インターフェア対策
当局の現在のインターフェア対策状況を手前ミソながらご紹介します。
インターフェアについては別項の「500W局免許取得顛末記」のページでも取り上げていますが、あれからしばし年月が過ぎ、アンテナタワーを設置したこと等、それなりに設備も変わってますので、再度ご紹介したいと思います。
フィルタ等の挿入位置等、基本的なことについては、500W局免許取得顛末記のページをご覧下さい。(JARLのサイトも参考になります。)
本項には、その後変更した点や、インターフェアに関して自分なりに理解している能書きを書いてみたいと思います。
消化不良が多いので誤解だらけと思いますが、怒らないでください(笑)。
§.まず基本的なこと
・アンテナは良く調整してSWRは最小にする。
・同軸ケーブルは古いものは交換する。
・リグ直下にはローパスフィルタを挿入する。
…は、確実に行っていることが前提になります。
いわゆる一昔前の「ノーマルモード」による電波障害対策です。
しかし、これだけでインターフェアが止まることは稀です。
ひとつは、上記の対策は、スプリアスを減衰させることにしか主眼を置いていないこと。
もうひとつは、同軸ケーブルの網線側を流れる電流(理論上は、ロスを無視すると仮定して、リグ〜同軸〜アンテナ間のインピーダンスが一致していれば、リグからの出力は100%アンテナから放射されるはずですが、実際にはインピーダンスが完全に一致することははあり得ず、ミスマッチ分の電流が同軸ケーブルの網線側に戻ってくる)について、まったく考慮されていないこと、が挙げられます。
前者については、昔の真空管式のリグならともかく、最近のリグであればスプリアス自体が極めて低いレベルに抑えられているので、近年では、リニアアンプ等を接続して大出力で運用する場合等は別として、リグ単体でのベアフット運用であれば、スプリアスによるインターフェア自体、耳にすることはなくなってきました。
後者については、いわゆるコモンモード電流による障害のことです。
とにかく、同軸の網線側と繋がっている、リグの筐体、アクセサリ等、その全部がすべて不要輻射の原因になり得るということが、対策を厄介にしている一因です。
とりわけ、近年になってはインターフェアの主な原因としては、ノーマルモードではなくコモンモード電流に起因するものが支配的であるということが言われています。よって、当局にあっても、コモンモード対策に力点をおいて実施しております。
§.フェライトコアと巻き数
コモンモードフィルタは各種フェライトコアに線材を巻きつけるだけで簡単に自作することが可能ですが、その材質や巻き数については、多種多様です。
一番良い方法は、実際につくってみて、一方をダミーロード等で終端して、いわゆる「RF電流計」で、コモンモード電流を測定して、計算で所要の周波数の阻止インピーダンスを求めるという手順なのでしょうが、幸いメーカー製のコアであれば、ある程度諸特性がわかりますし、インターネット上でもOM諸氏の実験データが公開されていますので、それらを参考に製作することにしました。
なお、最初にお断りしておきますが、ここに記載している「巻き数」は、コアに「線材が貫通した回数」を表記しています。「巻きつけた回数」ではありません。例えば、分割型のクランプコアであれば、単に線材にパチッと止めただけで「1回巻」になります。
昔、ものの本で、貫通型のコアを使用してコイルをつくる場合は、コアに線材が貫通した回数を巻き数としてカウントする旨、読んだ記憶があります。最近の製作記事や各種Webを拝見すると、ここの所がちょっとあいまいなものが多いように感じましたので…。
1) コアの選定
各種Web等を参照して検討した所、フィルタとしての性能引き出すには、所要周波数における阻止インピーダンスを2kΩ以上確保するというのがひとつの目安になりそうです。
私の場合、1.8MHz〜50MHz帯での使用を考えているので、#43材を使用したコアがもっとも使い易そうです。よって、ポピュラーなリング型コアである、FT114-#43、FT140-#43、FT240-#43を、挿入箇所や線材の太さに応じて使い分けるようにしました。
また、線材にパチッとはさんで止める分割型のクランプ式コアも、リグに繋がる周辺機器、障害を受けた側の機器の対策用などに応用範囲が広くFBです。
オススメは素性がはっきりしているTDK製のZCAT2032-0930、ZCAT2035-0930、ZCAT3035-1330です。オークション等で格安に入手可能です。
2) 巻数について
○43材のコアは元々VHF用のコアですので、1〜2回程度の少ない巻数ではVHF帯に阻止インピーダンスのピークが来るような特性になっています。このピークは巻数をさらに増やすことで、HF帯に持ってくることができます。
もっとも、前項に書きました「阻止インピーダンス2kΩ」を目標にすると、1.8MHzや3.5MHzといったローバンドをカバーするのは結構大変です。
FTシリーズの丸型フェライトコアを例にとると、
・3.5MHzから上 10回巻
・1.8MHzから上 15回巻
…このぐらいは巻かないとダメなようです。
雑誌等でよく紹介されている製作記事にありがちな5〜6回巻程度では、HFハイバンドでも2kΩに達することができず、全くオハナシにならないようですね。
蛇足ですが、当局も以前、FT240のコアには5Dの同軸が無理すれば直接巻けることから、アンテナ給電部直下に5〜6回巻したものを挿入するという手法を好んでやっていた時期がありましたが、HF、とりわけローバンドではオマジナイ程度にしかなっていなかったようです(汗)。
実製作では、
・FT240に5D同軸(5〜6回巻で2〜3個直列)
・FT240に3D同軸(W1JR巻で15回まで可能)
・FT140に3D同軸(4〜5回巻で2〜3個直列)
・FT114に1.5D同軸(やったことないので不明(^^;)
…その他、所要の最低周波数やコスト等を勘案すれば、いろいろやり方はあろうかと思います。
私はFT240に3D-2Vの15回巻したものをアンテナ給電部のバラン直後に入れています。最大500W送信ですが、特に発熱もなく問題は起きていません。
kW入れる方や1.5Dを使用する方はQEV、QEFV等の耐熱同軸を使用するのが良いかもしれませんね。
○同様にクランプ式コアの場合、TDK製ZCAT2032-0930、ZCAT2035-0930を例にとると、1回巻(つまり、線材に単にパチッと止めた状態)では、概ね下表のような値を示すようです。
これから考えると、
・21MHzから上 20個以上直列
・7MHzから上 31個以上直列(このあたりになるとちょっと非現実的か(^^;)
・3.5MHzから上 45個以上直列
・1.8MHzから上 67個以上直列
…このぐらいは必要なようです。
コスト的なことを考えれば、FT-240#43あたりの丸コアを使用したほうが良いかも。
なお、阻止インピーダンスは、簡単にして巻数の2乗に比例して増加すると考えられます。2回巻なら4倍、3回巻なら9倍…、という具合です。
ZCAT3035-1330は大型コアなので、3D同軸なら2回巻はできますので、そうすれば、上記の1/4の個数ですみます。
○AC100V/200V系のラインフィルタとして応用するなら、ZCAT2035-0930では0.75sqのACコードなら3回巻は可能ですので、
・3.5MHzから上 3回巻の5個直列
・1.8MHzから上 3回巻の8個直列
…で、簡単に製作できます。
シャック内のAC系や、障害を受けているテレビやオーディオ機器側に入れたりと応用範囲は広いです。
尚、安定化電源からリグに給電するDC13.8Vのラインには大電流が流れますので、磁気飽和や発熱の観点からFT240等の大型コアを使用したほうが良いと思います。
§.アンテナ周辺
○コモンモードフィルタを装着する前に、確認しておきたい事項として、意外に重要なのが、「アンテナとタワーは絶縁されているか」ということです。
いくらアンテナ〜同軸系にコモンモード対策を施しても、肝心のタワーと絶縁されていなければ、タワーから不要輻射が発生してしまいます。
物理的に網線側をブームに落とす(例:ガンママッチ給電など)構造のアンテナは要注意です。その場合クロスマウントをデベグラス製に交換したり、ブームにビニルテープを巻くことで対処できます。
また、一昔前のアルミ筒状のバランも要注意です(筐体が同軸の網線側と導通している)。これも、樹脂モールドされたバランに交換するか、ビニルテープを巻いて絶縁します。
○各アンテナの対策状況
1) 1.8/3.5/7MHzマルチバンド逆V(自作)
・バラン(ケンプロ社製KA-50)、直後にトロイダルコアFT240#43×2段重ねに3D-2VをW1JR巻き15回のコモンモードフィルタを挿入。中継コネクタにて5D-2Vに変換後、TDK製クランプコアZCAT-2035-0930を15個取付。
2) 14/21/28MHzトライバンド2エレ八木(ミニマルチ社T33jr改造2エレ)
・バラン(CD社製CB3F/2K)、直後にトロイダルコアFT240#43に5D-2Vを15回巻きのコモンモードフィルタを挿入。さらにTDK製クランプコアZCAT-2035-0930を10個取付。
3) 10/18/24MHzトライバンドR-DP(ミニマルチ社RN3DX)
・バラン(CD社製CB3F/2K)、直後にトロイダルコアFT240#43に3D-2Vを15回巻きのコモンモードフィルタを挿入。さらにTDK製クランプコアZCAT-2035-0930を10個取付。
4) 50MHz7エレ八木(CD社CL6DXX)
・給電部同軸(5D-2V)にTDK製クランプコアZCAT-2035-0930を7個取付。
5) ローテータ(エモト社1105MS)
・コネクタ直後コントロールケーブルにTDK製クランプコアZCAT-2035-0930を10個取付。
-----------------
○50MHzのアンテナについては、構造上、給電部にUバランが内蔵されていますので、外付けバランはありません。
コモンモードフィルタについても、VHF帯ですので、丸型コアまで使用しなくても所要の阻止インピーダンスが確保できそうなことから、クランプコア(8個直列)のみで対応しています。
○HF帯のアンテナについては、丸型コアを使用したコモンモードフィルタの直後に、同軸ケーブルに挟みつけるかたちでクランプコア(TDK製ZCAT2035-1330)を複数個直列に入れてあります。
これは、丸型コアのフィルタを補完する意味合いだけです。ある意味「おまじない」に近いものかもしれませんが、入れないよりは入れたほうが良いと思います。
特に、1.8MHzや3.5MHzなどHFローバンドでは、丸型コアのみでは目標阻止インピーダンス(2kΩ)ギリギリの性能と思われます。これを補填する役割は期待できるのではないでしょうか。また、基本周波数の高調波に対してもある程度効果があるのではないかと思います。
○尚、余談ですが、給電部のバラン直下にコモンモードフィルタを挿入することによって、本来のコモンモード電流を抑えるという役割以外に、以下のような「副産物」的なメリットが期待できるのではないかと思います。
1) インピーダンスの乱れを補正するアンアン(インピーダンス変換器)としての機能
・アンテナ〜同軸間の物理的な平衡〜不平衡の変換はバランが担うとして、もともと存在している50Ω±のインピーダンスの補正を目的としたものです。いわゆる「フロートバラン」的な考えです(…というかコモンモードフィルタと名を変えているだけで、構造的にはフロートバランそのものではあるのですが(爆))。
2) SWRの改善
・上記1に関連して、SWR特性が多少改善されることもあります。SWRが数ポイント低下したり、バンド幅が数kHz広がったりすることを私自身も経験したことがあります。
10年余り前に、バーチカルの給電部に入れたところ、低SWRの範囲が広がり、TVIがピタッと止まったのは、印象的な体験でした。
3) 外来ノイズを抑えるノイズフィルタとしての機能
・最近のOA機器の電源コードには、ノイズ対策としてクランプコアを装着しているものが多く見られますが、理屈的にはこれと同じです。
コモンモードフィルタも同様に、数MHzから数百MHzにわたって広帯域な高インピーダンス回路でしょうから、外から飛来してくる様々な周波数のノイズを減衰させる効果があると考えられます。
言うまでもなく外来ノイズを一番多く拾っているのは、他ならぬ「アンテナ」でしょうから、給電部直下にコモンモードフィルタを入れることは、ノイズを入り口でシャットアウトするという意味で、効果的な使い方だと思います。
§.同軸ケーブル
HF帯のみの運用ではあっても、やはり同軸ケーブルはできるだけ太いほうがインターフェア対策上も良いようです。
できれば8D-2Vクラスを使用したいところですが、無銭家ゆえ5Dしか買えないのが悩ましいところです(涙)。
ただ、8Dにすると、たとえば、大量に使用するクランプコアなどは、大型のもの（TDK製の例:ZCAT3035-1330）を使わざるを得ません。これは5DにピッタリのZCAT2035-0930にくらべて3倍近い価格がします。
つまり周辺部品についてもコストがグンとアップすることを(無銭家の方は(笑))念頭に置く必要があります。
§.リグ周辺
○基本的にはリグから繋がるすべての線にコモンモード対策を施します。
しかし、これらすべてに高価なリング状のフェライトコアを使うのは不経済ですので、コントロール線やマイクケーブル等、大した電流が流れないラインには、TDK製のクランプコアやフェライトバーで代用しています。
○無用な廻り込み異常を防ぐために、リニアのスタンバイ回路や自作キーヤのキーイング回路等には、フォトリレーを入れて直流的な縁を切るようにすると効果的です。
また、外部アクセサリの電源はリグとは別系統ないしは電池等にて独立電源とします。リグとの共用電源にすると、アクセサリ→リグ→アンテナ→アクセサリという経路で教科書どおりの(^^;コモンモードループが出来やすいです。(よく移動運用時に遭遇しました)
○アンテナ切替器は、同軸の芯線側と網線側を同時に切り替える機構をもったものが理想的ですが、私の知りうる限りそのようなものは残念ながら市販品ではないようで、自作するしかなさそうです。
既製品を使用する場合は、各同軸ケーブルの網線側は共通で芯線側のみ切り替える構造になっています。
これは言い換えれば、切替器に接続されている一方のアンテナで送信中、他方のアンテナにコモンモード電流が乗ってしまうことを意味しています。
よって、切替器直後のそれぞれの同軸にクランプコア取り付けてコモンモード対策としています。
ローバンドのラインにはできれば20個位は取付けたいところ。
まぁ、何と言っても一番良いのは、使用しないアンテナは外しておくこと（※注：外してある同軸ケーブルでも、その長さ等によってはコモンモード電流が流れていることがあるので、ケーブル外せば必ず安心ということではありません。）ですけど…そうなるとアンテナ切替器自体がハナから不要という話になっちゃいますねHiHi。
○根本的な対策、というか安全策、としては、何と言っても「リグに余計なものを繋がない」これに尽きます(^-^;;。
リグに繋がるすべての物がコモンモード電流の経路になり得るからです。
§.アース(接地)について
電波障害対策としてコモンモードがクローズアップされるようになってからというもの、アースは取ったほうがいい?いや取らないほうがいい?と賛否両論あります。
私もインターネット等でいろいろ調べてみたのですが、実際のところ明確な結論は出ていないというのが実状のようですね。
そこで、自分なりにアースに関しての意義を思いつくまま列挙してみました。
○アースを取る場合
・極めて短い距離で接地できるなら取ったほうがよさそう。
・長く引き回すと効果が少ない。それ自身にコモンモード電流が乗り、不要輻射の原因となる。
○アースを取らない場合
・落雷の時不安。(雷電流の逃げ道がない)
・廻り込みが起こりやすくなるのでは?
・真空管式のリグやアンプなど、高電圧を使用している機器の場合は安全上の観点から取ったほうがよいのでは?(当局には関係ないですけど(^^;)
…などなど、いろいろ考えてみましたが、取るor取らないでそれぞれ一長一短があり、机上の考えだけでは方針がまとまりそうにありません(^_^;。
ただ、ひとつ言えるのは、ここでいう「アース」とはカウンターポイズやラジアルのようなRFグラウンド的なアースではなく、あくまで「保安用」のアースとして考えるべきということです。つまり、常時は電流が流れないラインであるということです。
逆に言えば、アースを取らない状態で廻り込み等の異常がなく、インターフェアも出ていないのであれば、あえて接地する必要はないのではないか、ということです。
そんなワケで私の設備の現状も、特にアースを取らないことによる不具合は、今の所発生していないこともあり、運用時は接地していません。運用後、シャックを離れるときにのみ、落雷時等の安全を考えて、「保安用」の接地をしています。
…上記の考えは私の勝手な推論であり、理論に基づくものではありませんが、諸説乱舞する中での、自分なりに納得した考えです。(根本的に間違っているかもしれませんので悪しからず(笑)。)
§.その他
○あ、書き忘れましたが、シャックの机や無線機棚はスチール製はNGです。
リグやリニアなどと直接触れていなくても、いわゆるコンデンサーの原理で、筐体と容量結合を起こして、不要輻射をおこす場合があるそうです。できれば木製やプラスチック製のに交換しましょう。
○各種フィルタ類の接続は、当たり前ですが、出来る限り最短距離で行うのが望ましいです。
短い同軸ケーブルで接続する場合は、クランプ式のコアで覆ってしまうというのが最近のはやりのようです(笑)。
狙いは、見てのとおりシールド効果と思います。気休め程度かもしれませんが、やらないよりはやったほうが精神衛生上は良いですね(^^;;。
探せばこんなコネクタもあります(MP-MP変換コネクタ)。
市販のLPFとコモンモードフィルタの直結とかにFBかもしれません。
§.今後の発展的計画(^^;
○いわゆる「RF電流計」の導入
コモンモード電流の挙動を実際に目で確認できることはすばらしいです。自作したコモンモードフィルタの性能チェックにも重宝します。
○市販のラインフィルタを設置
各所のWebサイトで、効果があると話題のACラインフィルタです。本来はPC等のOA機器用として開発されたようですが、無線機の電源ラインに入れてもFBなようです。
・NEC-Tokin製 TA-2060
・NTT-AT製 SFU-005-3P (定格5Aまでですが20A用もあります)
…いずれも、結構なお値段です。無銭家には厳しいかも(^^;;
○タワー上に同軸切替器を設置
現在、ローテータのケーブルを含めて5本の線がタワーに上がっています。
これらそれぞれにコモンモード対策をしていますので、大変ですし、費用もかかります。
タワー上に屋外型同軸切替器を設置できれば、シャックまで1本の同軸(ローテータの線を入れても2本(切替リレーのコントロールはローテータの線と共用する)ですみますし、ケーブルからの不要輻射の心配も減ります。
同軸も1サイズ太いものが使える余裕が生まれますし、1本の同軸に対し納得いくまでコモンモード対策することも可能です。
○同軸ケーブルの地中埋設
これは、すぐには無理っぽいですけど、いつかはやってみたいですね(^^)。
同軸ケーブルの途中からの不要輻射の問題が減りますし。
差しあたっては、シャックからアンテナ間の同軸ラインの任意の位置にもクランプコア等を取り付けてみたいと思います。
現在、建物の軒下にぶら下げる形で同軸をナガナガ引っ張りまわしてシャックに引き込んでいますが、アンテナの給電部とリグ…つまり同軸の起終点できちっと対策をしているものの、その途中がある意味"無防備"なので、気になっていました。
前記の「RF電流計」を使用して、電流の多い位置を探し出して、入れてみるのが効果的かもしれませんね。
○地下室にシャックを作る(嘘)
…やれれば効果は絶大でしょうが、不可能に近い(^_^;;;。
