测量短波天馈系统馈线上的共模电流是一个非常重要且实用的技能。它可以帮助您诊断和解决一系列问题,例如:
・ 電波干渉:テレビ、オーディオ機器、ネットワークデバイスなどへの影響。
・放射パターンへの影響:アンテナの期待される方向性と効率に影響を与える。
・ システム効率の低下:エネルギーが有効に放射されず、代わりに饋線や機器の外殻で損失が発生しています。
・ 安全性:過度な共通モード電流により、機器に触れる際に電磁波による火傷のリスクがあります。
以下、最も一般的な方法から推奨される方法、その他の方法について詳しく説明します。
方法1:RF電流クリップの使用 (推奨)
これは、最も正確で、システムへの影響が最も少ない専門的な方法です。
必要な機器:
- RF電流クリップ:これは主要なツールです。それは、アンテナケーブルの外側に挟むことができるようなもので、使用しているHF帯域(例えば1~30MHz)の周波数範囲をカバーするようにしてください。
- スペクトルアナライザーまたはピークホールド機能付きのRF電場強度計:電流センシングによる信号強度の読み取りに使用します。一部の最新のアンテナアナライザーも同様の機能を備えています。
- 信号源(推奨):お使いのラジオ。正確な測定のため、送信状態で行うことを推奨します。
測定手順:
- システム接続:ラジオ -> 電力/立ち波表示 -> 電流計> アンテナを適切に接続し、システムを構成してください。電流計がアンテナチューナー(ある場合)の後に設置され、可能な限りアンテナの給電部に近い場所に配置されていることを確認してください。
- 接地対策:RF 電流を、ケーブルのシールド層の外に配置する。 接地の端子が完全に閉じており、1本のケーブルのみを覆っていることを確認する。
- 装置の設定:
・スペクトルアナライザーまたは電場強度計を、電流クリップの出力ポートに接続する。
・テスト対象の周波数を設定します。
・適切なスキャン帯域幅と基準レベルを設定してください。
- 測定を実施する:
・ ラジオ局が、ご自身でよく使用する周波数とモードで、低出力(例えば5~10W)での連続波信号を送信するようにしてください。
・スペクトルアナライザでピークを観測します。その周波数における信号強度(通常はdBμAなどの単位)を記録してください。
・ 安全に注意してください! アンテナシステムが使用中であることを確認し、誰かがそれらに触れないようにしてください。
結果の解釈方法
· 絶対値:絶対的な「安全」閾値はありませんが、一般的には、共調電流による放射がアンテナの主要放射よりも20~30dB低い場合、問題ないとされています。アマチュア無線愛好家にとって、一般的な経験法は以下の通りです。100Wの出力下で、測定値が-10 dBμAを下回る場合は、通常問題ありません。 > 0 dBμAの場合、これは重大な共通モード電流が存在することを示しています。
・ 相対値:より実用的な方法は、比較です。複数の波帯で測定を行い、ある特定の波帯の値が他の波帯と比較して著しく高い場合、その波帯のアンテナのバランスや接地システムに問題があることを示します。
方法2:RF熱電対電流計を使用する (古典的な方法)
これは、比較的古いですが、非常にシンプルな方法で、電流値を直接読み取ることができます。
原理: 熱電式電流計を饋線のシールド層に直列接続し、反射電流を直接測定する。この場合、バランス状態では電流はほぼゼロになるはずである。
手順:
- 測定用具の製作:特定の周波数電流計(例えば、Bird 43 の特定の部品)を、短いシールドケーブルに接続する必要があります。これには、通常、専用のコネクタを自作する必要があります。
- シールド層の遮断:アンテナからの信号供給地点付近で、シールドケーブルのシールド層を切断する。
- 連鎖測定:作成した測定ツールを、切断されたシールドの中に連結する。
- 送信と測定:ラジオは低出力で送信し、電流計から直接電流値を読み取ります(通常はミリアンまたはアンペア)。
長所と短所:
・利点:直読が可能で、複雑な機器は不要です。
・欠点:饋線を中断する必要があるため、操作が煩雑であり、システムに変更を加えることになり、測定結果に影響を与える可能性がある。現在ではほとんど使用されていない。
方法3:オシロスコープの使用(定性的観察)
もし、高周波数オシロスコープをお持ちであれば、定性的観察を行うことができます。
手順:
- 小さな金属板やワイヤーを探査器として使用し、ケーブルに近づける。
- この小型プローブをオシロスコープの入力端に接続してください。
- ラジオを送信する際に、オシロスコープでRF信号を確認できます。
- 移動式の探頭の位置を調整し、信号の振幅の変化を観察します。特に、共鳴電流が強い領域に近づくと、信号の振幅が顕著に大きくなります。
長所と短所:
・利点:無線信号の存在を視覚的に確認できる。
・欠点:正確な電流値を測定することができないため、結果は探頭の形状や距離に大きく影響を受け、定性的な判断しかできない。
方法4:「簡易なRF焼灼」テスト(非常に大まかな方法)
これは非常にシンプルな方法ですが、問題点を明確に示すことができます。必ず極低電力下で< (5W)を測定し、非常に慎重に行うこと。
手順:
- 47Ω または 51Ω の、1~2W の炭皮抵抗を取り出してください。
- このラジオ局は、1ワット以下の出力で放送しています。
- 1本のワイヤーの一方を抵抗の片方の端に接続し、もう一方を手の指で押さえるか、またはクリップを使って、配線のシールドの外側に接触させる。
- 別の抵抗の足を使い、ケーブルのシールド層を素早く、優しく接触させる。
・ 回路が瞬間的に発熱し、煙が出たり、焼損したりする場合は、非常に強い共通モード電流が存在していることを示します。
・ 反応がない場合:これは、共通モード電流が非常に小さいことを示します。
注意:この方法は、部品を損傷するリスクがあり、安全ではありません。通常の使用には推奨されません。緊急時の一時的な判断のみとしてご利用ください。
まとめと提言
方法、精度、使いやすさ、システムへの影響、コスト
RF電流クリップ 高い 中 なし 高い
熱電素電流計 高い 低い あり 普通
オシロスコープの特性: 低、 中、 無、 高
簡易の焼灼試験
極めて低い、低い
なし
極めて低い
推奨されるベストプラクティス:
- 主な選択肢は、RF電流クリップです。これは、RFの問題を診断するための標準的なツールです。
- 測定を行う際には、常に低い電力から開始するようにしてください。
- 測定位置は、できる限りアンテナの電源出力点に近接することが望ましいです。この場所で最も顕著なのは、共通モード電流です。
- 複数の周波数で測定を行い、共調電流が周波数によってどのように変化するかを示すグラフを作成する。
- 測定自体は目的ではなく、問題解決が重要です。共調電流が過度に大きいことが判明した場合、以下のような対策を講じる必要があります。
・バルンの設置または点検
・ラジオ室の接地およびRF接地を改善する。
・共調抑制回路を使用
システム的な方法で共調電流の問題を測定し解決することで、あなたの短波通信システムはより効率的かつ安全になり、他の機器への干渉も軽減されます。