nanoVNAでモービルアンテナのSWRを測定する

アンテナのSWR(定在波比)をnanoVNAで測定してメーカー公称のVSWRと比較してみます。nanoVNAはとても小型で安価なアンテナアナライザとして利用可能です。本来はネットワークアナライザですが、今回は第一電波工業株式会社の144/430MHz帯2バンドモービルアンテナSG7900のSWRの測定のみを行います。

nanoVNAは若干見た目などが異なるものがいくつか販売されており、価格も少しばらつきがあります。仕様は大きく異ならないと思うので、その中でも比較的安価なものを選びました。

SG7900はモービルアンテナとして優れた製品です。実際に交信で使っていますが良好です。あまり大きなアンテナなどが設置できないので固定運用でも手軽に使える便利な製品として重宝しています。

SG7900の規格は

・利得／5.0dB（144MHz）、7.6dB（430MHz）

・インピーダンス／50Ω

・VSWR／1.5以下

・全長／1.58m

・型式／7/8λダブルC-Loadノンラジアルホイップ（144MHz）,
　　　5/8λ3段C-Loadノンラジアルホイップ（430MHz）

となっています。モービルホイップとしては比較的高利得です。

アンテナ基台は第一電波工業株式会社 MR5Aを使用します。

SWR(定在波比)には電圧定在波比と電流定在波比がありますが、一般に定在波比と言った場合は電圧定在波比(VSWR)を指します。

SWR(VSWR)は線路(同軸ケーブルなど)に生じる定在波の腹の電圧Vmaxと節の電圧Vminの比で

VSWR = Vmax/Vmin

1≦VSWR

です。

アンテナの給電点インピーダンスと線路の特性インピーダンスが等しいときにSWRは最小値1をとります。SWRは低いほうが電力の反射がなく効率よくアンテナから電波としてエネルギーが送出されることになります。送信機、線路、アンテナのインピーダンスの整合を取ることが重要で、SWRはその整合の程度の指標となります。特性インピーダンスが50Ωの同軸ケーブルの場合、アンテナの給電点インピーダンスが50Ωであればよいことになります。インピーダンスは抵抗成分とリアクタンス成分からなるベクトル量で、アンテナの給電点インピーダンスはリアクタンス分を0とし純抵抗50Ωとするのが理想です。SWRが1に近いほど理想的な特性で、大きくなると反射が大きくなり、最悪の場合には送信機の終段を焼損することもあります。

使用するnanoVNAのファームウェアのバージョンは0.8.0です。PCとの接続やファームウェアの更新などに関してはWeb上の情報などを参照してください。

測定の前にnanoVNAの較正を行います。

nanoVNAには較正用のダミーロードが付属しますが、50Ωのダミーロードは1つしか付属しません。50Ωのダミーロードは較正には厳格には2つ必要です。50Ωのダミーロードは安価に購入可能なので別途用意しておくとよいでしょう。

周波数レンジ144～146MHzと430～440MHzを設定してそれぞれ較正します。

較正したら接続します。アンテナ側のコネクタがM型接栓でnanoVNAはSMAなので、変換ケーブル1D1SRを使って接続します。

SG7900はアース不要のアンテナですが、念のためアンテナ基台MR5Aを接地します。テスターでアースとアンテナ下部の導通を確認します。きちんと導通しておりひとまず接地OKとします。

144～146MHzでのSWRの測定結果です。

f:id:arbitrariness:20210303085414j:plain