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ひとつ前へ 数理設計研究所TOP mad@mail.wind.ne.jp 高周波の空中配線による影響研究・設計 数理設計研究所 Hal.T 2010/11/29 |
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概要高周波の伝送はインピーダンス整合が大事。とは言え、そうもいかない時がある。ケースに組み込んだ基板までコネクタから短い同軸配線を心がければいいのだが、本当に同軸でなければいけないのか？ １５０MHｚは波長２ｍ、１００分の１の２ｃｍでは問題が起きるのか？あらかじめ調査しておけば場合に応じて単線、撚り線、同軸の配線を使い分けられる。 |
実験の流れ全体をここに記載してみるので、しょうしょう煩雑な記述になると思うが、それでも実験とはこういう風にするんだってことで意味があるだろう。実験は太田研究室ではなく、前橋本部の私の部屋で実施した。 許容長さの結論
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初期の論理評価・空中配線についての評価はQuickSmithなどの伝送回路計算機で評価できる。・そのときに必要なパラメータをいいかげんにすると、エイヤッっと勘でするのと同じで数値計算の意味がなくなる。 必要なパラメータは、単線の伝送インピーダンスまたは平行線や金属箱の中の空中配線のインピーダンス。さて平行線や金属導体の中のインピーダンスは平行線路、同軸の計算で可能だが、一本の空中に置いた電線より必ず小さくなる。したがって最悪評価をしたいのなら空中に一本の配線を配置したときのインピーダンスがいいだろう、どこかにあると思うが今は見つからないので。 同軸の計算式から推定してみよう、と思ったがやめて、同軸の実現可能な値は300Ωぐらい、平行線は1000Ωぐらいだ。つまり、そばに金属がある場合にはべたに添わせれば100Ωぐらい、空中に浮かせても（平行線の半分なので）500Ωぐらいの範囲でしか変動しない。50〜500Ωの推定が妥当だろう。これを一番外れた500Ωとしてみよう。 |
ここでQuickSmithの出番。結論は 150MHｚ、500Ωの伝送線路１インチで50.3+39.6j SWR=2.2 150MHｚ、300Ωの伝送線路１インチで50.3+23.3j SWR=1.6 以前、435MHｚでは1cm以下にしてほしいといったことがあると思うが、これらの計算からきている。上の例より周波数が3倍なので3分の1の8ミリぐらいが435MHｚの許容値。145MHzでは２から３ｃｍの言い分の説明さ。 実際にはアルミケースの中なので300Ωがいい線だろう。単線をまじめに空中に飛ばすのではなくケースの底に押し付けるなどすればもっとSWRは下がる。 ただし、電流の行き返りが離れると内部で電磁放射するので、いい加減でもいいから添わせるか、ねじらなくてもいいからトロイドコア（FB101)を通した「いい加減並行線」として配線するのがいいと思う。そうすればケース内の電磁放射は非常に小さくなる。 |
準備測定機アンリツのMS２０３４A、可搬型のベクトルネットワークアナライザ（VNA）にスペアナが付属したもの。2MHz〜4GHzで使えてスミスチャート表現もできる。最近は安くなって２００万円もしない・・安くはないか。整理整頓雑然とした状態では雑な実験しかできない。多くの人はこのことが分かっていないのか、適当に机の周りがきれいならいいってレベルで作業を始める。でも、言っておこう。今まで見てきた限りでは、雑然とした机で作業している者は、どういうわけか、机の乱雑さ程度の実験しかできていない。なぜだかわからないが、ともあれ掃除しよう。 |
 掃除前  掃除後 |
実験計画
実験とりあえずVNAのSWを入れてしばらく安定化させる、だいたい熱的な安定には３０分ってのが目安になるのは今も昔も変わらない。キャリブレーション 自作の校正ユニットを使う。これは正規のお高い校正ユニットで確認してあるので問題ない。 |
 a00.jpg キャリブレーション状態 ちゃんとスミスチャートの中心に来ている。 .jpg) a00(1).jpg ケースに接続 ケース内部には何も接続していない。ただし５ミリほどのピンだけが出ている。チャートの右端にあり若干のリアクタンス分が残留、まあしかたないだろう。 以下すべてについて スタート周波数１００MHｚ、停止周波数６００MHｚ ・マーク１ １４５MHｚ ・マーク２ ４３５MHｚ に指定してある。 |
５０ミリのツイストペア
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５０ミリの平行？線
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２５ミリのツイストペア
SWR記録をしていないので参考文献1（p34）より計算した。 swr.mcd MATHCAD8の計算ファイル |
２５ミリの平行？線
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1.7D2V
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評価ある状況がどのような意味をもつか、一般的に言われていることがどんな背景からきているのかを無視して、たとえばSWR２以下ならいいとか簡単に考えていると何が起きるかわからない。一度はよく考えておき、記述しておけばその評価法を忘れていても読み返すことができるので、書いておこう。 SWR許容値一般的にプロ仕様のアンテナではSWR＝２ぐらいを目安にして帯域決定することが多い。効率ηは であると文献１P35にある。SはSWRであり、S=2のときには8/9でほぼ90％が伝送され、10％が戻ってくる。損失としていえば1dBの損になる。これがSWR=2を基準とする理由であろう。 結論許容長さ
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参考文献
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