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145MHz　35×40×3mmの平板型

MAD　TOP　mad@mail.wind.ne.jp

QPYアンテナ
PCT国際特許出願済
このページ以下にリンクする
ページに著作権を主張します
  • 研究・設計
  • (C)株式会社　数理設計研究所
  • 自然環境保護無線協会 Hal.T
  • 2011/07/10 - 2011/12/18
Index
広報

概要

2011/12/18　残念ながら次のことを通知します。
  • QPYアンテナはそのままでは利得が非常に小さいことが判明しました
  • その理由
    1. 測定系としてVNAを使い、送信にQPYアンテナ、受信にDPを使ってS21を測定して、もっともらしい値だった
    2. 送信機に非常に小さなユニットを使って単独測定すると利得が小さいことが判明
    3. 上記２点の実験からVNAでは同軸ケーブルで全体が接続されているために、その影響を避けたつもりではあっても、実際は大きな影響があることを検知できていなかったことを意味しています
  • EHアンテナのまともな実験に似ているのが残念ですが事実は事実、技術者として言わなけりゃいけないことは言いましょう
  • VNA測定の実験は事実なので、QPYアンテナを接続すると強力にケーブルをドライブすることが分かり
    QPYアンテナは強力に近傍空間に結合してケーブルをドライブしているような気がしており、未来が開ける可能性があるでしょう
  • 今までに野外実験したいくつかのQPYアンテナが動いているので、それがどのような理由で動いているのかも疑問です
世の中簡単じゃないのね・・・・・
2011/09/05 PCT国際特許出願しましたので、実験途上ながら公開します。
　ライセンスについては特許（特許確定前のライセンス契約）、その他に著作権の保有と行使を宣言します。これについては当社のTOPページの転載と引用（ページトップに例外の注意があるもの）のとおり、当社の一般方針である自由使用の例外を表明するものです。ただし、広く使っていただきたいのは開発者として当然なので、ライセンスに応じます。

名の由来

　私のコールサインJA1QPYに引っかけた名ですが、4分の1波長・平板・結合→Quarter Plane Yoke　からです。

開発の経緯

　岩手県立大学の瀬川先生、岩手大学農学部の青井先生と共同で動物調査のためのテレメトリ技術(NECoRA)を開発していました。通信方式はMAD-SSですが、小さな動物に装着するためにはアンテナの突出部が動物の行動に大きな制約を加えるので問題になっていたのです。２年ほど前から懸案になっていたものが、７月にブレークスルーがあり、２０cmのワイヤアンテナをタバコの半分サイズの４cmで同等以上の性能にすることができました。効率は体積比例に近いと見ています。いずれにしろ瀬川先生と青井先生の要望が無ければここにまで至れなかったので、大いに感謝するものです。

履歴とコメント

  • 2011/10/28　電波暗室実験2011/10/28　利得の測定、145MHz　λ=2mにてφ40mm L=100mm　にて-4.3dBd　でした。偏波面は明瞭ではなく、ほぼ無指向性に近く見えたけれどデコボコと言うか偏差が8dBぐらいある。測定経費はわずか1万6000円。自動車の垂直1/2λアンテナと取り替えて比較するとS１ぐらい小さかった経験もあるので、まずまず妥当かな。
  • 2011/09/14　スーパーRADアンテナと言う物を知人から教えてもらいました。理論を詳しく調べたわけではありませんが、非常に似てはいます。ただし、SRADが金属導体をショートコイル的に使っているのに対して、QPYアンテナは1/4λ共振器の変形であり、構造的には不思議な形状ですがまったく従来型のアンテナから発展させたものです。非常に低い周波数ではSRADは悪くなさそうですけれど、絶対利得が公表されていないので何とも言えません。

文献

最新 初期文献、固定しておく
補助文献

特徴

QPYアンテナの特徴は（145MHz、λ=2mの実験によれば）
  • 利得は体積依存？（かも）　0.5-2%/cc @145MHz
    • 100ccでダイポールアンテナ相当、5cmの立方体
    • φ40、L100にて-4.3dBdでした
      電波暗室実験2011/10/28
    • タバコサイズ(80mmXφ8mm）では-13dBd
    • 体積さえ維持できれば形状自由
  • 自己整合型、自己平衡型　50Ω
  • 帯域幅　3-8%　＠VSWR<2　動作Qは 30-12
  • 磁性体を使わない磁界型？ではないだろうか？
    • 人体や動物の外部環境に鈍感
    • フェライトコアを使わないので軽量
  • 幅広の極板を使うので導体損が非常に少ない
  • 動作原理の詳細は判明、ただし公開は2012/1
  • 偏波面は全周にDIPが無い不完全無指向性
  • 雷に強い
    • 無接地で運用できるので
    • エンビケース内に組み込んでも高電圧ではないので誘電損が少ない、金属部が露出しない
国際特許出願済み　PCT/JP2011/070193　2011/9/5
ただし、子細な公開は一年後になるでしょう。

参考サイズ　
  • 435MHｚ　φ15mm L=21mm 0dBd
  • 145MHz　φ40mm L=80mm 0dBd
  • 50MHz 　φ75mm L=552mm 0dBd
  • 28MHz 　φ150mm L=786mm 0dBd
  • 21MHz 　φ200mm L=1048mm 0dBd
  • 14MHz 　φ200mm L=1769mm -3dBd
  • 7MHz  　φ200mm L=1698mm -12dBd
電波暗室実験2011/10/28　によればこのサイズでは
もう少し利得が低く、-5dBd位になるだろう。

試供品

　事業用に試供品を提供することができます。事業の範疇は特に問いませんが、話によって無償から数万円の範囲になるでしょう。

申込方法　mad@mail.wind.ne.jp
  • 中心周波数　MHｚ　簡単に作れるのは130-3GHｚぐらいです
  • 外形重視の場合　（小さくければ利得が減ります）
    • 円筒ならば　φ、L
    • その他は　縦、横、長さ
  • 利得重視なら利得　（最大で-2dBiほどです）
  • 帯域幅重視なら　帯域幅、試作では8-2%でした
  • 運用環境
    • ケースの種類、樹脂ならば材質、気にしないのなら記載なしでOK
    • 周囲環境、動物に密着、金属板に密着、3cm離れているなど詳細なほど現実的なものができます
    • 宇宙では絶縁物に発泡系のものが使えないので、宇宙用として指定してください
測定データの提供ができます
  • VNA測定による　VSWR、スミスチャート
  • VNA測定による　1/2λDP法による推定利得（有償、2万円）
  • 電波暗室による放射特性（有償、6万円）

Since 2011/09/01

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