ATUの挿入位置とケーブルロス
最近のSSBトランシーバーには、ほとんどATUが内蔵され、リニアアンプ等を接続する場合、なくてはならない装置になっておりますが、このATUとは別に外付けの、アンテナ直下に接続する屋外用ATUも多数商品化されております。 本来のATUは共振状態にないアンテナを共振状態にして、かつインピーダンスマッチングを行う事を目的としており、1本のワイヤーアンテナやループアンテナを多バンドで使用したい時、重宝する事になります。 しかし、トランシーバー内蔵のATUの先に同軸ケーブルを接続し、そのケーブルの先にミスマッチのアンテナを接続してON AIRされている方も一部見られます。
OMさん方がATUはアンテナの給電点に接続するもので、送信機と同軸ケーブルの間につなぐものでは無いと言っても、なかなか信じてもらえないのが実情です。
そこで、送信機-ATU-同軸ケーブル-アンテナと接続した時の送信出力のロスを計算する機会がありましたので、いかに損失が大きいか紹介する事にします。
このデータはTLWというARRL監修のアンテナチューナーの解析アプリで計算しただけのもので、トランシーバー内蔵のATUだけでマッチングを取った時に起こるその他の問題点は加味していません。 また、TLWの中に5D2Vのデータが無かったので、RG規格の似たような同軸ケーブルのデータを使い近似しました。
TLWの紹介資料 tlw.pdfをダウンロード
比較を簡単にするために21MHz用寸足らずのダイポールを地上高10mに上げ、アンテナエレメントの中央に接続したバランと5D2Vの同軸ケーブル経由で送信機に接続した状態で、ATUを送信機の根元にいれた場合とアンテナの給電点に入れた場合の、ケーブルロスとATUのロスを計算比較しました。 また、参考として、アンテナの長さを調整して、ほぼ共振状態にした時のロスも計算してみました。
アンテナの長さが5mのデータは、長さが寸足らずの結果です。 送信機出力100Wのとき、アンテナ直下のATUの場合、アンテナに供給される電力は80.3Wほどですが、トランシーバー内蔵ATUの場合、34.3Wしか供給されません。
アンテナの長さが6.8mの場合、ほぼアンテナ単体で共振していますので、ATUの目的は、66Ωの抵抗分を同軸や送信機の50Ωに合わせることのみに利用されます。 アンテナ直下のATUが有利である事は変わりませんが、トランシーバー内蔵のATUの場合でも大きな差は無くなっています。 ただし、この状態は、シングルバンドの時だけの話で、バンドを18MHzや24MHzと兼用した場合、21MHz以外は大きくロスが増える事になります。
この記事ではATUとして説明しましたが、外付けのMTUを送信機のすく横に置き、MTUから同軸ケーブルでアンテナに接続した場合も同じ事が起こります。
次に7MHzで良く使われる5mの釣り竿アンテナを計算してみました。釣り竿アンテナをhoipとして使う場合、条件の設定が難しいので、全長10mの釣り竿（５ｍの竿を２本用意し、水平に張ったアンテナ）で計算してみました。 この条件なら、5m釣り竿によるアンテナとしては最高の効率が得られますので、5mの釣り竿とカウンターポイズや住宅の鉄筋にアースを取ったアンテナの場合、この数値より良くなる事はないでしょう。
結果は上のようになりました。ATUがリグ内蔵だけの場合、多分相手は拾ってくれないと思われます。
どうしても、内臓ATUだけでしかON AIR出来ない場合、はしごフィーダーとバランの組み合わせで対応する事が出来ます。
左の図３のように同軸ケーブルを600Ωのはしごフィーダー（ラダーライン）に変更し、従来、ダイポールの給電部に有ったバランはATUの出力側に移動します。
この時、ラダーラインはなるべく建物や金属と平行して設置するのを避け、壁や窓枠を貫通する場合、金属の支持物を避けてATU（MTUも同じ）の出力端子に接続したバランの平衡出力に接続します。 理想的には壁に2個穴を開け、そこに貫通碍子を通し、ラインを部屋の中に引き込みますが、他にも方法がありますので、調べてみてください。
600Ωのラダーラインは市販されていなく、自作するしかありません。昔は割りばしをテンプラにして、防水対策しましたが、今では、プラスチックの棒がホームセンターで手にはいりますし、導線をプラスチック棒に縛るのも、ロックタイを使えば簡単にできます。
下のデータは自由空間に置かれた600Ωのラダーラインを使い21MHzで計算したものです。
600Ωのラダーラインの場合、ケーブルロスが0.8dBですが、市販の450Ωのラダーラインの場合、ケーブルロスは1.03dBとなります。 また、市販のUHF TV用200Ωリボンフィーダーの場合、残念ながらデータが有りませんが、推定で2dB以内に収まるかも知れません。
リボンフィーダーの場合、昔のUHFテレビを考えると、その取扱いが簡単ですから、同軸ケーブルよりロスがかなり少なく、利用価値はあると考えられます。
ラダーラインを使った場合、ATUやMTUがそのインピーダンスをカバー出来る限り、マルチバンドで使えます。
TLWのソフトは「
TLWで計算していると、ATUやMTUは使わなくて済むなら、それが一番だと判りますが、結局ATUやMTU頼みになってしまいますね。
そのATUのソフトを一から書いて自作した記事はこちらにあります。