22)があるためSWR:は1.7となります。下表2の値になり,リアクタンス分が±0となります。この状態を「アンテナが共振している」と言います。...ですが,Rが36Ωなので50Ωの同軸ケーブルを基準にするとSWRは1.4となります。なるので,SWRは4.0となります。いずれの場合も給電点にマニュアルアンテナチューナまたはオートアンテナチューナを取付ければ50Ω同軸ケーブルとマッチング(整合)がとれます。弱く,故障したら容易に修理できません。ANTと同軸のマッチングは基本的にコイル1個とコンデンサ1個で整合できます。ここで紹介する方法はシンプルですが理論に沿った整合方法なのでオートアンテナチューナの性能より劣ることはありません。部品が少ないため故障が起きににくく,コストも安価で済みます。(この手法は身近で安価な部品の組み合わせでできるので電子部品の入手が難しい海外の港でも修復ができるでしょう)では,ヨットの遠距離通信用21MHzANTを例に具体的な話に入ります。1/4波長は3.51mです。(上表は21.2MHzなので21.4MHzでは若干短くなる)。ANTのインピダンス36Ωを50Ω同軸ケーブルとマッチング(整合)させるためコイルとコンデンサを使用します(下図)。使用する方法】この方法は上表の3の状態の使用方法です。直列に挿入すことででOKです。21.4MHzにおけるコンデンサの値に計算すると96pFとなります。具体的には下図のようにANT給電点と同軸ケーブルの間に96pFのコンデンサーを1個直列に入れるだけでマッチングできます。上図の方法2でヨットANTを作ると,下図のようになります。垂直ANT部の長さを3.77mにする(3.87mで作り先端を切り詰め調整する)。ANT線はグラスファイバー釣竿に通線がベスト,通線できない場合は竿の外側にANT線を緩やかに巻き付け固定す方法でもOK。ANT下部の金属パイプと平行する部分は短くする。船底内側に1平方メートル以上の金属板を張り,アースとする。(海水との間に大きな静電容量ができ良好なアースとなる)アース配線は太い電線で短く配線する。船底内側に十分な金属板が張れない場合は,1.4mmφのステンレス線をパルピット取付ビスの裏側へ締め付け、船内をバウまで配線してアースの代用としても良い。同軸ケーブルは,4.70m,9.39m,14.09mの長さで使用するのがベター。(理由は文末参照)上図のANT取付用のFRPパイプは,外径48mmの塩ビパイプ(PVC)に包帯を巻くようにガラスマットを巻きFRP樹脂でコーティングする。これを2回実施して強度を高める。下図は上図のANT下部の「接続箱」の部分です。ANT線と同軸ケーブル中心導体との間に挿入するコンデンサとしては耐圧1kv150pFのバリコンがあれば調整が容易ですが,下図右のセラミックコンデンサを使用する方法でも可能です。下の右写真のセラミックコンデンサは右から100pF/3kv,47pF/3kv,33pF/3kvです。47pFと33pFを並列にすると80pF/3kvになります。68pFと27pFを並列にするか,56pFと39pFを並列にすると約96pFが作れる。計4個など並列にするなどコンデンサの数を増やして,1つのコンデンサを通過する高周波電力を分散させます)価格は1つ110円でした。1円玉より小さいので防水箱は簡単です。同軸ケーブルの中に水が入らぬように「エフコテープ」などでしっかり防水します。防水ケースが使用できる場合はコンデンサとしてバリコンを使用すると調整が楽です。バリコン=バリアブルコンデンサは回転羽を回転させることで連続的にコンデンサ容量を変更できます。下の写真の小さなものは50pF/500v,100pF/500v,大きなものは200pF/1kvです。ヨットでも船内にマッチング(整合)箱を取り付ける場合はバリコンを使用するのがベターですが,上の図3のように船外にマッチング部を作る場合はセラミックコンデンサを複数並列にして使用する方法が防水の点でベターです。(セラミックコンデンサの利用でバリコンより性能が低下することはありません。)以上の説明で省略しましたが,マッチング(整合)が完全にできているか否かはマッチング部の同軸ケーブル接続部(図1,図2のb点)へSWR計を挿入して調べるのが原則ですが,作業がしにくいので,トランシーバ出力部と同軸ケーブルの間にSWR計を入れて調べます(図1,図2のa点)。(トランシーバにSWR計測機能があれば,それで計測します)この時,同軸ケーブルを任意の長さで使用すると,給電点のマッチング状態を正確に調べることができません。給電点の状態を送信機出力部に挿入したSWR計で調べるためには,同軸ケーブルの長さを1/2波長×短縮率×整数の長さで使用する必要があるのです。次の写真はSWR計の例です(古いものです)。次の写真はトランシーバ内臓のSWR計です。非常に良好なマッチング状態を示してます。【参考1】共振状態のANT線(1/4波長×0.97)の場合のマッチング方法このページの最初の表で,1/4波長×0.97の長さにするとアンテナ線が共振状態となり,リアクタンス分の無い36Ωとなると説明しました。なるので,給電点にマッチング回路を挿入しなくてもトランシーバからの送信電力の大部分は同軸ケーブルに送り込まれ,給電部からANT線へ流れ込み電波として放射されます。Z=36Ω±0Ωとなるとは言えません。そこで,36Ωと50Ωの同軸ケーブルのマッチング(整合)を計算してみた結果,次のようになりました。(0.16μH)と小さな値です。コイルのインダクタンスはコイルの直径・巻き数・コイルの長さで変化します。下表は,直径20mmでの巻き数・コイル長で計算した一例です。mmで約0.16μHとなります。実際は,単三乾電池に銅線を4回巻いてコイル作り,調整時に長さを25mm~33mm伸ばして良好なマッチング状態となれば良いのです。下の写真は単三電池に巻いて作成したコイルです。右は引き伸ばしてコイル長を3cmにしたものです。このようにして,コイルのインダクタンスを変化させます。並列となるコンデンサC:92pFですが,前述のようにセラミックコンデンサを2~4個並列にして作ることもできますが,次のように同軸ケーブルの中心導体と外部導体の容量をコンデンサーとして利用する方法があります。静電容量は1m当り100pFです。下図のように長さ1m程度の同軸ケーブル5D2Vを取り付けて,同軸ケーブルの長さを少しずつ切ってゆくと92cmあたりで整合できるでしょう。(切り口はオープンでOKですが,水が入らぬようにします)次の写真は実際に作成したものです。コイルの巻き数が3回で整合できました。(クリックで拡大します)。35cmの同軸ケーブルを3本作り並列にして,その中の1本を少しずつ切って92pFとしても良いでしょう。1mあたり67pFなので長くなります。)コンデンサの代用として同軸ケーブルを使用するマッチング方法はセラミックコンデンサが入手できなくても作成できるので最も簡便な方法と言えます。5D2Vを使用すれば送信電力100W程度でも使用できます。以上はアンテナの付近に金属物が無いとして算出された計算値を用いての設計です。ヨットでは,バックステーやトッピングワイヤなど様々な金属線がANTから近い位置にあるので,計算の通りとはなりません。このためANTの長さは±10%変化させてみる必要があるかもしれません。マッチング用のコンデンサの容量やコイルのインダクタンスも±30%変化させる必要があるかもしれません。それを考えると,調整時にはコンデンサ容量が変更できるバリコンを使用し,マッチング状態のバリコンの角度を調べて,その容量に相当するセラミックコンデンサへ取り替えると良いでしょう。書き遅れましたが,これらの調整はヨットが海面に浮かんでいる状態で行います。他のヨットと近接していない場所で行います。1/4波長垂直ANTの長さとインピダンス上表はアンテナ線の直径2mmで計算したものです。ANTの短縮率が周波数が高くなるにつれて変化するのは波長に対するANT線の直径率が変化するためです。ANTをパイプにすると短縮率が0.95以下になります。こちら前ページ「続:長距離外洋航海ヨットのHF通信アンテナ_アマチュア無線ANT」の続きです。【バックステー利用のアンテナは遠距離通信に向かない?】バックステーにインシュレーターを挿入して通信用アンテナとしているヨットを多く見かけます。バックステーをアンテナに利用すれば,スマートで通信用アンテナとしても電波が受信でき,効率よく電波が飛びそうに見えます。それらのヨットの方から「思ったように遠距離との通信ができない」と言う話を聞いたことはありませんか?バックステーのマストトップ側から1~1.5mの位置にインシュレータ-を挿入し,スターン側からも1~1.5m付近にインシュレーターを挿入して,その間を通信用アンテナ線とすればOK,アンテナとなる区間は長いほうが良い...などと単純に考えている人がいるのではと懸念します。(艤装をする人が通信アンテナの技術を理解していないかも...)アンテナ線を垂直にして使用する垂直接地アンテナは「長過ぎると良くない」ことをご存知でしょうか?「過ぎたるは及ばざるがごとし」と言いますが,垂直接地ANTでは「過ぎたるは及ばないどころか,遠距離へ電波が飛ばなくなる」のです。長さが1/4波長の垂直接地ANTの基本動作図は次の通りです。(図はクリックで拡大します)バックステーアンテナも「垂直接地ANT」です。下図は,垂直アンテナの長さが変化した時の電波の輻射角度,受信点における電界強度を示したものです。図のλとは,通信周波数の波長です。数値は送信アンテナから輻射電力1KWを輻射し,1マイル(1.6km)先における電界強度の値です。(図はクリックで拡大します)波長λは光速度÷周波数です。周波数が21.3MHzの場合,波長は30万km÷21.3MHz=14.08mとなります。上図1のλ/12の垂直アンテナは14.08÷12=1.17mです。図2は2.35mです。図3のλ/4は3.52mです。図5はλ=1波長=7mです。図1→2→3→4→5→図6と垂直アンテナを長くすると水平線の方向への電波の輻射が強くなります(電界強度の数値が増加します)。ところが,図6より長くすると水平線方向への電波の輻射が減少し,上空48度方向への輻射が増加します(図7)。垂直アンテナを長くすると電波が上空54度方向への輻射となります(図8)。遠距離通信には,水平線方向の輻射電波が必要なのに,アンテナ線を図65/8波長より長くすると図7,図8のように電波の打上げ角度が高くなってしまうのです。(高く打上げられた電波は電離層で反射しないので遠方へ電波が届かないし,遠方からの電波も受信できなくなります)。上記でお解りと思いますが,21MHz周波数で通信をする場合,バックステーのアンテナ部分は図6に相当する8.8mより短い状態で使用するのが効率的となります。それを知らず「長いアンテナは短いものより良い」などと安易な考えでは電波が遠距離へ飛ばないのです(遠距離からの電波も受信できない)。8.8m分をアンテナとして使用すると,上側のインシュレーターの挿入位置がバックステーの中央部に近づく場合があります。中央付近にインシュレーターが存在すると,その重さでバックステーに大きな揺れが発生する場合があります。揺れはバックステーや取付金具類の金属疲労をおこす虞があるので好ましいことではありません。Lift)と平行で,かつ近すぎる点です。あれこれ細工をしすぎると艤装の信頼性を低下させる虞があるので考え物です。ここまでの話を図にすると次のようになります。(図はクリックで拡大します)釈迦に説法ですが,ヨットは通信アンテナが重要ではなく,ステーなど艤装の信頼性が最優先です。上記の「垂直アンテナ長と電界強度」の図で明らかなように21MHz用の垂直アンテナは1/5波長~1/4波長=2.8~3.5mあれば性能的に十分なのですから,バックステーを長々と使ったアンテナでなく,船尾へ2.8~3.5mのグラスロッドアンテナを建てる方法が重要な艤装に影響を与えないのでベストです。グラスロッドの長さが4mあれば,21MHzでは1/4波長+0.5m,18MHzでは約1/4波長,14MHzでは約1/6波長となり,各周波数で効率よく電波を輻射する垂直アンテナとなります。長さが4mの垂直アンテナを用いて7MHzの電波を送信することができますが,7MHzでは4mは1/10波長なるので,アンテナ給電点の値(インピーダンス)が非常に低くなり,送信電力をアンテナへ送込む部分のマッチング(整合)が難しくなります。(例え話ですが,直径50mmの管の流れを直径1mmの管へ流し込むようなものです)。注1図31/4波長送信ANTからの電界強度196mV/m,図11/12波長ANTからは186mV/mと大きな差が無いととれますが,図の電界強度は,送信電力が損失無く完全に放射電力となった場合の値であって,実際は1/12波長ANTへ送信電力を送込む部分で大きな損失が生ずるので,短いANTからの輻射電波は小さくなります。注21/10波長など極端に短いアンテナでは入力インインピーダンスの実数分が非常に小さくなるため整合器(アンテナチューナー)内部で大きな高周波電流が生じます。オートチューナの場合は増加した高周波電流によって内部のコイルや接点の焼損が発生することがあります。垂直接地アンテナ線の長さとインピーダンスの値は→こちらの(図2.7,図2.8,図2.9)をご覧ください。以上から,遠距離通信アンテナは,スターン(船尾)に3~4mのグラスロッドアンテナを建てて使用するのがベストと言えます。以上は,2000kmより遠い距離との通信を想定しての話です。少ない送信電力で遠距離へ電波が届く。ヨットからの電波を受信・中継してくれるアマチュア無線局が多い。受信してくれる陸上無線局は大型アンテナを設置していて弱い電波も受信してくれる。ヨットからの通信を優先的に支援してくれるマリンネット体制がある。(日本では,オケラネット,シーガルネットなど,海外にも支援ネットがある)。(日本に近すぎる場合は,逆に遠方のハワイやオーストラリアの無線局が中継してくれる)などです。日本沿岸を中心に航海するのなら7MHzを使用する方法があります。電波を反射する電離層は季節や時間帯で変動しますが,7MHzは変動が少なくいため,100km~800km程度の中距離通信は7MHzの周波数を使用すれば年間を通して安定して通信ができます。7MHzの5/8波長は26mですからバックステーを長く使ったアンテナでも長すぎることにはなりません。これらのことから,オケラ5世の航海では,100Km程度を併走するレース参加艇とはバックステーアンテナを使用して7MHzで通信を行い,日本など遠距離との通信はスターンに建てた3.5mのグラスロッドアンテナを使用しました。下の写真の右上にバックステーに挿入したインシュレーターが見えます。船尾の「日の丸」の上の白いロッドが21MHzアンテナ(3.5m)です。この21MHzアンテナで南大西洋や南インド洋から日本への通信ができました。バックステーアンテナは長すぎると電波が遠距離へ飛ばない。ヨットの場合,遠距離通信アンテナとしては船尾へのグラスロッド(3~4m)がベター。1/4波長などに合った長さでなくてもOK。7MHzなどを利用しての中距離通信が目的ならバックステーアンテナでも良い。船底内側に金属板または金属メッシュを貼り付け,太く短い線でアースを配線する。(銅の多対線より,銅の太い被覆単線がベター,太いステンレス線でも良い。アンテナチューナーとして「オートチューナー」を使用する場合は,波長に比べて極端に短いアンテナを使用しない(内部で焼損故障が起きる)。オケラ5世,オケラ8世,スピリットオブユーコーの世界一周は故障しにくい「マニュアルチューナー」を使用した。短期間の航海なら「ツエップ型アンテナ」を使用するのが簡便(チューナが不要)。ANT線をバックステーから2m以上間隔をとること。市販の「ツエップ型アンテナ」は,所詮,ビギナーアマチュア無線家向けで,かつ,陸上での利用を想定した製品であることを承知の上で使用すること。バックステー(金属線)から間隔がとれないアンテナ線の張り方はダメ。くどいですが,グラスロッド表面にアンテナ線を巻きつけ同調させるヘリカルANTは外洋ヨットでは塩分付着でトラブルが起きる。ヘリカルANTは所詮,陸上のアマチュア用です。--------------------------追記30~34フィートのヨットで,船尾へグラスロッドANTを建てる場合は,垂直でなく若干後方へ傾斜させた方がベターです。小型艇ではバックステーと垂直アンテナとの間隔が十分にとれないため,それを少しでも解消するためです。後方へ傾斜させることによってアンテナが金属ワイヤ-から離れるのでベターなのです。(図はクリックで拡大します)このページはヨット雑誌「舵」に掲載した記事の補足です。ヨット雑誌「舵」の内容は次のオケラネットの「ヨットのアンテナ・無線システムのセッティング」をクリックしてください。こちらこのページは前ページ「遠距離航海ヨットのHF通信用アンテナ_HFアマチュア無線ANT」の続きです。こちら【まず基礎的な話です】アンテナの基本として「ダイポールアンテナ」があります(下図)。下図左は,一般的な「1/2波長水平ダイポールアンテナ」です。それを垂直にしたものが「1/2波長垂直ダイポールANT」です。垂直ダイポールANTの下側のエレメントをアースに接続した形が「1/4波長垂直接地アンテナ(ANT)」です。(NHKラジオ放送などは片側をアースにした「垂直接地ANT」を使用しています。)ヨットのバックステーアンテナ,グラスロッドアンテナも上図右の垂直接地アンテナ(ANT)です。長さが1/4波長の垂直接地ANTから無線機への接続は下図のようになります。1/4波長垂直接地ANTの給電点のインピーダンスは約36Ωです。同軸ケーブルの特性インピーダンスが36Ωであれば「ANT側36Ω=ケーブル側36Ω」でピッタリと整合しますが,36Ωの同軸ケーブルは製造されていません。通信では50Ωの同軸ケーブルを使用するのが標準です。無線機の出力も50Ωが標準です。無線機から50Ωの同軸ケーブルでアンテナ側へ給電しますが,1/4波長垂直接地ANT給電点の値が36Ωなので,50Ωと36Ωの差を整合させる空中線整合器(アンテナチューナ=アンテナカプラ)が必要となります。(中波ラジオ送信局ではアンテナ直下の小屋に巨大なコイルの整合器を設置しています。)垂直接地アンテナ線の長さとインピーダンスの値は→こちらの(図2.7,図2.8,図2.9)をご覧ください。【ヨットのアンテナの話に入ります】ヨットの場合は下図のように,アンテナから船尾(船内)の整合器(アンテナチューナ)までの給電線として同軸ケーブルを使用せず,被覆電線(単線)を使用します。(同軸ケーブルを使用しないのはおかしい・・・と考える人はアマチュアです。ラジオ短波(旧:日本短波放送)などプロの送信ANTは同軸ケーブルを使用していません)給電線を単線にすることで14MHzや18MHzなど他の周波数帯のアンテナとしても利用できる利点が生まれます。垂直接地ANTでは,アースの良し悪しが電波の飛びに大きく影響するので,シッカリとしたアースを設けます。こちら下図は垂直ロッドアンテナ部から船内への給電線(単線)の引込み方法の例です。ポイントは「給電線(単線)を金属性の支柱へ密着させない」ことです。ポリエチレンの被覆電線でも金属支柱に密着させて引込むと高周波損失が大きくなる虞があるためです。金属支柱から間隔をとるセパレーターは支柱から3cm以上あればOKです。その数は少ないほど高周波損失が少なくなるのでブラブラしない程度の間隔30cm~60cm毎に取り付ければ良いでしょう。セパレーターはFRP板などでOKです(吸湿しないように表面塗装をする)。参考:下図は月刊「舵」1997年5月~7月号に連載した記事から引用です。FRPロッド無線アンテナの作り方と取り付け方(下図はクリックで拡大します)(下図はクリックで拡大します)1997年頃は,FAX受信用FRPロッドの中に銅線を通して送信用アンテナとして使用できたが,近年はFAXアンテナの入手が難しい。漁業用FRP竿の利用で同等の垂直FRPロッドアンテナを建てることができます。左側のアイコン(下図)をクリックすると開きます。注書き:以下は,「何故,垂直ロッドアンテナ下端から同軸ケーブルで引込まないのか?」と思う方のための注書きです。(なぜ単線で引込むのか?)アンテナの給電点のインピーダンス(高周波特性値)はアンテナの長さ・高さ・傾き,周辺の金属物体などの影響で理論通りの値になりません。同軸ケーブルの特性値とアンテナのインピーダンスが合っていないまま接続すると同軸ケーブルの中で反射波が発生し,結果的に大きな損失が生じます。単線で引き込む場合も反射波が生じますが,セパレーターで絶縁した単線を使用すると損失は小さくて済みます。損失が少ない分,送信電力が効率的にアンテナから輻射されます。(くどいですが,ラジオ短波:旧日本短波放送の送信ANTは同軸ケーブルを使用せず,平行線給電です)アンテナ下端(船内)にANTチューナー(整合器)を設置し、整合器から無線機までは同軸ケーブルで給電します)。詳しくは⇒こちら次は,通信用アースの方法です。くどいようですが,垂直接地ANTやバックステーANTは下半分をアースで代行するため,アースの良し悪しが電波の飛びに大きく影響します。望ましいのは,整合器のアース端子から短い電線で海水へ接する金属板へ接続する方法です。船底が金属でないFRP製のヨットでは海水に接する船底へ金属板を張ることは難しいので,下図のように船底内側へ金属板を張り,アース配線を接続します。(通信用アースは直流的なアースの必要性はない。電食防止亜鉛のように海水に接触していなくても良い。無線周波数において高周波抵抗値(インピーダンス)が小さければ良い。船内の船底に金属板を張り,アース線を接続すると良好な通信用アースとなる。)船内のアース配線を鳥瞰図的に書くと下図のようになります。アース配線は下図の水色の太線のように船底内側の金属板,エンジン本体,バッテーリーのマイナス端子,キールなどとも接続します。配線用の線材は太めの600VIV線がベストですが,銅線は電食で溶ける事があるのでステンレス線でも良いでしょう。パルピットの取付けボルト(船内側)へ船首まで次々とステンレス単線でアース配線を伸ばせば更に良いアースとなります。下図は船尾にヤグラがあるヨットの場合です。整合器のアース端子から,下図の水色点線のように船内側でヤグラの足のボルト,パルピットのボルト,船底の金属板にアース線を配線します。アース配線は上図のようにエンジン本体,バッテリーマイナス端子,キールへも配線をします。船底内側の金属板としてステンレス薄板と書きましたが,銅板でもOKです。簡易的には,家庭で「天ぷら」を揚げる時に使用する「アルミ薄」を広く船底に張り付け,それを代用品とすることもできますが,耐久力は期待できません。上図の水色配線へ1.4mmφステンレス線を接続し,左右のパルピット下部(内側)のボルトに締めながら船首まで引きまわし、船首で左右から引いた線を接続します。水色配線に「1.6mmφIV単線」を4~5本接続し,それらの線を個々に左右に広げてバッテリーのアース端子へ接続します。......以上はヨットの船体(ハル)がFRPの場合です。ハルが金属板のヨットはアース線をハルへ短く接続すればOKです。整合器(アンテナチューナ)はどのような形式のものが良いかを書きわすれました。簡便なのは「オートチューナー」です。オートチューナーはプロセッサを内蔵し,無線機側からの操作で自動的に整合(チューニング)をとってくれます。整合調整操作を知らぬ人でも利用できます。オートチューナはプロセッサーなどの部品で製造されているため,不具合が発生すると自分で修理ができません。マニュアルチューナーは部品点数が非常に少ないため,まず故障の心配がありません。チューニング時に手動でツマミを操作する手間が必要ですが,一度,調整すると周波数帯を変えないかぎり,そのまま使用できます。信頼性の点ではマニュアルチューナーが優れています(放送局はマニュアル式です)。こちら以上,くどい書き方をしましたが,それは「アンテナと整合器(アンテナチューナー)があればOK」と考えやすいので,バックステーアンテナや垂直アンテナはアースがシッカリしていないと電波の飛びが悪くなることを理解して戴きたいからです。以下は【理論に興味がある方へ】の記述です参考ですが,船底内側に張った金属板による静電容量とインピーダンスの試算をしてみましょう。こちらこのページはヨット雑誌「舵」に掲載した記事の補足です。「舵」の内容は次の「ヨットのアンテナ・無線システムのセッティング」をクリックしてください。総目次ページへもどるは→こちら世界一周レースなど長距離航海ヨットの短波通信用アンテナ(アマチュア無線ANT)の話です。ヨットの無線通信としては,外国の港への入港の際や,航海中に接近した本船などとの連絡用として「国際VHF」がありますが,国際VHFは無線周波数が150MHz帯のため見遠し距離をこえると通信ができません。インド洋などから日本へ通信ができます。商船や遠洋漁業の船舶には短波通信装置が備えられていて,プロの無線通信士の乗船が義務付けられていました。今は,人工衛星を使用して航行中の船舶と通信が可能となりました。ヨットでも衛星通信が可能な装置を搭載すれば衛星経由の通信が可能ですが,21MHzなどの短波帯のアマチュア無線周波数を利用すると様々な情報が入手できますし,衛星通信装置が故障した場合のバックアップにもなり,航海の安全性が高まります(シングルハンドの航海では,孤独感の解消にもなるでしょう)。前置きはこのくらいして,ヨットの短波通信アンテナの話に入ります。スペースが限られるヨットにおいては,どのようなアンテナが良いか実例で示しましょう。1.バックステーをアンテナとして使用する方法(下図)バックステーの上部と下部へInsulatorインシュレーターを入れ,中間部をアンテナ線として利用する方法です。・バックステーをアンテナ線として利用するため,新たにアンテナを設ける必要がない。・アンテナ線として利用できる部分が長くとれるため10MHz以下の周波数でも効率よく送受信ができる。・Insulatorによるバックステーの強度(信頼性)に影響しないとは言い切れない。(信頼性の高いインシュレータの選定が重要)・Insulatorは強度低下を考慮して交換が必要。・Insulatorは高周波的に優れた性能(低損失)のものが必要。金属線)が動くとバックステーとの間隔が変化し,アンテナ部の特性(インピーダンス)が変化する。金属線)を使用する場合は,ワイヤに3m~4m間隔で小型Insulatorを挿入し,バックステーアンテナへの影響を小さくすることがベター。・アンテナ部分は長すぎてはだめ。長すぎると電波の輻射角度が高くなり電波が遠距離へ飛ばない。詳しくは「続2」のページで説明します。アンテナ部分の長さは周波数の5/8波長未満とします。(21MHzなら約9m)・アンテナチューナ部にはアース配線が必要(アースは海水と接触させる必要はない)。・アンテナ部の長さ+アンテナ下部からアンテナチューナーまでの引込線の長さの合計が使用周波数の1/2波長の整数倍とならぬよう注意が必要。(合計の長さが1/2波長の整数倍となる点はインピーダンスが非常に高くなるためアンテナチューナーの整合が難しい⇒市販のオートアンテナチューナーでは整合できない)。次の写真は,バックステー下部からの引込線の配線の実例です。ステンレス製のパックステーと銅の引込線(単線)を接続させると,接触面において電食錆が発生し,電気的接触が不完全となるため,接続部の防錆処理が必要です。パックステー線と引込線は下図のようにしっかりと巻き接続をして自己融着テープで防水します。引込線はインシュレーター(Insulator)や他の金属線から10cm程度間隔をとって引込します。間隔をとるためのセパレーターはFRP板で自作しても良いでしょう。(写真はクリックで拡大します)(下図はクリックで拡大します)次はこれまでの実績から最もお勧めするアンテナです2.グラスロッドアンテナ下図はスターンにグラスロッドを建て通信アンテナとする例です。バックステーもマストトップも使用しないので船の信頼性に影響が少ないアンテナです。世界一周などロングラン航海に向いているアンテナです。・バックステーの強度や信頼性に全く影響を与えない。・マストトップも全く使用しないためシートが絡まるトラブルの心配が無い。・デスマストしても通信が可能(バックステー利用はデスマストしたら通信ができない)。・構造がシンプルなためアンテナとしてのトラブルが少ない。・アンテナチューナ(カップラー)を使用することで,14MHz~28MHzまで使用できる。・電波の放射角度が低いため,遠距離通信へ向いている。・スターンにグラスロッドアンテナを建てるための構造物が必要。(パルピットのコーナー部の低い位置へ取り付けても性能的には問題ないが,ヒールした時などにクルーがつかむとグラスロッドが折れる虞がある。)・アンテナ部の長さが3~4mとなるため,7MHzなど低い周波数では効率よく電波を放射しにくい。7MHzでもと考え,グラスロッドへ銅線を密に巻くヘリカルアンテナは外洋ヨットではダメ。海水の飛沫(塩分)によるトラブルが起きる。ヘリカルアンテナは所詮,陸上のアマチュアモービル用です。・強度があるグラスロッドを使用しないと折れる虞がある。・アース配線の良し悪しが必要(アースは海水と接触させる必要はない)。(図はクリックで拡大し,クッキリします)グラスロッドアンテナで注意すべきはロッドの強度です。レジャー用の磯釣り竿などはFRPの肉厚が少いため短期間で強度が低下します。ヨットオケラ5世では,漁師がトローリングに使用する強力なグラスファイバー竿を使用しました。オケラ8世(スピリットオブユーコー)では,船舶用FAXアンテナを使用しました(次の写真はオケラ5世です)。次の写真はKODEN8(オケラ8世)です。レーダーをマストへ取り付けたため船尾へレーダー用のヤグラを設けず,短波通信用アンテナは船尾のパルピット支柱を補強し,取り付けました。写真ではわかりにくいですが左右2本(常用と予備)グラスファイバーアンテナを取付けています。(写真はクリックで拡大します)現在,船舶用FAXアンテナの入手は難しいため,つなぎ部分の無い強力な4m程度の鰹一本釣り竿か,キュビカルクワッドアンテナ用として製造されているグラスロッドに電線を挿入してアンテナとするのが良いでしょう。下図はキュビカルクワッドANT用グラスロッドの写真です。電気通信用FRPアンテナ」と入れて検索すると下図のページが見つかります。トリポール「曳き縄用1本竿」のページがあります。このページの「曳き縄用1本竿」4.5mに電線(単線)を通して通信用ファイバーアンテナとする方法があります。こちらhttp://www.hopec.jp/contents/fishing/products/fishery/2_1_toripole_s3.htmlロッドの中へ通す単線は1.6~2.0mmΦのIV線で良いでしょう(街中の電柱のアース配線に使用されている緑色の被服電線です)。1.6mmΦステンレス単線(裸線)を使用しても良いでしょう。通す時に一定区間ごとにFRP樹脂を塗布して挿入すると電線がロッド内で揺れなくなります。ロッドの先端部で電線をFRP樹脂で固定し,併せて防水します。ロッドの表面はウレタン塗装をして紫外線によるロッドの劣化を防ぎます。ロッド下部は水が溜まらぬように水抜き穴を作ります。ロッド内部へ通線できない場合は,1.6mmφのIV線、もしくは1.4mmφのステンレス線をロッドへ1mあたり2~3回の巻き方で先端まで巻き付けます。巻き付けた線が緩まぬように一定間隔でFRP樹脂などで固定します。アンテナ部の長さは,必ずしも使用周波数の1/4波長としなくてもOKです。アマチュア無線家の中に,アンテナ長は1/4波長や1/2波長に同調させることが大切と言う方がいますが,そのような方は理論を知らないビギナーです。同調(共振)させる長さにすると同軸ケーブルとの接続が容易となりますが,8/5波長などアンテナ線の長さが周波数に同調していなくても効率的に電波を輻射をします。周波数が21MHzなら,上図のロッドの長さは3~4mあれば十分です。長くするとヨットが横転した時にロッドが折れる虞があります。アンテナ部の直下に同軸ケーブルを接続する場合は,アンテナ部の長さを使用周波数の1/4波長×0.98程度にして,アンテナの電気的特性のリアクタンス分を最小にするなどが必要です。同軸ケーブルを使用せず,単線でアンテナチューナまで引込む場合には,アンテナ線+引込線のトータルの調整を,アンテナチューナー内部のコイルとコンデンサで行うので,アンテナ線を周波数の1/4波長×0.97に合せなくても良いのです。アンテナの長さが1/4波長より短い場合は,アンテナ中央部あるいは下部へコイルを挿入しても良いですが,ヨットでは塩分がコイルのカバーに付着するので,好ましい方法ではありません。アンテナ下部から最も近い船内側の位置にアンテナチューナーを取付けて整合させるのがベストです。くどいですが,グラスロッドへ銅線をヘリカルに巻く「ヘリカルANT」は外洋ヨットではダメです。海水の飛沫(塩分)によるトラブルが起きます。陸上の自動車アンテナです。塩分の付着が激しい外洋ヨット向きではありません。3.ツエップ型アンテナ(バックステーを利用しない方法-2)次はマストトップからスターン(船尾)へ「ツエップ型アンテナ」を張る方法です。ツエップ型とは,ドイツの飛行船「ツエッペリン号」で用いられたツエッペリンアンテナの変形です。ツエップ型ANTはアンテナ線の長さを使用周波数の1/2波長にして使用します。アンテナ線の片側(図では下側)へ専用のマッチング部を設け,その部分から同軸ケーブルで船内へ引き込みます。・バックステーにインシュレーターを挿入しないので,バックステーの信頼性低下を心配しなくて済む。・アンテナ整合部から無線機まで同軸ケーブルで直接接続することができる。(アンテナ長を細かく調整するとアンテナチューナーが無くても良い)・ヨットの船底へアースがとれなくても電波の飛びに影響が少ない。できる周波数がアンテナ長で決まる周波数に限定される。アンテナ線はバックステーから十分な間隔をとること(少なくとも1/8波長以上の間隔)。21MHzの場合,アンテナ線の上部でも2m以上の間隔が望ましい。バックステーから間隔をとるために船尾へパイプを建て,アンテナ線をステーから十分に離す。・アンテナ線下端のマッチング部をしっかりと防水する必要がある。(水が浸入するとアンテナとのマッチング状態が狂い電波が飛ばない)・アンテナ線が切れて,残り部分がマストトップに絡むと危険なので,アンテナ線としては切れにくいステンレス線を使用する。・市販品は,陸上で簡易的に使用する「アマチュア無線用製品」であると認識して利用する。(図はクリックで拡大します)ツエップ型アンテナの片端に取付ける整合部(マッチングコイル部)を初心者が自作することは難しいため,初めての場合は市販品の利用が無難です。市販品は陸上での使用用として製造されています。市販品は塩分を含む強風にさらされ,常に大きな揺れの力が加わる環境での使用を保証しているとは思われません。バックステーなど金属線がアンテナの付近に無く,かつ,地上から十分に高い位置にアンテナを張った状態に合わせて製造されています。下図は市販のツエップ型アンテナ専用のコイル部(整合部)です。ツエップ型アンテナを長距離航海に使用する場合は,アンテナ線をステンレス線とし,整合部は同軸ケーブルとの接続部を含めて自己融着テープで十分に防水処理をします。バックステーなどから数mの位置にアンテナ線があるため調整が必要です。上図の「調整ヒゲ線」とは,アンテナ線の全長を調整するための部分です。この部分を含め,全長が1/2波長より若干長くなるようにアンテナ線の長さを決めます。その状態で,SWR値を計測し,目的の周波数より低い周波数で値が低い場合は,ヒゲの長さを少しずつ切りながら目的の周波数でSWR値が最小になるように調整します。調整作業時,同軸ケーブルの長さを1/2波長×同軸の短縮率の長さ,もしくはその整数倍の長さで使用することがベターです。5D2V同軸ケーブルの短縮率は0.67です。(21MHzで同軸ケーブル5D2Vを使用する場合は,1/2波長=(300÷21.3)×1/2=7.04mに短縮率0.67を掛けた4.72mもしくは,その2倍の9.43mの長さの状態で使用すると良いでしょう。その理由は,4.72mの整数倍の点はアンテナとの接続部の状態と同じ状態となるため,アンテナとの整合状態を手元で把握することができるためです。上の写真のツエップ型アンテナ整合ユニットは,陸上で簡便に使用するビギナーアマチュア無線向けなので,世界一周など長期の航海に耐えられるかの不安はありますが,安価に建設できるので2~3か月程度の航海なら問題は少ないでしょう。航海が長くなる場合は,整合ユニットの予備を準備して航海するとベターです。(海外の港で整合ユニットを入手することは難しいと思います)。下図はツエップ型アンテナを設置する時のポイントをまとめた図です。上図のアンテナ用パイプの目的・傾けた理由は,バックステーなどの金属物からアンテナ線の間隔を広くするためです。船尾から見てFAXアンテナを右側に建てたら,無線アンテナ用パイプは左側,に配置します。実績から,短波通信用アンテナとしてはヨットの艤装に全く影響を与えない「グラスロッドアンテナ」が信頼性・通信性能の面でもベストと考えます。通信周波数としては,21MHzを利用すれば50W程度の送信電力でも南太平洋やインド洋から日本への通信ができる利点があります(オケラ5世の時は南大西洋から日本へ電波が飛んできました)。2級アマチュアの無線従事者の資格があれば14MHzも利用するとベター。アンテナ線から無線機への接続やアース配線(下図)については,次のページで説明します。以下はヨット用として【ダメなアンテナです】---------------------誤って取り付けることのないように参考として記載します。【ダメなアンテナ1】.次の図のような逆V型アンテナ線の張り方は全くダメです。その理由は次の通りです。(1)アンテナ線が金属線のフォアステー,バックステーに近すぎるため電波が飛ばない。(フォアステー,バックステーが非金属ならOKだが,ありえない話)。...電波となって飛ばない。(3)アンテナ線が途中で切れ,切れ残りがマストトップでハリヤードにからむとセールダウンが出来なくなる。(マストトップには必要最小限のものしか取付けるべきでない...トラブルのもとは最小限とすべき)。(図はクリックで拡大します)【ダメなアンテナ2】.アンテナ線を船尾のパルピットからマストトップへ張り,オートアンテナチューナを使って給電すればOKなどと安易に考えてはいけません(下図)。下図の問題点は「アンテナ線とバックステー(金属線)との間隔があまりにも狭い」ことです。電波を放射するアンテナ線に平行に金属線が存在すると「平行フィーダー」のようになり,アンテナ線から電波が効率的に輻射されません。アンテナ線から電波を効率的に輻射するには金属物や金属線,海面からできるだけ間隔をとるのが基本です。バックステーにインシュレーターを4~5m間隔で挿入すれば問題は解決しますが,インシュレータを多く挿入するとステーとしての信頼性(強度)が下がります。