Experiment 11

Electromagnetics and Ham Radio
Experiment 11

■使った測定器の詳細■

アマチュア無線をやっているとアンテナアナライザーは、必ず１つや2つは持っているものです。アンテナアナライザーですが、LC測定器としても使えます。また、アンテナアナライザーとして使っているnanoVNAも LC測定器として使えます。古い測定器(1960年代)も使ってみました。LCの測定原理がなんとなく理解でき、測定値も信頼性が高く思えます。真空管式ですので、使えるようになるまで約30分かかります。
以下は測定器の概略を示します。

測定器	名称	製造元	測定項目	周波数[Hz]	回路モード
1	DE-5000	DER EE	L_P, L_S, C_P, C_S, R	1K, 10K, 100K	オート
2	AA-600	Rig Expert	R_S, X_S	0.1M to 600M	直列等価
3	RX METER 250-A	BOONTON RADIO CO.	R_P, -C_P, +C_P	0.5M to 250M	並列等価
4	Q Meter QM-102B	横河電機	Q, L, C	0.5M to 50M	共振
5	nanoVNA	nanoVNA	Z, θ_S	0.01M to 900M	直列等価

DER EEのDE-5000は、テスト素子をクリップ位置でキャリブレーション出来るので、まずこれでキャパシタンスとインダクタンスを測定します。この測定器は、直列か並列かも自動で判断してくれます。 BOOTON RADIO CO.のRX METER 250-Aは、シェーリングブリッジを使ってテスト素子の R_PとC_Pを測定します。負のC_PをX_P=1/(ωC_P)に代入することによりリアクタンスが得られ、そして、L_P=X_P/ωよりテスト素子のインダクタンスが計算できます。 Rig ExpertのAA-600は、アンテナアナライザーですがPCに接続するとシリーズのR_SとX_Sを出力してくれます。多分設定でパラレルのR_pとX_pを出力できると思いますが、シリーズへの変換はできるので問題ありません。それらをベースにSWRや位相等、アンテナの様々な数値を計算できます。

横河電機のQM-102Bは、LC共振により直接インダクタンスを測定でき、信頼できるインダクタンスを提供してくれそうです。しかし、今回のテスト素子のように値の小さいリアクタンスの場合、高い周波数(25MHz)で測定を行う必要があるため、自己共振以下の周波数であるかをチェックする必要があります。このチェックにはRig ExpertのAA-600で確認しています。 BOOTON RADIO CO.のRX METER 250-Aと横河電機のQM-102Bは、 1960年代に製造された機器ですが、今回の実験用として満足できる精度を出力してくれます。問題はテスト素子をつかむリード線をどれだけ短くできるかです。Rig ExpertのAA-600もリード線の問題が有ります。マニュアルにはnanoVNAと同様に同軸ケーブルの較正の手順はありますが、無誘導抵抗を含むキットがありません。したがって結局リード線を短くするのが測定誤差を小さくする最も良い方法です。とにかく、今回の測定では余分なリード線に悩まされました。
RX METER 250-AとQ Meter QM-102Bの発信周波数は、無線機のスペクトラムスコープで読んでいます。
以下は、DE-5000とAA-600を用いてのLC測定風景です。下の写真の場合、導線は直径8mmのソリッドでスペーサーは1.02mmです。実験では4ケ所にスペーサーを入れます。インダクタンスを測定する場合、測定器と反対側の端部はクリップでショートしています。 AA-600で測定する場合、M型同軸オスコネクターにリード線をはんだ付けし他端にはクリップを取り付けています。 nanoVNAの場合も同様にSMAとM型の変換コネクターを使って AA-600のときと同じクリップでLCを測定します。

DE 5000		L測定用短絡クリップ		AA-600

Preceding Page Next Page

Menu Inductance Capacitance Z₀ EX_P Balun Coaxial Off center fed DP Helmholtz FEM BEM Internet College of Finite Element Method