ループ・アンテナ / AMラジオ用プリアンプ / アンテナ・カプラー / フィルター

　

　

鉄筋ビルの窓際( 窓には横5cm間隔で縦に14本細い金属線が入っています )にバー・アンテナを置きます。
この状態で文化放送 / 1134kHzを受信したのが、上の画面です。
左のマーカーで、-94.83dBmが到来電波の強さを示しています。



次に、ループ・アンテナを文化放送の送信所方向に位置を合わせてバー・アンテナの上に乗せます。
バリコンで最大値になる様に同調を取ります。
左のマーカーで、-68.33dBmと改善されています。
何も無い状態( -94.83dBm )から26.5dBも改善された事になります。
都内では送信所まで近いので、あまり使う機会が無いかも分かりません。
しかし、遠くて弱い放送局を捕らえるには無くてはならないアンテナの一つと言えます。
屋外にアンテナを設置すれば、より効果が期待できます。

　学研　真空管ラジオ Ver.1

ここで気になったのは、学研の真空管ラジオに使われているループ・アンテナです。
組立時に測定した結果は、1MHzでは、G1アンテナ側：248.9μH / Q=202　　再生側：5.09μH / Q=50.9でした。

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同調型AMバー・アンテナの製作
アンリツ MS2711Aスペクトラム・アナライザー( 100kHz - 3GHz )にはAM / FM復調器が内蔵されています。
小形・軽量で野外に持ち出した時にラジオを楽しめるように市販のAMバー・アンテナを利用したアンテナを製作してみました。
材料は、ポリ・バリコン( 東京ラジオデパート3F シオヤ無線で購入 ) バー・アンテナなどで入手は簡単なものばかりです。
同調型にする事で、効率よく受信できる様になります。
　同調ツマミ用にシャフトを延長しています。
　
Agilent E4980A　精密LCRメーターで、ポリ・バリコンの最大容量と最小容量を測定した結果です。


バー・アンテナは2本使用し、1本はコイルを外してエポキシ系接着剤で繋いでいます。　1本が、11cmです。


繋ぎ合わせた1次側( 左 )と2次側のインダクタンスとQ値です。
ちなみに、1本では1次側 606.068μH / Q = 277.8　2次側が6.38μH / Q = 72.7でした。
単純計算で同調周波数は、最低周波数 = 339kHz　最大周波数 = 2.935MHzになります。
AM帯をカバーするには広すぎるので、ポリ・バリコンに220PFを直列接続して最大で120PFにしています。
これでほぼAM帯をカバーします。　

　ケース内部の画像です。
コイルを保護用のパイプに入れます。　ケースにパイプとポリ・バリコンなどを取り付けて完成です。

完成した外観・・・\1,000程度で出来ます。



2次側を直接スペアナに接続するのですが、スペアナの入力インピーダンスは50Ωになっています。
そこで、このアンテナの同調点における2次側VSWRを測定してみました。
巻き線には手を加えていません。　買ってきたそのままの状態で使用しています。
VSWRは1.00187でした。　他の放送局においても、1.05以内に収まります。

同調時は、同調していない時と比べると30dB程度の向上が見られます。

1130kHz - 1140kHzをスイープした画面です。　1134kHzで-101.51dBのレベルです。　　注：同調をずらした時です。


1134kHzに同調した時の画面です。　1134kHzで-72.85dBのレベルです。　
同調時は、離調時と比べて30dB程の改善が見られます。
大きなアンテナを用意できない場合でも、充分な性能が得られます。
ただし、遠距離専用のアンテナにするには無理があります。

次に、非同調式アンテナと同調式アンテナの比較をしてみました。　

左：CDコンポなどで使われているループ・アンテナです。　横幅：12.5cm　縦：10.5cm程度の枠に7回巻いてあります。
中央：長さ11cmのバー・アンテナ １本のタイプ　　右：長さ11cmのバー・アンテナ 2本のタイプです。
アンテナの位置を同じにして、アンリツ MS2711Aスペアナで到達レベルを比較してみました。
無変調時を待ち受けるのは面倒なので、文化放送を聞きながら測定しました。
無変調になるわずかの時間を見ていると、振幅の真ん中付近です。


非同調式のループ・アンテナ　　-76から-77dBm程度です。




同調式のバー・アンテナ　1本のタイプ　　-74から-75dBm程度です。




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性能比較用　卓上型　高性能AM帯ループ・アンテナ　
バー・アンテナ等と比較しても性能の差は歴然です。

太めのリッツ線を使用して、卓上型ループ・アンテナを作ってみました。
2次側を低インピーダンスでラジオに直結したり、ラジオ側に小さな結合用ループ・アンテナを取り付けて使用します。
ループ・アンテナとゲルマ・ラジオを切り換えて使用できる様にしたいと思います。
　使用したリッツ線
極細線が170本位まとまって、外形0.8mm程です。


直径21cmの容器をダイソーで見付けました。　内部に8本のプラスチック棒を取り付けて巻いています。
1周が約475mmで、1次側は41回巻いています。　長さは、約19.5メーターです。
左画像：左下にBNC型メス・コネクター　右側にヘッドフォン・ジャック( ゲルマ・ラジオにも出来る様に )
右画像：組立途中の内部の様子

無負荷の状態で、インダクタンスとQ値を実際に使用する周波数で実測してみました。
1MHz近くになると、Q値は軽く500を超えています。
リッツ線は1m当たり\100はしますが、その分満足出来る性能が得られます。
きちんと密着して巻きたいのですが、隙間やたるみが出たりして出来はあまり良くありません。
画像の通り、ラフに巻いても心配しなくても良さそうです。　
　　

　　

　
次は、2次側です。　後から巻き数不足で巻き足さなくても良い様に、2,3,4,5回のタップを出してあります。
1MHzにおけるインダクタンスとQ値、インピーダンスを測定しました。

　
上は、タップ位置2回の測定結果です。　右側が、インピーダンスです。

　
上は、タップ位置3回の測定結果です。　右側が、インピーダンスです。

　
上は、タップ位置4回の測定結果です。　右側が、インピーダンスです。

　
上は、タップ位置5回の測定結果です。　右側が、インピーダンスです。

50Ωとするなら4回目、75Ωなら5回目のタップで良さそうです。
スペアナのAMラジオ受信用にするため、50Ω用として4回目に接続しています。
1134kHz(文化放送)あたりが一番50Ωに近いので、1134kHzを中心にして同調特性を測定してみました。

この上で紹介している長さ11cmのバー・アンテナ 2本のタイプと、比較してみました。
これと比較しました。
1MHz( 無変調 )をスペアナで受信した時の比較です。　アンテナは同位置で測定。

長さ11cmのバー・アンテナ 2本のタイプ　　レベル = -76.21dB



卓上型ループ・アンテナのデータ　レベル = -63.21dB
76.21 - 63.21 = 13dBが改善されています。　　13dBの差は大きいですよ。

2次側には、50Ωの同軸ケーブルを介してループ・アンテナを接続します。
このループ・アンテナは、ステレオ・コンポなどに使われているのと同じ物です。
非同調タイプで、10 X 12cm程の巻き枠に7回巻いてありました。
1MHzで50Ωに近くなるのは5回でした。　600kHzでは30数オームになりますが、送信用では無いので良しとします。
1.5D2Vケーブルを取り付けて、卓上ループ・アンテナと接続します。

完成後の外観

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帽子にもなる？　1石2鳥アンテナ　　・・・　意味不明

リッツ線の性能が高いのは分かりましたが、毎回使うには高すぎます。
線にもよりますが、1m当たり50円から100円以上します。


そこで、単芯( スズメッキ線 )で撚ってある線材を使用してみました。
1本の外径：0.86mm　芯の径：0.37mm　を2本撚ってあります。
手持ちの線材を使いましたが、ビニール線でも問題なく使えます。

巻き枠は、絶縁物なら何でも使えます。
段ボール・塩ビのパイプ・ペットボトル・桶・洗面器・木材など・・・
今回は、ダイソーで売られている園芸コーナーにある鉢を使いました。
備考：アサバチ7号　　サイズ：22 x 11.5cm　岐阜県山県市　（株）服部樹脂製　\105
コイルを巻く部分の最大直径：約19.4cm　最小直径：約17.7cm


巻く前に、周りに両面テープを貼っておき線が滑らないようにします。

　巻き終わったところ
1次側は40回、2次側が4回巻いてあります。　
2次側にラジオと結合するため50Ω近くにして、1.5D2V同軸ケーブルでラジオまで延ばします。
260PFのポリバリコンを使うと、500kHz - 1.7MHz程度まで使用できます。
同じ物を前回作った時は2次側を設けなかったので、今回は巻き数を少し増やして2次側を設けました。

　　
上の画像は、1次側のインダクタンスとQ値の実測値です。　

　　
上の画像は、2次側のインダクタンスとQ値の実測値です。

　　
上の画像は、2次側のインピーダンスの実測値です。　1MHz付近で50Ω近くになるようにしました。
500kHzでは低くなり、1.5MHzでは高くなりますが受信用なので気にする事はありません。

完成した外観　分度器を目盛の替わりにしています。
中央下のジャックは2次側コイルの接続用で、右取っ手の横にゲルマ・ラジオにする為のイヤホン・ジャックを取り付けています。
取っ手が無ければ、部品代は1000円以内だと思います。


結合用コイル　短めのフェライト・バーに巻いて50Ω近くになるようにしています。

使用した感想：感度の悪いラジオほど効果が体感できます。　都内からだとラジオ日本( 1422kHz )、ニッポン放送( 1242kHz )が弱く感じます。
まずラジオを一番良く聞こえる向きにします。　屋外では良く聞こえると思いますが、ビル内では今ひとつです。
そこで結合コイルをラジオに近づけ、バリコンを廻せば信号が浮かび上がって聞こえるのが判ります。
この感じは実際に体験した人でないと、うまく言い表せないと思います。

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卓上・同調型ループ・アンテナ

リッツ線

0.23mmΦの線を13本撚り合わせたリッツ線を使用しています。　今後の製作を考えて長い物を入手しました。
このリッツ線を容器に巻きます。　　1次側が55回巻いてあります。
1次側のインダクタンスとQ値です。

　　

　同調ツマミ用にシャフトを延長しています。

　
Agilent E4980A　精密LCRメーターで、ポリ・バリコンの最大容量と最小容量を測定した結果です。

このポリ・バリコンとの組合せで、510kHz - 2MHz程度まで同調を取る事が出来ます。
2次側コイル( ラジオ用の出力 )は、5回巻いています。


ダイソーでポリプロピレン製の容器を買ってきました。　ふた側の外寸：130mm　底側の外寸：120mm
完成した様子


ダイアルは9cmの分度器を利用しています。　底の部分にピッタリ収まりました。
卓上用にするには、コイルを支える台が必要です。　適当な物が無いかとダイソーで探したら、ちょうど良いのがありました。
容器に角穴を開けて、差し込んで固定しています。
ラジオへの出力端子は、左側のRCAジャックと右側の端子板は並列に配線しています。　

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段ボール箱を利用した簡易ループ・アンテナ

見た目はあまり良くないかも分かりませんが、簡単に実験してみたいとか移動先でも簡単に作れるので便利です。
見た目とは逆に、なかなかの性能があります。　　しかも、ほとんどお金が掛からないので財布エコ？です。


1周　約1mの箱を利用しました。　20回 / 約20mを巻き付けます。
ほどけないようにテープで適当に固定します。


協和電線(株)2VJ　カロ　と記載された電線を使用しました。　赤・白で、軽く撚ってあります。
線の外径：1.09mm　内部の導線径：0.5mmと細目です。
手持ちを利用したので、単線で問題ありません。

　

　

インダクタンスは若干少な目です。　その為、使用するバリコンによって低い周波数では同調しなくなります。
仮に260PFのポリ・バリコンを使用するなら、25mほど巻いた方が良いと思います。
大きな段ボール箱に巻いてやれば、2次側コイルを設けなくてもラジオを近づけるだけで効果は充分に得られます。
こんなにいい加減に巻いてもそこそこの性能が得られるので、難しく考える前に先ず作る事が大切です。

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1.8 / 1.9MHz帯　卓上バー・アンテナ
知人より200mmのフェライトを使って、トップバンド受信用の卓上アンテナは作れないかと要望がありました。
受信用なので作るのも気が楽です。
100PFのバリコンでカバー出来るように、80μH程度に巻きました。
後の作業は知人に任せて、終了です。


1次側：24回　2次側：4回　リッツ線( 0.051mmの線が27本撚ってあります。 外径：0.3mm )を使用しています。

　
上のデータは、1次側のインダクタンスとQ値です。

　
上のデータは、2次側のインピーダンス特性です。

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番外編：40kHz / 60kHz 受信用アンテナ

　

受信機に接続する他に、電波時計を近くに置くと受信しやすくなります。

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TECSUN　AN-100　卓上型AM帯ループ・アンテナ( 同調式 )


直径22.5cmあり、性能は良いです。　

出力は、イヤホン・ジャックになっています。　使いづらいので、RCAジャックに変更しました。

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★ 超小型AMラジオ+同調式アンテナ ★　　ハムフェア2008　関西マイクロウェーブ通信実験グループのブースで展示しました。



野に、山に、海に・・どこにでも貴方のお供をします！
超小型バー・アンテナを採用、MOS-FETによる無電源検波方式
(通称：スーパー・ヘロヘロダイン受信方式・・本当か？)
◎アンテナの大きさ：長さ685.8mm 径25.4mm 重さ1306グラム
◎1:8減速機能付きバリコンを採用し、楽々チューニング〜！
◎同調式アンテナも内蔵し、個別に動作させる事が出来ます。
◎ ヘッドホン&セラミック・イヤホンに対応
注意！　小さすぎて見えないかも分かりません。

バー・アンテナ　左側：0.06mm / 180本のリッツ線を巻いたコイルは、ラジオ用です。
　　　　　　　　右側：0.55mmポリウレタン線を巻いたコイルは、同調式アンテナ用です。

正面：
中央上は、ラジオ用の同調ダイアルです。　減速機能付きバリコンを採用しているので、楽々同調出来ます。
色んなヘッドホンなどが使える様になっています。
左より、2kΩマグネチック・レシーバー　40 -150Ωヘッドホン( インピーダンスは、必要に応じて、内部のトランスのタップを切り替えます。)
　　　　40 -150Ωヘッドホン　セラミック・イヤホン　右下のツマミは、音量用ボリュームです。


左側面：ラジオ用の外部アンテナ端子です。
通常はバー・アンテナを使用しますが、必要に応じて外部アンテナも接続できる様になっています。


右側面：
同調式アンテナのダイアルと、出力ジャック( RCA )です。
ラジオにアンテナ端子があれば直結し、端子が無ければ結合コイルを使用します。
ラジオと同時に使っても影響は全くありません。

ハムフェア会場でフェライトを販売しているブースはいくつかありましたが、これに勝る大きさの物はありませんでしたね。
手に持つとズッシリとくる重さがあるので、持った人は驚いていました。

このバー・アンテナの凄さは、誘起電圧です。
AOR AR5000( 通信型受信機 )を使用し、ビル内での比較では・・・
12cm程のバー・アンテナでSメーターの振れがほとんど無いのに、このバー・アンテナだとS9+20dB程になります。
屋内と言うより、屋外で使用するアンテナに最適なバー・アンテナです。　現在、国内で5本のみ

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アメリカ INOVONICS社製　AM帯アクティブ・アンテナ


塩ビ・パイプの中にフェライト・ロッドのアンテナが組み込まれている。
ノイズ・キャンセル型とあるので、静電シールドが施されていると思われる。


左側が電源トランス　2ch分のアンプ回路が組み込まれている。
1K641Mと印刷されているのはゲイン・コントロール用のボリュームで、可変範囲は約30dBある。
アンテナだけでUS$300するので、買う時は覚悟が必要です。

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RAMSEY ELECTRONICS　SM100　ノイズ除去アンテナ
Qの高いフェライト・バーにファラデー・シールド・コイルを形成し、電力線や調光器などのノイズを軽減させる事が出来ます。
500kHz -15MHzまでコイルを巻き直す事で対応できます。

アメリカのキット・メーカーから販売されている興味深い製品です。　近い内に、試してみたいと思います。
ここをクリックして下さい。　http://www.ramseyelectronics.com/cgi-bin/commerce.exe?preadd=action&key=SM100
キット価格　$89.95　　完成品 $134.95　いずれも送料は別。

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フィルター
ヨーロッパ方面の長波放送を聞こうとすると、近隣のAM放送局がかぶって聞こえにくい事があります。
ロー・パス・フィルターで目的周波数以外の信号を軽減する事ができます。
自作も出来ますが、LCメーターが無いと難しいでしょう。
ここでは市販品の特性例を示します。
252kHz LPF


252kHzのロー・パス・フィルターを30kHz - 1MHzまで測定した例です。
挿入損失は帯域内で4-5dBあります。　
中波帯の500kHz( 中央付近 )から上は30dB以上の減衰があり効果が望めます。
ただし、通信型受信機の筐体は金属が使われていて効果は大きいと思いますが、普通のラジオのほとんどはプラスチックなので
直接ラジオ内に回り込んでいる可能性もあります。
LPFを接続してもあまり変化が無いようなら、ラジオそのものをシールドする様な工夫が必要になるかもわかりません。

電圧(V)	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0	6.0	7.0	8.0	9.0	10.0
P F	496.69	352.78	244.53	153.02	94.13	59.09	33.20	23.13	19.19	17.10
Q	274.3	394.2	599	813	1279	1768	2658	1280	1202	1206

最初にテストした時の信号レベルは1Vだったが、データシートに記載されているQ値と大きくかけ離れた結果が出た。
バリキャップは大きな信号レベルでは駄目みたいで、20mVに設定したらまともそうな結果が出た。
この事から、極めて送信所から近い（ 強電界の )場所ではうまく動作しないかも判らない。
実際に試してみてから、対策を講じるのが良いかも。

上記のHVR-100は小さくてプリント基板に実装する場合は好都合ですが、
蛇の目基板では使いにくいです。 他のバリキャップ・ダイオードを探したら、1SV90がありました。　
※若松通商で\52です。　店頭で\120と言われたので、ホームページに記載してある価格と違うと指摘。
HVR100の測定と同様に、HP 4285A 精密LCRメーター( 75KHz - 30MHzまで測定可能 )を使用。
1SV90にバイアスを掛けた時の容量とQの変化 　　　
テスト信号の周波数およびレベル　1MHz / 20mV

電圧(V)	0.0	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9
P F	878	832	792	757	727	699	674	651	629	609
Q	214	225	236	246	253	262	270	275	285	292

1SV90にバイアスを掛けた時の容量とQの変化 　　　
テスト信号の周波数およびレベル　1MHz / 20mV

電圧(V)	1.0	1.1	1.2	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9
P F	591	574	557	542	527	513	500	487	475	463
Q	299	310	319	330	341	346	358	366	374	385

1SV90にバイアスを掛けた時の容量とQの変化 　　　
テスト信号の周波数およびレベル　1MHz / 20mV

電圧(V)	2.0	2.5	3.0	3.5	4.0	4.5	5.0	5.5	6.0	6.5
P F	451	399	353	310	267	218	154	83	49	37
Q	386	425	470	526	595	809	1040	1410	1692	1730

1SV90にバイアスを掛けた時の容量とQの変化 　　　
テスト信号の周波数およびレベル　1MHz / 20mV

電圧(V)	7.0	7.5	8.0	8.5	9.0	9.5	10.0	10.5	11.0	11.5
P F	31	27	25.2	23.3	21.9	20.7	19.7	18.9	18.2	17.7
Q	1582	1440	1265	1333	1116	1015	1058	1036	1022	1008

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中身は、ポリ・バリコンとコイルが入っているだけです。

ダイアルは、周波数がそのまま読める様になっています。
50Ωでテストすると、9-13dB程減衰します。　コイルが小さいのと1段だけなので10dB程度なのでしょう。
ノッチ・フィルターは目的外の周波数を減衰させますが、仮に大きめのコイルで数段設けてたとしても通信型受信機の様に筐体が
金属ケースでアンテナ端子がある機種でないと効果が無いと思われます。
プラスチック製の筐体がほとんどのラジオでは、フィルターを接続できたとしても直接目的外の電波も入ってきます。
ラジオで使うには気休め程度の効果かも判りません。

2, 簡易シグナル・ジェネレーター( ファンクション・ジェネレータ / DDS / マーカ発振器 )

3, アンテナ・アナライザー / ディップ・メーター

4, LCRメーター / CRブリッジ / Qメーター / 標準コンデンサ

6, ニキシー管・デジタル時計の製作( 準備中 )

7, AM帯アンテナ・コイルの性能比較

8, ACアダプター / 実験用電源

9, エア・バリコンとポリ・バリコンの性能比較

10,ミズホ通信（株）UZ-77 / UZ-77S /UZ-8DX / UZ-8DXS用バー・アンテナの試作

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