワイヤーの場合も計算してみる。透磁率によって結構変わってしまうので、最悪の場合も計算してみる (透磁率はWikipediaから)。直径は1mmで計算する

var frequency = 7e6;
var resistivity = 7.2e-7;
var permeability = 1.26e-6; //〜 8.8e-6

var depth = Math.sqrt( (2 *  resistivity )/ (2 * Math.PI * frequency * permeability) );
var length = 20, diameter = 1e-3;
R = (length * resistivity) / (Math.PI * (diameter - depth) * depth);
//=> 58.89598121117798

約33〜80Ω

アンテナの効率

アンテナの効率とは、全放射電力と入力電力との比

アンテナの効率 η は、 を放射抵抗、 を損失となる抵抗とすると

で求められる。

短縮していないダイポールの場合放射抵抗は約73Ωと考えられる。ワイヤーの導体損だけを考慮すると、ステンレスワイヤーでは約33〜80Ω、AWG22 では約7Ωなので、それぞれ約48%〜69%、約91%となる。

抵抗損失による効率の低下は、放射抵抗が小さいアンテナほど、顕著になる。例えば、放射抵抗が10Ωのアンテナの場合、ステンレスワイヤーでは約23%、AWG22 では約59%となる。

アンテナは短縮するほど放射抵抗が下がるので、短縮すればするほど効率が落ちやすくなる。

ただ、実際のところは導体損だけではなく、接地抵抗やその他の抵抗による損失もあるので、どこまで導体損が支配的かはケースバイケースになりそう。超短縮アンテナなんかの場合短くなるアンテナエレメントそのものよりもコイルでの損失が非常に支配的になるし、λ/4 波長の場合接地抵抗が圧倒的に支配的になると思われる。

所感

事前に思っていたよりも効率の低下が大きく感じた。10W 入力して9W放射されるのと5W放射されるのとでは倍ぐらい (電圧比で 6db=約Sメータ1つ) 違う。とはいえ、ノイズぎりぎりの通信を行わないのであれば、利便性を優先してステンレスを使っても問題ない範囲ではあると思った。

設置環境

幅2mほどしかないベランダから、コンクリートフェンスベースを用い、30cm ほど壁から離れたポールに 第一電波工業の CLB という基台を使って斜めにつきだして設置している。

集合住宅の1階なので、給電点は地上高1mぐらい。

所感

7MHz は結構満足できる交信ができている。毎日かなり強力に入る局が聞こえるし、10W 程度で国内はギリギリとってもらえる。海外も相手の耳が良ければ 50W で十分とってもらえる。

それ以外のバンドは正直強力に信号が入るということがない。ただ、50MHz 以外ではいずれのバンドでも海外と交信実績があり、ものすごく悪くはないと思う。

UHV-6 はマルチバンドだが、エレメントの調整は各バンド全く独立して行え、他のバンドに影響したりはしない。ただ、カウンターポイズ側はどうしても各バンドで多少の影響がある。一番波長が長い周波数からやったらうまくいった。

ざっくり纏めると「意外と飛ぶ」だし十分楽しいけれど、十分満足といえるほど聞こえるか？飛ぶか？というと、やはり難しい。とはいえ、フルサイズダイポールにしようが満足いくかというと微妙なので、現状の環境では十分ともいえそう。少なくとも、このアンテナに関しては設置体積対効果は高いし、マルチバンドにしてはそれほど高価なアンテナでもないので費用対効果も高いといえる。

1.9MHz

なので次に 1.9MHz 用にコイルを巻いて設置した。カウンターポイズの配置によって非常に大きく共振周波数やSWRが変化するが、なんとか SWR 1.2 ぐらいまでに調整でき、電波は出せるようになった。ただ、これもやはりとても耳が弱かったので1 QSOさえせずに外してしまった。

3.5MHz

そして 3.5MHz 用に変えて (コイルは1.9MHz以前に巻いてあった) 設置した。が、やはりどうも信号が弱い。ただ、帯域は広く、広い範囲で SWR 2以下になってくれる。出れないよりマシなので今のところ設置したままにしてみてる。

まだ1局しかできてない。21時ぐらいに7エリアのそこそこ強力な局 (579ぐらい) が聞こえたので呼んだところ、419 のレポートだった。相手の免許状見た感じだと200Wで、こちらが50Wなので、こんなもんかもしれない。もうちょっと継続しないとだめっぽい。

ただ、3.5MHz 帯は期待したほど局数が出ていなくてちょっとがっかりした。夜は7MHz帯より多いのかと思っていたが、自分に聞こえる範囲だと夜でも7MHz帯のほうが良く聞こえる。

設置環境

給電点地上高 1m ほど。ベランダから突き出したBSアンテナ用の基台に設置している。上の階に影響が出ないようにするため 2m 程度のラジエーター。カウンターポイズはベランダ内にひきこんでいるため、殆ど自由空間には出ていない。

波長が長いバンドになるとカウンターポイズはかなり長くなるため、狭いベランダだとかなり苦労する。カウンターポイズの這わせかたでおそらく性能がかなり変わると思われる。あまりトグロを巻くような形にしないほうがいいように感じてる。というのも、トグロを巻くとその部分がチョークコイルの役目になってしまう感じがする (電波が見えないので印象でしか言えない)

調整

ラジエーターでも調整できるのだけれど、まずカウンターポイズを適切に配置しなければ同調しない。なので以下の手順でやるが最も効率がよさそう

• カウンターポイズを調整し、バンド内にSWR最低点を持ってくる
  • はわせかたによっては平気で1MHzぐらいズレることがあるのでいろいろ試す
• ラジエーターの長さで微調整する

ちなみに、コイルの巻き数が多いほど、コイル中の浮遊容量が加わるため、余計にコイルを巻く必要がでてくる。ラジエーターを縮めるのは楽なので、ちょっと多めに巻いたほうが楽。ただ、ラジエーターによる調整はそれほど大きく同調点を動かせない。

所感

MicroVert は実質的には片側だけ超短縮した垂直ダイポールといえるので、やはりラジエーターはそれなりに長くないと厳しいんじゃないかと思う。帯域が広いのはカウンターポイズ側が無短縮だからかな。「カウンターポイズ側からは電波が出ない」というのは内部導体と打ち消しあってるから？ このへんの動作はまだ理解できなかった。

MicroVert の説明だとアルミパイプのCと巻いたコイルLによる直列共振となっている (これはマグネチックループが原理的にはアルミパイプで作ったLとバリコンのCによる並列共振となるのとは全く逆の原理で面白い)。

そのうち 7MHz 帯のをもう一度作っていろいろ調べてみたい。

受信時

• 1.9MHz 0.183A
• 3.5MHz 0.179A
• 7MHz 0.181A
• 10MHz 0.185A
• 14MHz 0.188A
• 18MHz 0.190A
• 21MHz 0.192A
• 24MHz 0.196A
• 28MHz 0.198A
• 50MHz 0.230A

送信時

• 送信時の電圧が11Vを切ると出力が5Wに制限される
• 電圧が13V以上の場合HF帯は12Wまで設定できる

SWR が悪化すると消費電力も増えるっぽいが、とりあえずダミーロードでの測定

QSL カードの現状

アマチュア無線と切って離せないものに QSL カードと呼ばれるものがあって、これは交信証明書という、お互い交信しましたよというのを、無線以外の信頼できる通信経路を使って確認するもの。

基本的に QSL カードは郵便によって交換されている。古代においては郵便が最も信頼できる通信経路だったのかもしれないが、現状ではそうではない。インターネットという非常に確実かつ低レイテンシな通信経路があるからだ。

郵便のメリットは物理的なものを直接送れることだが、一方で高コストであり、到達までに非常に時間がかかるというデメリットがある。殆どのケースで郵便のメリットはデメリットを上まわらない。特に、QSL カードは証明書という体だが偽造は容易であり、偽造のメリットも特にないので、物理的に交換する意義は薄い。

JARL (BURO)

郵送によるQSLカード交換だが、いちいち相手の住所を聞いたりするのが面倒だし、昨今のプライバシー事情にはあわない。基本的には BURO といって、中継してくれる組織を通じて、コールサインだけ書けば相手に届くようなシステムになっている。

日本では JARL (日本アマチュア無線連盟) が BURO となっており、会員同士ならば上記の通りコールサインだけで届く。会員以外へ送ると破棄される。

しかし JARL は何かと問題が多い組織かつ、前時代的なカード交換だけ (他には特に会員になるメリットがない) のために入会するには年会費も高く設定されている。

QSL を発行しないと怒る人の存在

世の中には面倒くさい人がいて、QSL カードを発行しないと怒る人というのがいるらしい。QSL カードは発行義務がないので無視したらいいのだが、面倒くさい人を避けるには適当にやる必要がある。

インターネット経由のQSL

eQSL.com というのがデファクトスタンダードのようで、しばしば使われているが、必ずしも流行ってはいない。以下のような理由があると思う

• eQSL.com の UI がクソすぎる
• いちいち ADIF をアップロードするのがだるい
• QSL カードのデザインが非常に制限されている (なおかつダサイ)

UI はほんと、どうしようもなくて、みんな良く使ってるなレベル

eQSL はメールボックスのモデルが基本になっていて、全体的には物理の QSL 交換を閉鎖的なままネットに移植したものといえる。

COQSO

いろいろ書いたが、上記のようなことを踏まえて COQSO は以下のような意図で開発をした。

• QSL は受信せず発行することだけを考える
  • 主にQSLカード集めはしていないという人向け
  • PDF でダウンロードして印刷できるようにして、必要なら印刷できるように
  • クロスチェックもしない
• 交信履歴を公開するツールとして使える

個人レベルのサービスだと使えるリソースが非常に制限されているし、メンテコストが増えるのも嫌なので、問題になりそうな部分は以下のようにしてある

• ログインまわりは Google の OAuth にまかせる
• QSL カードの裏面(?)画像はPicasaにアップロードして参照する形にする

つまり Google アカウントを持っている前提で設計してある。

画像のストレージは自力で持つと相当のコストがかかるので外部サービスに頼るしかない。というところから逆算して Google ログインにしてある。前述の eQSL も画像のストレージのコストがかかるとかなんとかでカードのデザインが非常に制限されている。

TODO

ADIF ファイルの互換性がどれぐらいあるのかわかっていない。qso_date / time_on / band / mode / rst は最低限含めるべき、と仕様には書いてあるが、既存のロギングソフトがどれほど守っているかはわかってない。

いろいろロギングソフトを調べたほうがいいんだろうが面倒なので、必要になったらやりたい。

このサービスもADIFをつくってアップロードする必要があるのが面倒ポイントなので、各ログソフトで自動化できればいいが、結構ログソフトの数があるのでめんどうそう。