JQ2MPJ Website　-　CP5-HS　設営記

2024-04-20

2か月ほど前から、21MHzがチューナーなしではリニアからHSWR表示で警報が鳴ることが増え、ちょっと調子悪いなとは感じていたのですが、ここ直近はチューナーなしでは整合しなくなりました。また、28MHzも少々SWRが高い値になっています。よって、アンテナに異常があると思われるので点検を行いました。結論としては、21MHzコイルのボビンが溶けたことにより、隣接する線同士が導通してしまった、いわゆる焼損でした。
現状値

21MHzはかなりズレてしまっており、アマチュアバンド外で共振しています。28MHzも高い値となっています。2バンドに影響が出ていますので、まず給電部の点検を行いました。
給電部点検

左：正常（在庫）品　／　右：現用品
以前の給電部チェックで、21MHzはコア付きケーブル使用で59.2Ωとの値でしたので、現用品も 58.3Ωとほぼ正常値です。以前の給電部故障時は37Ωと明らかに違う値が出ていました。念のため一旦在庫品に交換してみました。しかし、21MHzのSWRの結果は同じでしたので、やはり給電部は正常のようです。接合部のアルミさびの除去や防水テープのまき直し、M栓の接合部の点検をついでに行い、異常なしで元々ついていた現用品に戻しました。
ラジアルコイル点検
昨年2月の点検でラジアルコイルを分解しても異常がなかった…という苦い経験がありましたので、現用品のコイルを分解する前に、切り分けのため予備在庫の21MHzの新品ラジアルコイルに交換してみました。

現用品の21MHzコイルは、2022年5月の修理品コイルなので、新品とは特性が違うので同じエレメント長ではズレてはいますが、エレメントを2センチほど調整しただけで、整合しました。どうやらコイルのようです。

分解してみたところ、見事に溶けていました。初期修理品なので、UEW線ではない純正のスズメッキ線の流用品なのでボビンが溶けて隣接する線と導通しています。

2023年2月の給電部焼損時に、ついでに14MHzだけ対策していた、UEW+ガラス耐熱チューブ (180℃)仕様で再修理しました。14巻きです。UEWは元々130℃耐熱です。UEW被覆が溶けて…という不具合はまだ起きていないのですが、絶対に二度と手入れしないという思いで、耐熱性向上で14MHzに採用して以降、1年以上14MHzの再修理はありませんので、この際21MHzにも採用しました。初期修理品はほぼ純正を模したので、専用の金具にハンダで線を取付という面倒な仕様でしたが、14MHzで採用済みで実績のある、ねじ部分のみUEW皮膜を削り、ネジで直接締め付ける方式としましたので、ハンダは一切不使用で比較的おてがるに修理できます。

修理後の再封の方法も、初期のシリコン+アルミホイル+防水テープ仕様から、14MHzで採用していたアルミホイル+ホースバンド仕様に変更しました。アルミホイルむき出しでも14MHzで1年以上損傷なく、共振しています。筒の外周が40mm程度になるまでホースバンドを両均等に締めれば良いので、おてがるですし、シリコンの乾燥を待つ必要もありませんので数時間で修理完了できます。水抜き穴は忘れずに開けます。

予備品は今回のような切り分け試験用も兼ねているので、これをそのまま使用して故障させてしまうと面倒なので、即日修理したものを再度取付しました。純正と同じ14巻きで修理しましたが、耐熱チューブ分でコイルの間隔が変わったのが影響しているのか、純正同じエレメント長だとかなり短い共振だったものの、エレメントをほぼMAXまで出して、何とか目標周波数で共振しました。
次回もし修理することがあるなら、もう1巻ぐらい追加してコイルで稼いでおくと、純正と同じエレメント長でいけるかもしれません。

2023-02-18

2023年2月11日の夕刻に、ペディション局3Y0Jを14MHzで1 時間ほどコールしていたところ、14MHzのSWRが異常を示しました。この3Y0Jとは結局QSOできませんでしたし、結果、これはどうやらニセモノ（pirates）だったようなので、ただアンテナに負担をかけて破壊してしまっただけという残念な結果に終わりました。
このアンテナは14MHzと21MHzが互いに影響し合っていて、当日使っていない21MHzもつられてSWRが5といかれてしまっています。
まずはいつものラジアルコイル焼損と考え、コイルを分解してみました。しかし、予想に反してコイル銅線がほんの少しボビンにめり込んでいた程度で、UEW被覆も損傷（導通）はなく、異常ありませんでした。特記事項としては、外装に巻いているアルミホイルが、経年のせいでしょうか、くっついてしまっていて剥がすのに苦労はしました。冬なので外気温で冷やされますので、そこまで高温にはなっていなかったという診断結果です。
　
せっかく開封したので、2022年6月の修理で次の一手の為にストックしておいたガラス繊維チューブ（180℃耐熱）を巻きます。チューブの影響で線の外径が太くなり、コイルが巻ききれませんでしたので標準26巻きから-1の25巻きでとりあえず終えました（結果、目標周波数+400kHzとかなり短く程度共振してしまい、エレメントの伸縮で対処できる範囲外となり失敗でした。やはり短縮したのはまずかったです。）
上記で修理した14MHzエレメントを装着しても、プアなのは変わらず、予備の14MHzラジアルに交換しましたが変わらず、更に修理歴のある21MHzもSWR上はおかしくなっているので交換してみるもプア。垂直方向のコイルかと思い交換しましたが、変わらず。他のエレメントのねじ込みの緩みなどないか点検し異常はなし。リグから給電部前にあるコモンモードフィルターまでのSWRも異常なし。一応、エレメント調整をするとSWR6程度までは落ちる（外すと10 over）ので、反応はあるのですが。7/28/50MHzは異常なし。同軸ケーブルもダミーで終端して、SWR1.04（48Ω）でまあ異常なし。消去法であとは給電部かその直下のケーブルしか考えられないので、前回交換から補充していなかった給電部と 7MHzラジアルを注文して、12日の修理作業はいったん終了しました。7/28/50MHzは全く異常がないので、この時点では、給電部とはなかなか考えにくかったです。
注文していた給電部が届きましたので、18日に修理を再開しました。とりあえず旧の給電部を取り外し、コモンモードフィルタから給電部までのコア付きケーブルをダミーロードで終端してテストし異常なし。これで同軸系には問題がないことが確定しました。
何らかの方法で給電部をチェックできないか思案し、アンテナアナライザーで全パラメータを見てみた結果は次のような感じでした。こんな普通な接続です。

故障品（ただし、7/28MHzは正常に動作していた）
故障品（コイルまき直し修理後）
正常品１（新品）
正常品２（新品、こちらをつけた）
注）この測定に使用した同軸ケーブルは実際に給電部に使用しているコア付きケーブルで、上３つの測定に使用したケーブルとは異なるため、値に信頼性がないかもしれない。
これが正しい測定方法なのかは分かりませんが、うちにある測定器はこれだけですので、やれることをやってみただけです。SWRの値に注目するなら、総じて故障品（コイル焼け）は低い値になっています。周波数が高くなるにつれて、SWRは低くなっていくようです。正常品は∞～26の間です。故障品は39～7.7の間となっています。１つの指標として、給電部のSWRが全体的に低い場合は故障が疑われるということです。
これだけ値が違うと、何らかの異常がある可能性が高いので、新しい給電部に交換。給電部交換による若干の共振周波数のズレは発生しましたが、調整後しっかり目標周波数に共振させることができました。
【その後】給電部を分解しました。コイルの被覆が溶解し導通していましたので給電部損傷で確定しました。エレメントコイルを強化しても、ここもやられるといういい勉強になりました。ここは冬でも冷えにくそうです。
ダメ元でコイルを巻きなおしました。手持ちの130℃耐熱のUEW被覆電線です。手巻きで巻きにくいので空隙ができてしまい、純正のようなきれいな巻きではありませんが、上述測定値のとおり、驚くほど正常品１に近い数値に回復していますので、問題なく使えそうな感じはします。折を見てこの修理給電部を使用するテストをしてみたいと思っています。ここは狭すぎなので、耐熱ガラスチューブは使えなさそうですので耐熱性UPは難しそうです。
　　↓　修理前　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↓　修理後

しかし、14MHzだけは、前述の通りの早とちり修理でコイルを短くしてしまいましたので、+400kHz程度短く共振してしまっていて、エレメントでの調整範囲外となってしまっていますので、コイルのまき直しです。

標準は26巻きですが、これはあえて28巻きにしています。もし長すぎたら切ればいいので。短いのは全部まき直しなので。
耐熱ガラスチューブがストックしていた2mでは足りませんでしたので、比較的溶けやすい中央部に巻きました。
本当はボビンもかなり変形しているので作り直すつもりでVP20の塩ビ管（内径20mm）を買ってきたのですが、内径がドンピシャすぎて入りませんでしたので、今回は断念しました。また次回までにボビンの代用品を探します。
コイル巻き数を+2しても前回2022年6月のエレメント長440mm（これはコイル成分が長くなったのでエレメントが短くてよかった）の修理時のものより、まだコイル成分が短く、エレメント長は677mm（純正 530mm）で、目標周波数に共振しました。純正よりもコイル成分がまだ短いのですが、エレメントの調整範囲内に収まり、他のバンドも特に影響はありませんでした。このあたりは給電部との相性にもよるかもしれません。
どこかの記事で読みましたが、このタイプのコイルは巻き数や線径はもちろん、ねじ止めされているアルミ棒の挿入深さと外装アルミパイプとコイルとの距離も共振周波数に影響するらしく、確かに外装のホースバンドをきつく締めたときと止まる程度に締めたときでは周波数に100kHz程度の差が見られましたが、構造上アルミパイプが強度部品もかねているので、外装を緩めると強度が甘くなるので、できるだけコイルの巻き数で調整する方がいいでしょう。
エレメントコイルをいいかげんに測定した感じ（新品）

その後、150wにて交信試験を行い、アフリカやアルゼンチンまで元々ぐらいには飛んでいましたので、これで完了とします。

設営日　2018（平成30）年04月28日　土曜日　１２時～１４時３０分
　　設営地　愛知県清須市
　　設営場所　１階トタン屋根部

　年初のHFデビューのために新たに購入したATAS-120Aですが、

　　１．バンド変更ごとのチューニングし直しが意外と時間がかかって煩わしい。

　　２．雨天や風に弱い
　　　　（過日いきなり突風が吹き、ATASが屋根上で倒れ、幸いにも地上には落下しませんでしたが、もし落ちていたら約４万円がパー）

　　３．２の理由により、運用の都度、トタン屋根にマグネットで設置しているが、毎週屋根に上がるのは非常に手間がかかる。

　　４．受信がやはり弱い。他局が呼んでいるDX局のほとんどがこちらでは受信できない。
　　　　（これは、当局は四方のうち南北は自宅より高層の建物に囲まれているというロケーションの問題も大きいと思います。）

　　５．２アマ取得に伴い、QROを考えているが、ATASは120Wが最大。

　ということで、常設のアンテナが欲しくなったのが購入の動機です。

　CP5HSを選択した理由

　　１．改良品CP5HSⅡが発売され、型落ちとなったことから値段が格安。（\29,800）
　　２．長さが比較的短い（3.6m）。あまり長いと、設営や維持が大変。
　　３．ATASで一番使用感が悪い7MHz帯を含む、14/21/28/50の合計5バンドを使用できる。

　まず、深く考えず安さで買ってしまいました。

　その後、説明書を確認し、事前調査を行い、
　　・ケーブルは、現状ほとんど利用していないGP-3で利用している8DFBをそのまま使用する。
　　　（１）伴い、GP-3は屋根から降ろす。

　　・GP-3が設置されている、瓦屋根上部には上げない。
　　　（１）設営後もエレメント調整などの作業が発生するため、設置は傾斜の少ないトタン屋根上とする。
　　　（２）GP-3の跡地にそのまま設置すると、西方隣家のTVアンテナの位置、高さともに真隣になるため、基本波による TVIの発生を懸念。

　　・各エレメントは、FT8運用周波数を中央（SWR最良点）とする。
　　　（１）7MHzが思ったより同調バンド幅が狭いため、良い効率及び電力を必要とするDX(7.076)をSWR最良点とし、国内(7.041)は、2以下でほどほどの調整にする。

　　・屋根馬及びポールはφ30のものを新調する。

　商品は、販売店に取りに行くこととしたので、道中ホームセンターに寄り、屋根馬、ポール、ポール側ステー金具、屋根側ステーワイヤーを購入し、販売店で商品を受け取り。

　帰着後１２時から作業開始。
　　１．GP-3の撤去
　　２．アンテナの仮組付け（スケール感をイメージするため）
　　３．屋根馬の設置（水平出し、ステーワイヤー新設、屋根馬固定）
　　４．ポール高さ調整（アンテナを組付けた状態で、できるだけ高く、かつ屋根に立った時にエレメントに手が届くギリギリの高さを狙った）
　　５．給電部接続
　　６．ポールのステーワイヤー固定
　　７．上部取付
　　８．各エレメント組付け
　　　　　（屋根上作業スペースを確保するため、西方へ寄せて設置したため、ラジアルを放射型にすると隣家の敷地に入ることから、ワンサイド型ラジアルにしました。）
　ここまでで１４時３０分完了

　その後、試験電波を発射しながら調整しましたが、一人作業のため、機材一式を屋根上に仮設しての大作業。
　試行錯誤しつつ、7MHz帯以外は希望周波数でSWR1.5以下となり、とりあえず完了。14MHzは、免許後調整の予定。
　ここまでで１７時完了

　7MHzは、DX周波数で1.2、国内周波数で1.8程度で調整を終えたものの、交信する度にSWRが徐々に上がっていき、その後突然SWRが2～3 OVER となる現象が発生。SWRが極端に高いため、回り込みが発生し、HSWR警告なしでトランシーバーの送信も止まるほど。

　４月２８日夜

　たまたま、翌日から東京へ旅行（ニコニコ超会議）のため、秋葉原へ寄ることができるので急いで（一晩で）対策を考えた。

　・改良品（Ⅱ）は、従来品のウィークポイントとなっているマスト及びステーに電波が乗る問題を解決するため、
　　（１）アンテナマスト取り付け部に絶縁体を追加　→ポールにゴムシートを巻き付けてみて実験してみる
　　（２）フェライトコア付同軸ケーブル標準付属　→フェライトコアをつける
　・従来品でも取説に「ステーにはアンテナから1m以内で碍子で絶縁」と記載がある。　→碍子をつける

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　４月３０日（秋葉原）
　　8D対応フェライトコア、碍子、M-P端子（端子の劣化を考慮して念のため）を４月３０日に秋葉原で購入。
　　ついでに、GPD Pocketなる小型PCを見つけ、あの小ささでWindows10ということに大感激し、衝動買い…

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　５月１日早朝　晴天　次の対策を実施
　　（１）アンテナマスト取り付け部にゴムシート（手持ち品）を挟んで絶縁
　　　　　

　　（２）フェライトコア１個を給電部同軸ケーブルへ取付
　　　　　

　対策後、QRVしている時間はないのでとりあえず出勤（出勤日でした）。帰宅後、夜間にQRV。
　DX帯でのSWRは1.2→1.1以下(針はほどんど振れない）、国内帯でも1.8→1.5と思っていたよりも非常に良好な結果となりました。
　DX帯では、ブラジル局（18700KM）からR-14を、アメリカ局(8600KM)からR-18を頂きましたので、よく飛んでいると思います。
　ちなみに、初ブラジルでした。その後数局とQSOしてもSWRが上がることはなく、安定していました。

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　翌日５月２日　雨天　帰宅後、夜間QRV。
　DX帯ではSWRが1.8まで上昇し、国内帯では1.1以下（針はほとんど振れない）と逆転。
　雨でゴムシートが湿って絶縁が悪くなったのかと思いましたが、なぜか国内帯のSWRがよくなっているのです。
　えーっ！となりましたが、色々調べたところ、雨でアンテナが濡れると低い方へ同調周波数が移動するというのはよくある現象のようで、正常と判断。こんなことも知らなかった自分が恥ずかしい。

　とりあえず、ステーへの碍子取付は様子見にしていますが、ゴムシートは高温下や直射日光ですぐダメになる可能性があるので、様子を見ながら、もうちょっと耐久性のある材料も（塩ビ管とか）検討します。

　ちなみに、GPD PocketにWSJTなど一式入れてQRVしてみたら、強電界下でも高周波による影響は何の問題もなくQSOできました。
　うちのデスクトップでQSOすると、マウスが応答しなくなり（一旦USB抜き差し必要）、ノートでやるとマウスカーソルが勝手に動く（これは電源、マウス、SCU17のUSBケーブルにフェライトコアを取り付けたら問題なくなりました。）という問題が発生している中、何の影響も受けないとはGPD Pocket意外とすごい。移動運用時にはこれでいいかも！

CP-5HS本体　29800円
アンテナマスト、屋根馬、ステー金具、支線止め　6461円
フェライトコア　2360円（4個買った）
碍子　1200円（3個）
M-P端子　820（2個）

SWRメータ+試験電波での調整をアンテナアナライザーで測定した結果

　晴天時　2018-05-15　20:20　24.9℃/52%　晴天
　雨天時　2018-05-18　23:40　27.2℃/57%　雨天（短時間集中豪雨）　

　（１）　雨天時に、共振周波数が下がるというのは結果としても間違いなく出ています。
　（２）　14MHz帯が大幅にズレているのは、初回調整時はSWRメータ+試験電波で調整を行ったため、免許手続き中の 14MHzは試験電波が発射ができないため、そのままメーカー推奨値を使用しているためです。

　問題点
　（１）共振範囲(VSWRが1.5以下の範囲)が、28kHz(±14kHz)と狭い7MHz帯で、22kHzもズレが生じるため、7041と7074kHzの両方でそこそこのSWRで共振させるには、晴天時の7041か、雨天時の7076のいずれかは切り捨てる必要がありそう。
　（２）14MHzの共振最低点が1.23と他のバンドに比べて若干高めである。

　改善案（2018-05-19版）
　（１）7MHzは現状維持（晴天を優先かつ大電力と効率が必要なDX用7074kHzをなるべく低めにもっていく）
　（２）14MHzは、アンテナアナライザで目標周波数+25kHz(≒14100kHz、晴天時)を共振点にする。雨天時にズレても14045kHzとなり、SWRの極端な変化はなくなるはず。
　（３）21MHzは、同様の根拠で目標周波数+60kHz(21134kHz)だとドンピシャ。今のところ晴天雨天ともに SWR1.5以下で均一なので、現状維持。
　（４）28MHzは、同様の根拠で目標周波数+67kHz(28141kHz)に調整する。

　6月7日に14MHz帯の許可が下りたため、14Mを含めて、2018-05-19版の改善案にて調整を実施したところ、14Mがエレメント長を変化させても共振点が変化しないという問題が判明。原因を探るべく次を順次試してみた。

　（１）ワンサイドラジアルを放射型ラジアルに変更　→　14Mの現象は変化なし
　（２）全ラジアル標準寸法へ戻し　→　14Mの現象は変化なし
　（３）思い切って14Mだけラジアル取付　→　14Mの現象は変化なし
　（４）ステーバインド線８本への碍子追加　→　各バンドSWRが0.2ほどよくなったが、14Mの現象は変化なし
　　（煮詰まり、この時点でメーカーへ技術相談）
　（５）給電点直下へのフェライトコア追加を１～３個ほどつけてみる　→　付けるほどSWRが悪くなるため全部撤去
　（６）M接栓の交換　→　ほぼ変化なし
　（７）7と14Mのラジアルはできるだけ離す　→　180度真逆にしてみたが、14Mの現象は変化なし
　（８）アンテナ（コイル部の導通とネジゆるみ）チェック　→　異常なし
　（９）同軸ケーブルの交換　→　正解

　確認のため交換調整後、新しい同軸ケーブルと古い同軸ケーブルをつないで再測定すると、やはり14Mがおかしくなるので、どうやら同軸ケーブルに何らかの問題があったようです。引き込みし直しはちょいと面倒なので、引き込み点でカットして新しいケーブルと更に下準備済みの同軸避雷器を接続して、ひとまず完了。

　追加経費　碍子（プラ製）４個、同軸ケーブル8D-FB-LITE　10m　計6912円

　（２）で全ラジアルの寸法をリセットし、ラジアルも放射型もどきに変更したので、全バンド調整し直しとなりました…

　　現在は、見通しを著しく妨害する３階建て建物を避ける形で、「放射型もどきラジアル」で配置しています。　

　問題点
　（１）以前のワンサイドラジアル測定値より、晴天と雨天時の共振周波数の変化の幅が大きくなった。ラジアルの配置が影響しているかも。
　（２）14と21Mの晴天と雨天時の差をもう少し平均化したい（特に21M)

　改善案（2018-06-20版）
　（１）7MHz　…　7041(国内)は、アナライザでは2.12ではあるが、国内QSOの30W程度の出力だと、実運用でSWR計が示す値は1.8程度なのでとりあえず現状維持
　（２）14M　…　雨天時が若干高いが、改善案05-19版の共振周波数にはなっているのでしばらく経過観察
　（３）21M　…　元々、晴天時の共振周波数が低い方への調整なので、雨天で更に共振周波数が下がってSWRが悪化している。21074+70kHz=21144kHzを晴天時共振周波数に設定してみる。
　（４）28M　…　共振範囲が広く、計算上の最適共振周波数28074+70kHz=28144kHzと現在の晴天時共振周波数28134kHzは10kHz程度のズレでSWRもほぼ変化ないため現状維持
　（５）50M　…　共振範囲がかなり広いので、標準寸法そのままでもSWR計で1.7程度（アナライザは測定範囲外）、原始的な方法（周波数を少しづつずらして試験電波出してみる）で探るとちょうど51000kHzあたりが現在の共振点 (SWR=1.0)のようなので、底を50313kHzで狙えればSWR=1にできそう。