ボクにもわかる地上デジタル - 地デジ設計編

アンテナ部品

作成:2003年11月
更新:2005年03月

アッテネータ計算表
ATT	R1	R2	R3
dB		Ohm	Ohm	Ohm
	VSWR=1: ATT= dB
条件:Zo=Ohm

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　無断コピー禁止
　ブースター用電源やＢＳコンバーター電源を使用する場合は、アッテネータに直流電流を通過するためのインダクタとコンデンサを追加する必要があります。

　コンデンサーＣ１は、電流通過型に対応するための直流カットに用いています。アッテネータとして動作する範囲は、９０Ｍ～９００ＭＨｚくらいで、コンデンサーＣ１の値を１０００ｐＦに増やせば、４０～６００ＭＨｚくらいになります。１００ｐＦと１０００ｐＦの両方を並列に接続して使用すると、コンデンサーやリード線に含まれる小さなインダクタンス成分によって共振回路が出来てしまい、正しく、動作しなくなります。

電流通過型アッテネーターの製作例

電流通過型アッテネーターの基板図

電流通過型アッテネーターの特性例

　別資料「アッテネータの製作手順」に詳細な製作方法を記載しています。ダウンロードしていただき、活用してください。

可変アッテネータ(可変減衰器)

　テレビ放送の受信実験では、アッテネーターの減衰量を可変することも多いので、可変アッテネータを製作してみました。回路は、上記の通常のアッテネータと変わりません。下図の完成図を見て製作してみてください。

可変アッテネーターの製作例

可変アッテネータの製作例(表面)

可変アッテネーターの基板背面図

可変アッテネータの製作例(基板の裏面)

　スイッチは６Ｐ２回路のトグルスイッチを使用しました。スイッチを上側に倒すと、下側の各アッテネーターを直列に縦続接続するようになっています。
　減衰量は、左から順に、１ｄＢ、１ｄＢ、２ｄＢ、５ｄＢ、１０ｄＢ、２０ｄＢです。１ｄＢ～３９ｄＢまでを設定することが出来ます。

ダミー抵抗器、終端抵抗器
(ダミーロード、擬似負荷、ターミネーター、終端器)

　分配器の空き端子などに取り付けるダミー抵抗器です。
　別資料「ダミー抵抗器の製作手順」をダウンロードいただくと、より製作方法が分かりやすいと思います。

　━━━━┳━　┏━━┓　　　　　※ブースタ等用電源使用時はＣが必要　　同軸線┠──┨ Ｃ ┠──┐ 　━━━━┻━┐┗━━┛　┏┷┓　　　　　Ｒ＝75Ω 　　　　　　　│　　　　　┃Ｒ┃　　　　 (Ｃ＝100pF) 　　　　　　　│　　　　　┃　┃ 　　　　　　　│　　　　　┗┯┛GND 　　　　　┯┯┿┯┯┯┯┯┯┿┯┯┯ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　無断コピー禁止

ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）

　必要な周波数帯の電波を通過させて、その他の周波数の電波を弱める働きをするのがＢＰＦです。以下に最も簡単なＢＰＦの回路図、製作例、特性例を示します。

　　　━━━━┳━　┌─●──●─┐　━┳━━━━━ 　　　　同軸線┠──┘┏┷┓┏┷┓└──┨同軸線　　　━━━━┻━┐　┃Ｌ┃┃Ｃ┃　┌━┻━━━━━ 　　　　　　　　　│　┃　┃┃　┃　│ 　　　　　　　　　│　┗┯┛┗┯┛　│GND ※ブースタ等用電源使用厳禁　　　　　　　┯┯┿┯┯┿┯┯┿┯┯┿┯┯ 　　　　　　　　　　最も簡単なＢＰＦ　　　　　　　fo = (2*π*sqrt(L1*C1) )^(-1) 　　　　　周波数fo　｜　帯　域　｜　Ｌ１　｜　Ｃ２　　　───────┼─────┼─────┼───── 　　　　約 498 MHz　｜約 400 MHz｜　6.8nH　｜　15 pF 　　　　約 513 MHz　｜約 800 MHz｜　12 nH　｜　 8 pF 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　無断コピー禁止

簡単なＢＰＦの製作例(基板厚＝1.0mm)

製作のための主要部品(アンテナケーブル除く)

ＧＮＤとコンデンサのハンダ付け

簡単なＢＰＦの特性例

　基板には前述のガラスエポキシかガラスコンポジットを使用します。製作例では、1.0mm厚の基板を使用しています。

ＢＰＦ（ＨＰＦとＬＰＦの組み合わせによる）

　次に、ＨＰＦとＬＰＦを組み合わせたＢＰＦを示します。左側のＣ１とＬ１がＨＰＦの役割を、右側の２つのＣ２とＬ２がＬＰＦの役割を果たします。

　━━━━┳━　┏━━┓　　　　　　┏━━┓　　　　━┳━━━━ 　　同軸線┠──┨Ｃ１┠─●──●─┨Ｌ２┠─●───┨同軸線　━━━━┻━┐┗━━┛┏┷┓┏┷┓┗━━┛┏┷┓┌━┻━━━━ 　　　　　　　│　　　　┃Ｌ┃┃Ｃ┃　　　　┃Ｃ┃│　※ブースタ等用　　　　　　　│　　　　┃１┃┃２┃　　　　┃２┃│　　電源使用厳禁　　　　　　　│　　　　┗┯┛┗┯┛　　　　┗┯┛│GND 　　　　　┯┯┿┯┯┯┯┯┿┯┯┿┯┯┯┯┯┯┿┯┿┯┯ 　　　　　　　　　ＨＰＦとＬＰＦを組み合わせたＢＰＦ　　　　役　割　　｜　部品　｜　定　数　｜備考　　───────┼────┼─────┼────────── 　　ＨＰＦ(380MHz)｜　Ｃ１　｜　４ｐＦ　｜チップコンデンサ　　　　　　　　　｜　Ｌ１　｜２２ｎＨ｜Φ2.8×3巻き L=1.5mm 　　───────┼────┼─────┼────────── 　　ＬＰＦ(700MHz)｜　Ｃ２　｜　３ｐＦ　｜チップコンデンサ　　　　　　　　　｜　Ｌ２　｜３４ｎＨ｜Φ2.8×5巻き L=4.5mm 　　───────┼────┼─────┼────────── 　　ＬＰＦ(１ＧHz)｜　Ｃ２　｜　２ｐＦ　｜チップコンデンサ　　　　　　　　　｜　Ｌ２　｜２４ｎＨ｜Φ2.8×4巻き L=4.0mm

　ＬＰＦは、カットオフ周波数を約700MHzにするか、約１ＧHzにするかを決めてから、適切な定数を使用してください。携帯電話の基地局からの影響を防ぐには、700MHzを選ぶと低減することが可能です。しかし、アンテナ方向に基地局が見えるような場合は、携帯電話の周波数を抑圧するためのＢＥＦを別途、追加した方が良いでしょう。

ＢＥＦ、ＢＲＦ(バンドエリミネーションフィルタ,ノッチフィルタ)

　不要な周波数帯の電波を弱める働きをするのがＢＥＦです。周波数幅が狭いタイプのＢＥＦをノッチフィルタと呼ぶこともあります。

　　　　　　　　　　　　┏━━┓ 　━━━━┳━　　　　┌┨Ｌ１┠┐　　　　━┳━━━━━ 　　同軸線┠─────●┗━━┛●─────┨同軸線　━━━━┻━┐　　　│┏━━┓│　　　┌━┻━━━━━ 　　　　　　　│　　　└┨Ｃ２┠┘　　　│ 　　　　　　　│　　　　┗━━┛　　　　│GND 　　　　　┯┯┿┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┿┯┯ 　　　　　　　　最も簡単なＢＥＦ(ＢＲＦ) 　　　　　　　fo = (2*π*sqrt(L1*C1) )^(-1) 　　周波数fo　｜　帯　域　｜　Ｌ１　｜　　Ｃ２　｜備考　──────┼─────┼────┼─────┼─────── 　　約 419 MHz｜約　90 MHz｜　12 nH ｜　　12 pF ｜　　約 459 MHz｜約 105 MHz｜　12 nH ｜　　10 pF ｜　　約 484 MHz｜約 120 MHz｜　12 nH ｜　　 9 pF ｜　　約 513 MHz｜約 130 MHz｜　12 nH ｜　　 8 pF ｜　　約 549 MHz｜約 150 MHz｜　12 nH ｜　　 7 pF ｜　　約 593 MHz｜約 180 MHz｜　12 nH ｜　　 6 pF ｜　──────┼─────┼────┼─────┼─────── 　　約 409 MHz｜約　40 MHz｜ 5.6 nH ｜　　27 pF ｜　　約 453 MHz｜約　50 MHz｜ 5.6 nH ｜　　22 pF ｜　　約 502 MHz｜約　60 MHz｜ 5.6 nH ｜　　18 pF ｜　　約 549 MHz｜約　70 MHz｜ 5.6 nH ｜　　15 pF ｜　　約 612 MHz｜約　90 MHz｜ 5.6 nH ｜　　12 pF ｜　　約 672 MHz｜約 105 MHz｜ 5.6 nH ｜　　10 pF ｜　──────┼─────┼────┼─────┼─────── 　　約 914 MHz｜約 350 MHz｜　10 nH ｜　　 3 pF ｜携帯電話抑圧用　　約 863 MHz｜約 210 MHz｜ 6.8 nH ｜　　 5 pF ｜同上(基地局) 　──────┼─────┼────┼─────┼─────── 　390～800 MHz｜80～380MHz｜ 8.2 nH ｜ CVSSC2001｜可変 4.2～20pF 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　無断コピー禁止

　コンデンサＣ２にトリマコンデンサを使用すると、抑圧したい周波数を可変できるようになります。以下にスワロー誘電のトリマコンデンサを使用した製作例と特性例を示します。

簡単なＢＥＦの製作例(基板厚＝1.0mm)

簡単なＢＥＦの基板図

簡単なＢＥＦの特性例

　　　　　　　　　┏━━┓　　┏━━┓ 　━━━━┳━　┌┨Ｌ１┠┐┌┨Ｌ１┠┐　━┳━━━━━ 　　同軸線┠──┤┗━━┛├┤┗━━┛├──┨同軸線　━━━━┻━┐│┏━━┓││┏━━┓│┌━┻━━━━━ 　　　　　　　│└┨Ｃ２┠┘└┨Ｃ２┠┘│ 　　　　　　　│　┗━━┛　　┗━━┛　│GND 　　　　　┯┯┿┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┿┯┯ 　　　　　　段数を増やすことで減衰量を増やせる　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　無断コピー禁止　　　　　　　　　　┏━━┓ 　━━━━┳━　　┌┨Ｌ１┠┐　　　　　　━┳━━━━━ 　　同軸線┠───┤┗━━┛├──┬────┨同軸線　━━━━┻━┐　│┏━━┓│　┏┷┓　┌━┻━━━━━ 　　　　　　　│　└┨Ｃ２┠┘　┃L1┃　│ 　　　　　　　│　　┗━━┛　　┗┯┛　│ 　　　　　　　│　　　　　　　　┏┷┓　│ 　　　　　　　│　　　　　　　　┃C2┃　│ 　　　　　　　│　　　　　　　　┗┯┛　│GND 　　　　　┯┯┿┯┯┯┯┯┯┯┯┯┿┯┯┿┯┯ 　　　　　　　　　直列共振を追加した例　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　無断コピー禁止　　　　　　　　　　　　　入力　　　　　　┌───┐　　｜　　┌───┐ 　　　　　　│　　　│　　│　　│　　　●──┐ 　　　　　　│　┏━○━━○━━○━┓┏┷┓┏┷┓ 　　　　　　│　┃　￣￣￣￣　　　　┃┃Ｃ┃┃Ｌ┃ 　　　　　　│　┃　＿＿＿＿　　　　┃┃２┃┃１┃ 　　　　　　│　┗━○━━○━━○━┛┗┯┛┗┯┛ 　　　　　　│　　　│　　│　　│　　　●──┘ 　　　　　　└───┘　　｜　　└───┘ 　　　　　　　ＯＦＦ　　　出力　　　ＯＮ　　　　　　スイッチ付で段数を増やせば使いやすい　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　無断コピー禁止　　　　　　　　　　　　　　┏━━┓ 　━━━━┳━　　　　　　┌┨Ｃ２┠┐　　　　　　━┳━━━━━ 　　同軸線┠────┬──┤┗━━┛├──┬────┨同軸線　━━━━┻━┐　┏┷┓　│┏━━┓│　┏┷┓　┌━┻━━━━━ 　　　　　　　│　┃L1┃　└┨Ｌ２┠┘　┃L3┃　│ 　　　　　　　│　┗┯┛　　┗━━┛　　┗┯┛　│ 　　　　　　　│　┏┷┓　　　　　　　　┏┷┓　│ 　　　　　　　│　┃C1┃　　　　　　　　┃C3┃　│ 　　　　　　　│　┗┯┛　　　　　　　　┗┯┛　│GND 　　　　　┯┯┿┯┯┿┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┿┯┯┿┯┯ 　　　　　　　　　帯域幅を広げたＢＥＦの例　　　　　　　　 (詳細＝「基礎編-フィルタ」) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　無断コピー禁止

分配器／分岐器／混合器

　ここでは、分配器の一例を示します。これ以外の方式は、下記を参照ください。

　　　　　分配器：「対策編-分配器」

　　　　　分岐器：「対策編-分岐器」

　　　　　混合器：「対策編-混合器」

　下図は、比較的、容易に製作ができる自作分配器の製作例と回路図です。

自作分配器 L3= 22nH,　C1=C2= 4pF,　R=150Ω

※ブースタ等用の電源は使用できません。

　下図は測定結果です。損失は約4dB、出力間のアイソレーションは約14dBと、地上デジタル放送の分配器として、利用可能な特性が得られました。しかし、ＨＰＦ型のため、ＶＨＦ周波数に対しては大きな減衰があって使用できません。ＶＨＦを含むアナログ放送とデジタル放送とを分けたい場合は、回路図のＬ３とＣ１～２を入れ替え、ＬＰＦ型で製作を行います。

自作分配器の挿入損失(約4dB)

自作分配器のアイソレーション(14dB@500MHz)
　上図では、アイソレーションの中心周波数が、やや左にずれていて、500MHzになっていません。Ｃ１→Ｌ３→Ｃ２が約400MHzの特性を示しているのだと思います。Ｌ３を小さくすることで、アイソレーションのピークを500MHzに移動させることも可能ですが、ＨＰＦの特性も高い周波数側に移動するので、肝心な地上デジタル放送の損失が、増加してしまいます。どちらのスペックが重要なのかは、用途によって異なりますが、一般的な分配器として使用するのであれば、Ｌ３＝22nHのまま使用したほうが良いでしょう。

　参考＝「対策編-分配器」

不平衡75Ω←→平衡300Ω変換器
(インピーダンストランス、マッチングトランス)

　２個のトランスによる同軸線(75Ω)とフィーダー線(300Ω)の間に挿入してインピーダンスを変換するインピーダンス変換器です。
　右側のトランスは省略することができますが、フィーダー線の電気長のバランスが崩れるので、UHF以上の周波数の場合は、省略しない方が良いでしょう。

　参考＝「対策編-分岐器」

50Ω←→75Ωインピーダンス変換器
(インピーダンストランス、マッチングトランス)

　計測機器の入力インピーダンスは５０Ωのものが多く、また、アンテナ部品以外の高周波部品も５０Ωのものが多いので、５０Ωと７５Ωのインピーダンス変換器が必要になることがあります。

①ＬＣ回路によるインピーダンス変換器(損失少、狭帯域)

　下図はＬＣ回路によるインピーダンス変換器の回路図です。

　インピーダンス変換器の測定結果の例を下図に示します。地上デジタル放送の周波数である500MHz付近は、ほとんど減衰しません。しかし、ＨＰＦ型になっているので、300MHz以下の周波数では大きく減衰していますので、主にアナログテレビ放送で使用しているVHF帯では使用できません。

インピーダンス変換器の通過損失測定例

　下図はインピーダンス変換器の反射損失の測定結果です。筆者の測定系の都合上、600MHz以上は測定できませんが、500MHz付近で－20dB以下の良好な特性が得られていることが分かります。

インピーダンス変換器の反射損失(※)測定例

　反射損失は整合の度合いを示しています。負の数字が大きいほど、電波の損失である通過損失は少なく、－20dB以下(VSWR=1.2以下)での通過損失は計算上、0.04dBとなります。実際には、抵抗分で損失したり、電波となって輻射したりするので、計算どおりにはなりません。

②λ／４位相器によるインピーダンス変換器(損失少、狭帯域、左右対称)

　λ／４位相器によるインピーダンス変換器を下図に示します。位相器を用いた場合、７５Ω→５０Ωも、５０Ω→７５Ωも同じ回路になる特長があり、分配器にも応用できます。
　しかし、ＬＰＦ型の回路で構成されているので、600MHz以上の周波数で減衰してしまう欠点もあります。

　５０／７５Ω　　　　　┏━━┓　　　　　　７５／５０Ω 　━━━━┳━　┌─●─┨Ｌ２┠─●─┐　━┳━━━━━ 　　同軸線┠──┘┏┷┓┗━━┛┏┷┓└──┨同軸線　━━━━┻━┐　┃Ｃ┃　　　　┃Ｃ┃　┌━┻━━━━━ 　　　　　　　│　┃１┃　　　　┃３┃　│ 　　　　　　　│　┗┯┛　　　　┗┯┛　│GND 　　　　　┯┯┿┯┯┿┯┯┯┯┯┯┿┯┯┿┯┯ 　　　50Ω←→ 75Ω変換　C1=5pF L2=18nH C3=5pF　(fo=500 MHz) 　　　75Ω←→150Ω変換　C1=3pF L2=33nH C3=3pF　(fo=500 MHz) 　　　　　位相器によるインピーダンス変換器　(無断コピー禁止)

　高い周波数を透過するＨＰＦ型だと、下図のようになります。

　５０／７５Ω　　┏━━┓　　　┏━━┓　　　７５／５０Ω 　━━━━┳━　┌┨Ｃ１┠─●─┨Ｃ３┠┐　━┳━━━━━ 　　同軸線┠──┘┗━━┛┏┷┓┗━━┛└──┨同軸線　━━━━┻━┐　　　　　┃Ｌ┃　　　　　┌━┻━━━━━ 　　　　　　　│　　　　　┃２┃　　　　　│ 　　　　　　　│　　　　　┗┯┛　　　　　│GND 　　　　　┯┯┿┯┯┯┯┯┯┿┯┯┯┯┯┯┿┯┯ 　　　50Ω←→ 75Ω変換　C1=6pF L2=20nH C2=6pF　(fo=500 MHz) 　　　　　ＨＰＦ型のインピーダンス変換器　(無断コピー禁止)

③抵抗器によるインピーダンス変換器(損失あり、広帯域)

　計測目的や、ＦＭやＶＨＦ、ＢＳ、ＣＳ等の広範囲の変換が必要な場合は、下図のような抵抗による変換器を使用します。欠点は、６ｄＢの損失が生じることです。

　５０Ω(測定器)　　　　　　　　　　　　　７５Ω(アンテナ部品) 　━━━━┳━　　　　　　　┏━━┓　　　━┳━━━━━ 　　同軸線┠──────●─┨Ｒ２┠────┨同軸線　━━━━┻━┐　　　┏┷┓┗━━┛　　┌━┻━━━━━ 　　　　Ｚ１　│　　　┃Ｒ┃　　　　　　│　Ｚ２　　　　　　　│　　　┃１┃　　　　　　│　　　※ブースタ等用電源は　　　　　　　│　　　┗┯┛　　　　　　│GND　　使用できません。　　　　　┯┯┿┯┯┯┯┿┯┯┯┯┯┯┯┿┯┯ 　　通常測定用　R1=82Ω　R2=47Ω　ATT=6.0dB （Z1=49Ω、Z2=78Ω）　　精密測定用　R1=91Ω　R2=43Ω　ATT=5.7dB （Z1=51Ω、Z2=75Ω）　　超高精度　　R1=87Ω　R2=43Ω　ATT=5.7dB （Z1=50Ω、Z2=75Ω）　　　　　抵抗によるインピーダンス変換器　(無断コピー禁止)

　参考＝「対策編-混合器」

ラインブースター

　　下図のようなラインブースターを製作してみました。製作方法は「設計編-自作ブースター」を参照下さい。

自作ラインブースター

パワーインジェクター(電源挿入器)

　パワーインジェクターは、電源分離型のブースターやラインブースター、BSコンバーターなどにアンテナ同軸ケーブルを使って電源を供給するための電源挿入器です。

　上図の右上の電源線はＤＣ１５Ｖの電源に接続します。電源回路にはヒューズ等の保護回路と、電源を安定化するコンデンサなどが必要です。電源を使用するときは、安全性に配慮してください。万が一、事故が生じても、当方は責任を負いません。

　参考＝「設計編-自作ブースタ」

パワーインジェクターの製作例

　また、下図のような回路に変更することで、ＢＳコンバーター用電源からの電圧を同軸ケーブルから取り出して外部の機器を動作させることも可能です。ただし、インダクタやＢＳチューナ（またはテレビ）の出力許容電流を確認しておく必要があります。(他の回路が許容電流を上回らないこと)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　━┳━━━━━ 　　　　　　　　　　　　　┌───●─────┨電源出力→ 　　　　　　　　　　　　　｜　　┏┷┓　　┌━┻━━━━━ 　　　　　　　　　　　　　｜　　┃Ｃ┃ GND│　　(他の回路へ) 　　　　　　　　　　　　┏┷┓　┃　┃　┯┿┯ 　　　　　　　　　　　　┃Ｌ┃　┗┯┛100pF 　　　　　　　　　　 100┃　┃　┯┿┯　　　入力(DC OUT)　　　nH┗┯┛　　　　　　　　出力　━━━━━┳━　　　　　│　　　　　　　　━┳━━━━━ 　　　同軸線┠──────●─────────┨同軸線　━━━━━┻━┐　　　　　　　　　　　　┌━┻━━━━━ (ＢＳチューナへ)│　　　　　　　　　　 GND│(ＢＳアンテナへ) 　　　　　　┯┯┿┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┿┯┯ 　　　　　　　　ＢＳ電源取り出し器回路図

　アンテナプラグを利用したＢＳ電源取り出し器の製作例を下図に示します。

ＢＳ電源取り出し器製作例

50Ωパワーインジェクター(インピーダンス変換器つき)

　下図は、５０Ωのインピーダンス変換器つきのパワーインジェクターの製作例です。市販の地デジ用ブースターを50Ωの測定器などに接続することが出来ます。ただし、５０Ωに変換されるのは500MHz付近のみなので、広帯域に５０Ω整合をとりたい場合は、抵抗によるインピーダンス変換器と通常の75Ωパワーインジェクターを組み合わせて使った方が良いでしょう。

CQ出版パワーインジェクター

50Ωパワーインジェクター

　　　　　　　　　　　　　┏━━━┓100pF 1000uF 10uF 　＋　　　　　┌──●──●─┨ 220nH┠─●──●──●──○ 　　 100┏┷┓　｜　┏┷┓┗━━━┛┏┷┓┏┷┓┏┷┓　DC 　　　pF┃Ｃ┃　｜　┃Ｃ┃　　　　　┃Ｃ┃┃Ｃ┃┃Ｃ┃　15 　　　　┃　┃┏┷┓┃　┃　　　　　┃　┃┃　┃┃　┃　Ｖ　　　　┗┯┛┃33┃┗┯┛100pF 　　┗┯┛┗┯┛┗┯┛┌○ 　　　　┯┿┯┃nH┃┯┿┯　　　　　┯┿┯┯┿┯┯┿┯┿ ７５Ω入力　　┗┯┛ (DC OUT)　　　　｜　　　　　　　　５０Ω出力 ━━━━┳━　　│　　┏━━┓　　　━┳━━━━ 　同軸線┠───●──┨ Ｃ ┠────┨同軸線 ━━━━┻━┐　　　　┗━━┛　　┌━┻━━━━ 　　　　　　│　　　　　9pF　 GND│ 　　　　┯┯┿┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┿┯┯

50Ωパワーインジェクターの回路図

雷サージプロテクター

　下図は簡易的な雷サージプロテクターの製作例です。インダクターのＬは自作の空心コイルが良いでしょう。少し、太めのスズめっき線を使用します。簡易的なもので、直接、アンテナに落雷があった場合は耐えられません。ご注意ください。

パワーディテクター(電力検波器)

　パワーディテクターとは、電波を検出して電圧に変換する部品です。ブースター等で増幅された電波を検出することが可能です。
　下図は、２個のショットキーバリアダイオードを使用したパワーディテクターの回路図です。約50dBuV以上(７波入力時)の電波の有無や強度の増減を測定することが出来ました。

━━┳━　┏━━┓　　　┏━━┓　　　┏━━┓　　　　　　出力同軸┠──┨Ｃ１┠─●─┨Ｃ４┠─●─┨＞| ┠─●──●──●─○ ━━┻━┐┗━━┛┏┷┓┗━━┛┏┷┓┗━━┛┏┷┓┏┷┓┏┷┓↑ 　　　　│ 2pF　　┃Ｌ┃ 100pF　┃─┃ 1SS86　┃Ｃ┃┃Ｒ┃┃Ｃ┃電　　　　│　　　24┃　┃　　　　┃△┃　　　　┃２┃┃　┃┃３┃圧　　　　│　　　nH┗┯┛　 1SS86┗┯┛　 100pF┗┯┛┗┯┛┗┯┛↓ 　　┯┯┿┯┯┯┯┯┿┯┯┯┯┯┯┿┯┯┯┯┯┯┿┯┯┿┯┯┿─○ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1MΩ　0.01uF

パワーディテクターの回路図
　上図の右側の端子にはデジタルテスターを接続します。この配線にノイズが混入しやすいので、なるべく30cm以内の銅線を使用します。また、プラス側とマイナス側の銅線が離れないように相互にねじっておきます。(ツイストペア)
　Ｃ３に0.01uF程度のセラミックコンデンサを追加することで配線のノイズを緩和できる場合があります。

　実際のアンテナで受信した電波の強度を測定するには、感度の不足を補ったり、ノイズの影響を少なくするために、フィルタやブースターを使用します。

　　　┏━━━━┓　┏━━━━┓　┏━━━━┓　┏━━━━━┓ 　　　┃アンテナ┠→┃(ＢＰＦ)┠→┃ブースタ┠→┃ディテクタ┃ 　　　┗━━━━┛　┗━━━━┛　┗━━━━┛　┗━━━━━┛

　製作後、インダクタＬの調整が必要です。実際の電波を受信して出力電圧が最も高くなるように調整します。インダクターはリード線などで製作しますが、長さによって特性が大きく変化します。十分な電波を入力しても電圧が発生しない場合は、いろいろなインダクタを作成して、長さを調整してください。

　コイルは直径3.0mmで3回巻きで、リード込みで24nHくらいにします。

　製作後にインダクタンスを調整するには、ループ間隔を調整します。間隔を狭めるとインダクタンスは上昇し、間隔を広げたり、ループの一部を外側に折り曲げたりするとインダクタンスは小さくなります。
　なお、インダクタ(自作コイル)の製作方法は次節でも説明しています。

　本パワーディテクターは、書籍「地デジTV用プリアンプの実験」にも掲載しています。詳しい製作方法や調整の方法の解説と、ディテクター製作用の専用基板まが付属します。

自作パワーディテクターの感度例
受信レベル		自作ディテクタ出力電圧	市販チェッカー
７波入力	１波入力	自作ディテクタ出力電圧	VOL	ランプ
66dBuV	74dBuV	20.1mV	min.	☆☆☆☆☆
64dBuV	72dBuV	13.1mV	min.	☆☆☆－－
61dBuV	69dBuV	5.9mV	min.	☆－－－－
58dBuV	66dBuV	3.3mV	不定	不定
55dBuV	63dBuV	1.5mV	不定	不定
53dBuV	61dBuV	0.9mV	max.	☆☆☆☆☆
51dBuV	59dBuV	0.6mV	max.	☆☆☆☆－
49dBuV	57dBuV	0.4mV	max.	☆☆☆－－
47dBuV	55dBuV	0.3mV	max.	☆☆－－－
45dBuV	53dBuV	0.2mV	max.	☆－－－－

　お手持ちのデジタルテスターの性能の都合で、どうしても正い測定結果が得られない方のために、自作パワーディテクターにオペアンプを追加した例についても、紹介しておきます。パワーディテクターに影響を与えないように、入力インピーダンスの高いＪＲＣ製NJM2082を使用しましたが、より安価なものでも大丈夫だと思います。

自作ディテクターにオペアンプを接続した例

自作コイル
(インダクター,巻き線コイル,空芯コイル)

　「コイルを自作するなんて」と思われるかもしれませんが、一度は、試してみましょう。
　コイルの値はインダクタンス[nH]で表されます。また、自作コイルの設計のために、最も覚えやすい公式を、紹介しておきます。
　1回巻き、直径φ1mm、全長1mmのインダクタが、約1nH×長岡係数になることから、下記の式が導かれます。

　　　インダクタンス L[nH]
　　　 = 長岡係数Ｋ × (巻数ｎ × 直径Ｄ[mm] )^2 ／長さl[mm]

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　真空の透磁率をμo=4πE-7
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｌ＝Ｋ*μo*ｎ^2*Ｓ／l

　長岡係数は、コイルの直径と長さの比で決まり、およそ、以下のようになります。より詳しくは、「インダクター計算表」で計算してください。

　実際にコイルを作ってみましょう。下記の表は、製作したコイルの設計情報および、計算表です。

自作コイル設計情報
φ直径Ｄ[mm]	巻き数ｎ	長さｌ[mm]	インダクタＬ[nH]
2.8 mm (2.3mm)	2 回	1.5 mm	自称 10 nH
2.8 mm (2.3mm)	2 回	0.8 mm	自称 12 nH
3.3 mm (2.8mm)	2 回	1.0 mm	自称 15 nH
4.0 mm (3.5mm)	2 回	1.5 mm	自称 18 nH
2.8 mm (2.3mm)	3 回	1.5 mm	自称 22 nH
2.8 mm (2.3mm)	4 回	2.3 mm	自称 27 nH
2.8 mm (2.3mm)	5 回	4.5 mm	自称 33 nH
5.5 mm (5.0mm)	3 回	4 mm	自称 33 nH

インダクター計算表
直径Ｄ	mm
巻き数ｎ	回
長さｌ	mm
(比透磁率)
	長岡係数(近似)
Ｌ	nH

　コイルの巻線には、直径0.3ｍｍ～0.5mm程度のリード線の余りや、ポリウレタンエナメル銅線(ＵＥＷ)を使用します。
　まず、はじめに、およそのコイルの形を形成する為に、リード線を円柱状の棒に巻きつけます。例えば、精密ドライバーなどにリード線を巻きつけると簡単です。このとき、リード線にも直径があることに考慮します。コイルの巻線の直径には、リード線の直径を含みません。そこで、下表の括弧内にリード線分(0.5mm)を減算した精密ドライバーの直径を表しました。たったこれだけの違いが特性に影響しますが、あまり気にしなくても大丈夫です。
　なお、マイナスドライバーに巻き付けると、形成したコイルが取り外せない場合があります。プラスドライバーの方が良いでしょう。

自作コイルの写真

製作した自作コイル

自作コイルを使ったＢＥＦ(バンドエリミネーションフィルタ)
　自作コイルの値が正しいかどうかは作ってみないと分かりません。また、製作後には調整が必要です。
　インダクタンス[nH]の値に大きく影響するのはコイルの全長です。ハンダ付け部分を暖めながらコイルの全長を短い方に調整したり、全長を変えた複数のコイルを作っておいて付け替えたりして調整します。

　製作後の微調整では「ループ間隔」を変更します。ループ間隔を狭くするとインダクタンスＬ[nH]は大きくなり、広くすると小さくなります。これは、前記の式で巻き間隔がコイルの長さl[mm] に相当することからも分かります。
　コイルの一部のループを外側に折り倒して、インダクタンスを小さくすることも出来ます。

　以上のように、多くの場合はインダクタンスを小さくする方向に調整することになるので、設計時点で高めのインダクタンスに設定しておくと調整しやすいでしょう。

　もし、スペアナや信号発生器をお持ちでしたら、上図ＢＥＦのようにチップコンデンサを並列に接続し、共振周波数を測定することで、インダクタンスを求めることが出来ます。

　　　中心周波数fo
　　　 = (2*π*sqrt(L1*C1) )^(-1)

　ＢＰＦでも測れそうに思われるかもしれませんが、帯域が広いと共振周波数が測りにくいので、ＢＥＦ(ノッチ)で測った方が良いでしょう。

部品を買う

　電子部品はパーツ店で販売されています。しかし、パーツ店で部品を集めるのも大変な作業です。現在は、インターネットの通信販売での購入が簡単です。ただし、インターネット通販では、よく売れるような部品しか扱われなくなっていたり、個人での購入をさせてもらえない通販サイトも多いです。
　特に、10nH程度の小さなコイル(チップインダクタ)は入手しづらく、パーツ店で注文する場合も、100個などのまとまった単位になります。
　一方、抵抗やコンデンサは、コイルと比較して、多く売られています。高周波回路ではリード線が部品の特性に影響を及ぼすので、チップ抵抗、チップコンデンサと呼ばれるリードの無い小さな部品が使用されます。

チップ抵抗、チップコンデンサのサイズ
サイズ名	寸法	入手性	取り扱い	価格
サイズ1608	長さ1.6mm×幅0.8mm	良い：★★★	難易：★	10円前後
サイズ2012	長さ2.0mm×幅1.2mm	悪い：★	普通：★★	10円前後
サイズ3216	長さ3.2mm×幅1.6mm	悪い：★	安易：★★★	10円前後