(再現失敗作?)自宅アンテナモデルの幻バージョン:絶対利得16dBiに到達か!★一部記載誤りで訂正★
このモデルは、TVステー支線止め金具が支持部の部分にて薄鋼板でループ状に通電していることが判明する以前に、TVステー線(TVマストを含む。)だけでアンテナとなっているモデルでのシミュレーション結果です。
このモデルで動作できれば、もうタワーへ高利得アンテナを載せる必要は無いと言えるようなアンテナです。しかし、何故、このような高利得となるのか?その理由が説明不能な不思議なアンテナモデルです。実際に実現不能とも言えるアンテナだろうと思います。その点では、自宅アンテナ再現の失敗作だと思っています。
※未だアンテナ根元に軒先の鉄パイプでのループ形状を設けていません。それを追加すると、ただの平凡なアンテナとなる気がします。
1.アンテナ形状と電流分布
建物の二階天井部を支える梁の建物隅部分とTVステー線の一端部との間を給電部とした場合です。これまでの建物アース(実は、アンテナ)とそれに逆電位を与えるλ/4電線(実態は一本のカウンターポイズ・アース)だと垂直成分が圧倒的に占めていたのですが、TVステー線アンテナに変えると逆に水平成分が優位となっています。
<訂正>TVステー線アンテナでも主放射は垂直偏波成分でした。ただ、TVステー線側からの垂直成分放射を示す赤色はほとんどありません。何が垂直成分を強めているのか?今は不明です。
水平偏波成分だけを見るとその主たる放射部分は、直接給電点に直結するTVステー線一本と、その給電点を挟み直角になる二階天井部を支える梁と屋根自体を支える骨組み部分の斜柱とのセット2組で構成しています。
給電のTVマストから3方向に下る部分や建物の対角に当たる部分を中心とした二階天井部の水平梁と屋根の頂部に至る骨組み斜柱は電波放射に寄与していません。
また、垂直アンテナ4本を形成している建物隅の縦支柱からの垂直偏波の電波放射が水平偏波との相対関係にて弱くなっています。
<訂正>電流分布図で見ると(青色)水平偏波放射が大きいように見えるのですが、水平偏波成分のほうが後述の「3.パターン」で見るとはるかに弱くなっています。
2.計算
No.2は自由空間の場合で、実は建物アースとしては、地面が無いため動作できません。この場合は、建物自体がアンテナの片側となります。この時、給電点インピーダンスZの実抵抗R=238Ωと電圧給電ですが低くなります。jXは895Ωと大きいのでアンテナはこのままでは動作しません。しかし、このときの利得Gh=12.83dBd、Ga=14.98dBiは、少なくとも6エレ以上の八木くらい無いと実現する値ではありません。
No.3はリアルグランドで地面の電気定数はMMANA標準の「都会の大地:誘電率5,導電率1mS/m」での計算です。ですから、大地の状態が悪くても動作できることになります。
この時の利得Ga=15.95≒16dBi(鉄パイプ時)となって、現実にある水平/垂直アンテナでは実現不可能と思える高利得となります。
※無損失にてjxマッチング時は、Ga=16.35dBi その時のZ≒500Ω+j5Ωでアンテナとしての動作可能条件は満足しています。
3..パターン
パターンの真上方向は、建物の対角線方向となっています。しかも、建物がある方向ではなく、それと正対する180°反対の方向です。建物がある方向は真下方向で、こちらへの電波放射が何故か弱くなっています。
それは、垂直パターンで見ると右への主ビームが建物が無い方向、左側のバックに見える方向が実は建物がある方向となっています。
※建物給電部付近が放射器でありながら、同時に建物の後ろに位置する部分が反射器を兼ねているとも解釈できます。
さらにその打上角は32°と低角度放射となっていて、最も高いTVマスト天頂での高さが10m高しかないアンテナでありながら、水平偏波でこの低角度放射できるアンテナは、今まで見たことがありません。
<訂正>主放射成分は、垂直偏波成分でした。そのため、地上高は低いのですが、打上角32°となります。
このモデルで動作できれば、もうタワーへ高利得アンテナを載せる必要は無いと言えるようなアンテナです。しかし、何故、このような高利得となるのか?その理由が説明不能な不思議なアンテナモデルです。実際に実現不能とも言えるアンテナだろうと思います。その点では、自宅アンテナ再現の失敗作だと思っています。
※未だアンテナ根元に軒先の鉄パイプでのループ形状を設けていません。それを追加すると、ただの平凡なアンテナとなる気がします。
1.アンテナ形状と電流分布
建物の二階天井部を支える梁の建物隅部分とTVステー線の一端部との間を給電部とした場合です。これまでの建物アース(実は、アンテナ)とそれに逆電位を与えるλ/4電線(実態は一本のカウンターポイズ・アース)だと垂直成分が圧倒的に占めていたのですが、
<訂正>TVステー線アンテナでも主放射は垂直偏波成分でした。ただ、TVステー線側からの垂直成分放射を示す赤色はほとんどありません。何が垂直成分を強めているのか?今は不明です。
水平偏波成分だけを見るとその主たる放射部分は、直接給電点に直結するTVステー線一本と、その給電点を挟み直角になる二階天井部を支える梁と屋根自体を支える骨組み部分の斜柱とのセット2組で構成しています。
給電のTVマストから3方向に下る部分や建物の対角に当たる部分を中心とした二階天井部の水平梁と屋根の頂部に至る骨組み斜柱は電波放射に寄与していません。
<訂正>電流分布図で見ると(青色)水平偏波放射が大きいように見えるのですが、水平偏波成分のほうが後述の「3.パターン」で見るとはるかに弱くなっています。
2.計算
No.2は自由空間の場合で、実は建物アースとしては、地面が無いため動作できません。この場合は、建物自体がアンテナの片側となります。この時、給電点インピーダンスZの実抵抗R=238Ωと電圧給電ですが低くなります。jXは895Ωと大きいのでアンテナはこのままでは動作しません。しかし、このときの利得Gh=12.83dBd、Ga=14.98dBiは、少なくとも6エレ以上の八木くらい無いと実現する値ではありません。
No.3はリアルグランドで地面の電気定数はMMANA標準の「都会の大地:誘電率5,導電率1mS/m」での計算です。ですから、大地の状態が悪くても動作できることになります。
この時の利得Ga=15.95≒16dBi(鉄パイプ時)となって、現実にある水平/垂直アンテナでは実現不可能と思える高利得となります。
※無損失にてjxマッチング時は、Ga=16.35dBi その時のZ≒500Ω+j5Ωでアンテナとしての動作可能条件は満足しています。
3..パターン
パターンの真上方向は、建物の対角線方向となっています。しかも、建物がある方向ではなく、それと正対する180°反対の方向です。建物がある方向は真下方向で、こちらへの電波放射が何故か弱くなっています。
それは、垂直パターンで見ると右への主ビームが建物が無い方向、左側のバックに見える方向が実は建物がある方向となっています。
※建物給電部付近が放射器でありながら、同時に建物の後ろに位置する部分が反射器を兼ねているとも解釈できます。
<訂正>主放射成分は、垂直偏波成分でした。そのため、地上高は低いのですが、打上角32°となります。
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