出典：https://js1fvg.kabu.direct/?page_id=360
記事の著者：T.Kabu/JS1FVG
翻訳方法：DeepSeek + 手動調整
はじめに
※当初は別のドキュメントにまとめられていたものですが、手順が非常に複雑で、後から多くの誤りが見つかったため、現在は正しい方法に基づいて改めて整理することにしました。
※これは、終端からの半波アンテナに関するものです。（EFHW）最初のドキュメントは、最終的に皆様に完了させることを目的としています。EFHW用 UNUN の製造回路基板の製作。
数十年ぶりにアマチュア無線を再開したところ、現在流行のFT8モードが非常に便利だと気づきました。発声しなくても、微弱な電波で海外局との通信（DX通信）が可能なんです！
しかし、正直なところ、5ワットの出力と鞭状アンテナでは、やはり十分ではない。そこで、フルサイズのダイポールアンテナを検討することにした。できれば構造が簡単なエンドフェーディング型（例えば、ゼップ社のアンテナのようなもの）が良いだろう。しかし、手元にあるのはSAGA電子製の7/21MHzのデュアルバンドアンテナであり、他の周波数帯も試したい...
それから、最近、アマチュア無線界で話題になっている「EFHW」（エンドフェード ハーフワイヤーアンテナ）に興味を持ち、製作方法を検討し始めました。
EFHWが人気を集めている主な理由は、その特異な性質にある。それは、「HF帯のほぼすべての周波数帯で、駐波をほぼゼロにできる」という、まるでSFのような特徴であることだ。（SWR）1.xバージョンに落とす…しかし、実際に調べてみると、成功している人もいれば失敗している人もおり、様々な作り方には明確な違いがあるため、どれが正しいのか分からなくなります。
しかし、この過程で、絶対に必要だ、あるいはどうしても手に入れたい「NanoVNA」というベクトルネットワークアナライザーを見つけました。これは、アンテナの特性を正確に測定できる非常に便利なツールで、過去には想像もできなかったのに、今では200元程度で購入できます！
NanoVNA-H4
すぐに注文して、結果として、想像をはるかに超えるほど使いやすかった！SAGA電子のアンテナ調整時にも、SWRの変化を直感的に確認できるだけで、非常に素晴らしい。自作のコイルやアンテナを作る場合も、この製品は必須アイテムだ！
それでは、本題に入りましょう。「真のEFHWアンテナ（ダイレクト・フィード・ハーフウェーブ・アンテナ）」の中核的な内容について議論します。
前述のように、HF帯のエンディングファードアンテナについて話す際、多くの人がまず思い浮かべるのは、ゼップ型アンテナです。もちろん、非放射状の垂直鞭アンテナも優れた選択肢と言えます。さらに、現在では自動アンテナ調整機能なども搭載されているため、より便利に利用できます。（ATU）連動式の電動伸縮鞭状アンテナ。これらは、その本質を考えると、「端面給電型アンテナ」の範疇に分類されます。
ただし、一般的に言われている「EFHWアンテナ」や、今回私が製作しようとしているものは、上記の種類とは根本的に異なるものです。
その原因を究明すると、上記のようなアンテナは、基本的に特定の狭い周波数帯で共振させるという手法を採用しています。つまり、目的の周波数をその狭い共振点に正確に合わせるために、あらゆる工夫を凝らします。アンテナが短い（もちろん、ある程度の長さがある場合も）、SWR（周波数整合率）の最低点は通常、より鋭くなります。しかし、EFHWは、この認識を一変させます。そのSWR特性の広がりにより、1MHzから30MHzの全周波数帯で、1.xという非常に低いSWRを実現できるのです。これは、まさに驚くべきアンテナです。
EFHW用のバルーンアンテナの調整後のSWR特性。5.1kΩのフェイクロードを接続し、黄色い曲線がSWR特性を示しています。図のように、1.8MHz～28MHzの範囲でSWRを約1.xに制御することが可能です。
一方、製作方法については、前述の通り、おそらく皆が疑念を抱きながら製作しているため、誤りが生じやすくなる可能性があります。「こうすれば良い」と明確に指示された場合でも、様々な要因により理想的なSWR特性を実現することが難しくなり、最終的には「やっぱり詐欺か？」という状況に陥ることもありえます。
私がこの文章を書いた私自身も、当初は「本当にこれで大丈夫なのか？」と疑いの念を抱いていた。しかし、実際に測定した結果、写真のような滑らかなSWR曲線が得られたとき、「まさか本当にそうなのだろうか！」と叫んだ。
そのため、私がEFHWアンテナに関する情報を探す際に、深く混乱した経験から、後で同様の状況に陥る人がいないように、また私自身の記録としても、EFHWアンテナの製作方法を体系的に整理することを決意しました。
必要な材料
EFHWの製作に必要なものは以下の通りです。
- 鉄酸化マグネチックコア (FT140-43、FT240-43、または同等の製品)
- 銅線（推奨：ポリウレタン塗布ケーブル）（UEW）など。絶縁を保つことが重要です。（絶縁テープの使用も可能です）
- 47～200pFのコンデンサ（高電圧仕様（数kVの耐圧を持つもの）の使用を推奨します）。
- 数メートルから数十メートルの長さのアンテナケーブル（少なくとも目標周波数1/2波長の長さであること）。
- 同軸ケーブルを接続するための標準的なM型コネクタ（推奨：母側を使用し、アダプター＋オス側コネクタの組み合わせをご利用ください）。
さらに、バレン部分を収納するための防水ケースなどの付属品も必要です。
さらに、組み立て済みのEFHWアンテナの測定と調整を行うために、以下の機器およびツールが必要です。
- NanoVNA（または、同等の機能を持つアンテナアナライザーを使用する - SWRメーターのみの場合、調整は非常に困難になります）
結局、NanoVNAを買うべきかどうかを悩むよりも、「EFHWアンテナを作りたい」という目的のために、直接購入する方が良い（笑）。
また、FT（鉄酸化物磁性コア）シリーズ以外にも、FB（鉄酸化物磁性コア）システムとT（環状磁性コア）シリーズを選択可能ですが、実際にコイルを製作する際には、FTシステムが他のシリーズと比較して、非常に高いインダクタンス値を実現できます（FBシリーズのAL値は良好ですが、サイズが小さいため採用していません）。
鉄心材のAL値（インダクタンス係数）は、そのインダクタンス特性を直接決定するため、もし既に磁心を保有している場合は、まずそのAL値を測定し、それと互換性のあるFTシリーズのパラメータに近いものを選択して製作することを強く推奨します。
| 型番 | AL値 |
|---|
| T68-6 | 4.7 +/- 5 % |
| T200-2 | 12+/- 5% |
| FT140-43 | 885+/-20% |
| FT240-43 | 1075+/-20% |
詳細は、以下のリンクを参照してください。https://toroids.info/
EFHW用のバレンの製作方法
海外のウェブサイトや先辈たちの記録には、さまざまな繞制方法が記載されていますが、業界で認められているのは、初級コイルを2ターン、次級コイルを14ターンとし、インピーダンス変換比を1:49とするマッチング回路を使用する方法です。
初級コイルと次級コイルの開始部分を二重巻き（バイフィラールワインディング）にする。次級コイルの部分は、共調インダクタの一般的な「W1JR」と呼ばれる方法で、半分まで巻いてから逆方向に折り返す。最後に、初級コイルと初/次級コイルで共通の配線を設ける際にコンデンサを接続することで、理想的なEFHW用のバリオンを作成できる…しかし、実際にはほぼ成功しない。
実際にEFHWバレン（または、そのインピーダンス変換部分のみを製作する場合）、使用する鉄氧体磁石の種類、配線方法、およびコンデンサ容量によって、以下のような状況が発生する可能性があります。具体的には、HF帯域において、20MHzまたは25MHz以下の周波数範囲で低いSWRを実現できるか、あるいは全体の周波数範囲でSWRが常に高い状態になる可能性があります。
単にランダムに周波数帯を調整した場合、SWRが低下しない、または利用可能な帯域幅が非常に狭くなるといった状況が発生することがあります。
まず、FT240-43の磁性リングを使用し、0.4mmのポリウレタン絶縁線を巻き付けました。（UEW）2:14のインダクタンス比でコイルを製作し、回路に141pFの合成コンデンサを追加しました。次級側に5.1kΩの抵抗を接続し、NanoVNAを用いて測定した結果、HF低周波帯ではわずかに可接受なSWR値が得られました（写真参照）。
FT240-43のサイズが大きく、操作性が悪いため、まずはFT140-43の磁環でテストを実施することを決定しました。FT140-43はFT240-43と比較してAL値が低いため、巻き数の一部を調整し、3:21の巻き数比（ただし、1:7のインピーダンス変換比を維持）に設定する必要があります。
FT140-43のサイズが小さいため、ケーブルの使用量を大幅に削減できます。特定の周波数帯域に最適化する場合でも、このコンパクトな設計は有効でしょうか？
したがって、画像に示すように、21MHz付近のSWRがわずかに高いものの、全体としては2.0未満に抑えられている。こうして、予期せぬ形で完全に機能するEFHWアンテナが完成し、その性能は予想を上回っている。
その後、配線の密度を随意に調整した結果、最終的に冒頭の写真に示すように、極めて理想的なSWR特性を持つEFHW用のバレン（サンプル）が製作できました。
ただし、これは単なる「偶然の成功」の一例です。今回の検証では、0.4mmのポリウレタン銅線のみを一時的なテスト材料として使用したため、QRP（低出力）での運用には問題ありませんが、50Wまたは100Wの国際通信を行うには、この構成は信頼性に欠けます。（注：高出力での利用には、より太い径（14-16AWGなど）の線を使用し、磁界環の放熱設計を確実に行う必要があります。そうしないと、過熱により性能が低下したり、故障する可能性があります。）
このような可能性を考慮して、以前から準備していたFT140-43の磁環コイルが役立ちました。今回は0.6mmのポリウレタン銅線を使用し、3:21という巻数比で完全に再製作したEFHWアンテナを作成しました。しかし、テストの結果、巻き方自体は同じであるにもかかわらず、作成されたアンテナのSWR特性には微妙な違いが見られました。
毎回の周波数変調によって、異なる特性パラメータが生じるため、この低い再現性は、調整方法を見直す必要性を生じさせます。
まず、初級コイルと次級コイルをバイフィラール巻き（Bifilar Winding）のように、より密に巻き付けることを試みます。
調整によってSWR曲線全体の谷が下がる場合、特に21MHz付近の高周波数帯のSWRが大幅に改善されます。しかし、その副作用として、本来30MHz以上の帯域のSWRが悪化する可能性があります。<1.5の広帯域特性により、利用可能な帯域幅が狭くなり、圧縮される。
さらに、サブループの巻き付け密度を向上させ、位置を微調整することで、最終的に28MHz～29MHzのFM帯域のSWRも使用可能な範囲に収めることが可能となりました。
このようなSWRの値は、非常に理想的です！
以下に、主要な調整ポイントをまとめます。
- 初級/中級の双方向ループ部の密度制御（赤い部分）
- 双方向並行と、折り返し後の2次ループ間の間隔制御（青色部分）
- 折り返し後の、2段目のルーティングにおける、密度制御 (緑色の部分)
- 折り返し後の、2段目の間隔制御 (黄色部分)
- コンデンサ容量（隴南で増加すると、良好なSWR範囲が低周波数にシフトする） (オレンジ色の部分)
1) 21MHz 周囲の SWR 特性を影響する
2)～4) と 1) が連携して、28MHz 周囲の SWR の挙動に影響を与える
調整項目 5) 容量を増やすと、全体的な共振周波数が低周波数側に移動するが、同時に良好な SWR の帯域幅を狭める。
まず、1) の配線間隔を狭め、2) の間隔を広げることで、21MHz 付近の SWR を下げます。その後、3) と 4) の密度を調整し、同周波数帯の SWR を低減（拡大）する最適なバランスを見つけます。
たとえ、これまでに非常に優れたEFHW専用バランを製造できたとしても、M型の母頭コネクタを追加した場合、丁寧に調整された特性が失われてしまう。
一時的にM型の母頭コネクタを追加した後、SWR（周波数整合率）を再測定したところ、以前細かく調整して数値が低くなっていたにもかかわらず、全体的なSWRは著しく増加し、利用可能な帯域幅もさらに狭くなったことがわかりました。
最初に、一時的な組み立てを行った際、私は鉄酸化物磁性コア上のコイルの位置がずれていることが原因だと誤解していました。しかし、5D-V同軸ケーブルを固定したまま、M型コネクタを取り外してテストを行った結果、SWR特性は依然として理想の状態を維持することがわかりました。
単に1つのM型のコネクタを追加するだけで、SWR（周波数帯域比）の特性が大きく変化するため、EFHWバレンの同軸ケーブルの端子としてM型のコネクタを使用することは推奨されません。当初は疑念もありましたが、その後調査の結果、これはコネクタ自体の特性によるものであることが確認されました。
M型のコネクタ（中継用メス端子）と標準のM型のオス端子の組み合わせを使用することを推奨します。
そのため、直接バルーンにM型のコネクタを取り付けることは推奨されません。なぜなら、これによりSWR（周波数安定率）の特性が大きく変化するからです。変換器は通常のコネクタよりも高価ですが、安価なM型コネクタを使用すると、精密に調整されたSWR特性が劣化してしまうため、この投資は非常に合理的です。
最終的に、非常に理想的なEFHW用のバルーンを製作することができました。
以下は、FT140-43磁環、初級3巻、次級21巻のEFHWバレン設計図です。
FT140-43の磁環を使用したEFHWの簡略設計図。
ただし、この設計では、5kΩの抵抗のみを用いてEFHWアンテナの線状部分のインピーダンス特性をシミュレーションしています。実際の設置においては、現場環境に応じてさらに調整する必要があります。一般的に知られているように、アンテナと導体の間の距離や、アンテナと地面の高さなどがインピーダンス特性に大きく影響するため、最終的にはEFHWの仮定に基づいた実際の環境に合わせて最適化する必要があります。
給電点の位置が低い場合、アンテナの実効インピーダンスは大幅に低下します（例えば、理論値の5kΩから2.5kΩまで）。したがって、テスト段階で2.5kΩのフェイクロードを5kΩのロードの代わりに使用して、事前に調整することをお勧めします。（注：この方法は、驚くほど優れたSWRの最適化効果が得られる可能性があります。実際に検証することを強く推奨します）
留意すべき点は、給電点が低いということは、アンテナの共振子が地面との間隔が狭いことを意味します。そのため、放射仰角と共振周波数の両方に注意する必要があります。しかし、EFHWアンテナの利点は、共振周波数に関する心配をする必要がないことです。したがって、実際には放射仰角だけに注目すれば十分です—ただし、これは水平アンテナの場合に限られます…。
EFHWの設置と調整
まず、アンテナ共振器を7MHzの波長の半分である42.857メートルの半波長で、約0.96の短縮率を考慮して、20.4メートルに設定します。その後、この長さの共振器を2本用意し、3.5MHzをカバーできるようにします。本実験では、類似した運動場の広い場所に実施します。
実際の運用においては、アンテナの給電点と共振器の両端にそれぞれ約5mの支柱線を用意し、全長約50mのエフエフヘイウェーブ（EFHW）アンテナを3～5mの高さを地上から展開します。これにより、アンテナ本体が地面以外の五つの媒体の影響を受けないようにし、NanoVNAを使用してSWR特性を測定します。地絡抵抗やバランスコンデンサは使用しません。
まず、20.4mの共振器のみを接続し、NanoVNAを使用してリアルタイムでモニタリングを行います。また、共振器の端部での反射などを利用して、繰り返しテストを行いながら調整します。
何度も調整を行った結果、最終的に全長を約1m～19.4mに縮小し、7/14/21/28MHzの周波数帯で利用可能となりました。アンテナ調整と併用（ATU）これにより、誰でも簡単に利用できます。
上記のテスト結果に基づき、もう一つの20.4mの共振周波数のアンテナをさらに1m短縮し、全長を38.8mに調整した後、NanoVNAを用いてSWR（反射係数）特性を測定します。
テスト結果から、19.4m帯のバージョンでは完全に使用できない3.5MHz帯において、SWR値が顕著に低下していることが確認されました。
FT140-43磁環と40mアンテナを組み合わせた場合、1～30MHzの周波数帯におけるSWR（反射係数）テストの結果は以下の通りです。各アマチュア無線バンド（3.5/7/10/14/18/21/24/28MHz）において良好なマッチングが見られますが、全体としてわずかに高めの共振周波数を示しています。そのため、アンテナの長さを調整する際に生じた余った1m程度のアンテナを、マッチング用の短縮線として使用し、精密に長さを調整することで、共振周波数を低減し、より最適化されたSWR特性を得ることを目指します。
最終的に確認した結果、給電点の接地高さが約5mであれば、理論計算と一致する理想的なSWR特性が得られる。ただし、周波数（例えば3.5MHzなどの低周波数帯）が低いほど、放射仰角は不可避に高くなる（この現象はアンテナの基本的な原理に合致しており、架設高さと波長の比（h/λ）が直接放射仰角を決定する。7MHzの場合、5mの高さでは約λ/4となり、3.5MHzでは約λ/8となるため、放射パターンが上向きになる）。
一般的に知られているように、共振子の長さが波長の1/2を超える場合、その放射方向性は標準的な全方向性から変化します。したがって、特定の方向に放射する場合は、共振子の想定範囲—電波が最も強く放射される方向と、共振子の伸び方向が一致していることを特に注意する必要があります。
すべての実験を完了した後、FT8モードでCQにコールし、各周波数帯で応答があった際に、イタリアの電局から反向コールを受信し、通信が確立されました。その後、国内の電局との通信だけでなく、複数の海外の電局とも通信することが可能になりました。しかも、EFHWアンテナは、一本のワイヤーだけで多周波数帯での操作が可能であり、非常に強力です！
実際には、今回の実験ではAWG28規格（約0.08平方ミリ）の極細な導線を共振器として使用しましたが、各帯域のSWRの帯域幅はかなり狭くなっていますが、50Wの出力で問題はありませんでした。ただし、張力制御には特に注意が必要です。そうでなければ、導線が断線しやすくなります。（実際には、最初に圧接端子部分から断線していました）
今後は、少なくともAWG20規格（約0.5平方ミリメートル）の共振線にアップグレードした後でSWRの変化を観察することを試みます。また、在庫にあるFT240-43磁環もテストに使用できます。さらに、19.4mバージョンにコイルを追加し、38.8mバージョンと同様に3.5MHzに対応できるようにすることも検討しています（ただし、トップロード方式により電圧の問題が発生する可能性があります）。これらの検証実験は現在も継続中です。
本件では、アンテナ関連の機器だけでなく、溶接ガンから部品ケースまで、様々な道具をフル活用しました。上記は、話題になった（？）EFHWアンテナの製作と実測結果に関する報告です。
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