中華ATU
2021年6月13日掲載常々、一度ATUを試してみたいと思っていたところ、Ebayで格安、39ドル、送料無料！ で完成基板が売られているのを見つけました。 「Finished ATU-100 Automatic Antenna Tuner Board 1.8-50MHz 100W 0.96” OLED Display」 というものです。ATUは、リグ内蔵のものを除いてこれまで一度も使ったことがなく、興味の対象として、また、転居後のアンテナ整備のデマンドもあったので、早速購入して お試し してみることにしました。キット27ドルや、ケース入り8000円くらいのなど、様々なバージョンがあるようでしたが、「まずは実験を」ということで、手軽に試してみれそうな、一番基本的なものを選びました。もちろん、made in Chinaです。
これを屋外、アンテナ直下で使えるATUに仕立て、最近準備したものの不満があるWARCバンドのアンテナを題材に、ATUとはどんなものか味見してみます。
送られてきた基板は思ったより小さく、スマホぐらいの大きさしかありません。100W仕様ってこんなんでいいのかと思いますが、ともかくこれを、アンテナ直下で使えるように仕上げます。アマゾンで、「タカチ電機工業 TW型プラスチックケース TW9-6-17G」 を購入し、その中に入れることにしました。
この手のATUは不平衡型ですが、ダイポールなどの平衡型のアンテナに直下でつなぐときにはどうすれば良いのでしょうか？ 少し悩みましたが、一旦、強制バランを介してつないでみることにしました。つまり、アンテナから見て、アンテナ⇒強制バラン⇒このATU⇒フロートバラン⇒給電線⇒送信機 とつなぎます。2つのバランは、いずれもタカチの箱の中に取り込んでしまうことができると思いましたが、強制バランは既製品を使うことにして、短い同軸でATUとつなぐことにしました。フロートバランは、FT114-#43に1.5D2Vを巻き込んだものを準備して、基板上のSMAコネクタを無視してケーブル直付けしました。
給電線以外に多くのケーブルが室内と行き来すると面倒です。室内との接続ケーブルの本数をなるべく少なくする目的で、ATUはauto modeで使うことにしました。
液晶は見ないとしても、auto modeがうまく動かなかったらまずいので、念のため、tuneボタンだけは引き出しておくことにしました。つまり、合計4本のケーブル（電源＋tuneボタン）をつなぐことができるようにしました。
なお、ATU本体のマニュアルは、ここにあります。作った人の思いが親切にまとめられていて、どう使えばいいかわかりやすいですが、いつリンクが切れるかわからないので、ダウンロードして ここ に置きました。。。。ということで、タカチの箱には、M型コネクタ2個と4ピンのコネクタをつけます。コネクタ部分は、適当な樹脂材で封止して水が入らないようにします。ATUの基板は、昔ながらのL型金具をZ型に折り曲げて使いました。液晶は、コネクタ部をタカチの箱に両面テープで貼りつけました。
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以上を、最近準備した、WARCバンド3バンドに出られるワイヤーダイポールの給電部に取り付けてみました。上がバラン、下がこのATUです。「短い同軸」は、下からの引っ張りに耐えられるよう、この際と思って、太い8D2Vで準備しました。室内とつなぐケーブルは、同軸給電線と、電源ケーブル（hotとGNDの2ピン）のみにしました。電源のGNDはどうせ共通だとみると、hot側一本だけでいいかもしれません。
このアンテナは、2階のベランダに建てた棒（デベポール）を支えにして2φの銅線を緩い逆V型に展開したもので、給電部は滑車で上げ下げできるようにしてあります。トラップを2つ入れていて、10M、18M、24Mに出られます。写真のトラップは、ネズミと黒のが24M、白いのが18Mです。
手が届くので扱いやすく、このくらいだったら十分電波が出せるだろうという状態まで、簡単に追い込むことができました。
黄色い線がSWRで、縦軸は0.5目盛り。左から10M、18M、24Mで、スキャン範囲は、10M：10.0～10.5M、18M:18.0～18.5M、24M:24.7～25.2M現状は、ご覧のようなことで、リグのATU併用でどのバンドも問題なく運用できますが、10MではSWRが下がり切っておらず、帯域も狭いという状況です。
トラップ2つでかなり大胆に短縮している割に（全長が18M用より短いぐらいしかありません）、両端がベランダの手すりや桜の木にかなり接近していて、給電点も7m高くらいしかないので、これらの影響を大きく受けているようです。 この影響は、降雨時に顕著に見えてきます。雨が降ると共振周波数がずれて、運用周波数でのSWRが上がってしまうのです。降雨時(ATUなし)
縦軸は0.2目盛り。それ以外は上と同じ。画面がホコリっぽいですが。。。多分、もともとのSWRが十分に落ちていない上に帯域も狭いので、少しの雨でも影響が大きいのでしょう; 18Mや24Mは許せるとしても、10MではSWRが3を超えてしまいます。
今は梅雨なので、どうも使い勝手が悪いです。そこでこの状態を、このATUで改善できないか と攻めます（これがこのATU実験の具体的な題材・動機です）。
本質的には、降雨時にもアンテナ性能が変化しないように工夫することが一番ですが。。。結果、この中華ATUはよく働きました。どのバンドでもSWRは良く下がります。まさに、雨が降ろうと風が吹こうと、という感じで（雨風はまだ体験していませんが）、送信機側から見たSWRは大体一定にできるようです。auto modeもよく働きます。バンドを変えたときに、パワーに注意して、ちょっとキャリヤを出してやりさえすればよく、ほとんどストレスはありません。リレーの音は全く気になりません。不要な時は電源を切ればスルーで使えます。そのようなことで、とりあえず使う分には不満はなく、全体に、「良い感じ」と言えそうです。
いや～、便利なものです。一方、どこか別稿に書きましたが、直下型ATUと、給電線先端でCALしたnanoVNAの組み合わせで給電点のSWRがすとんと下がるところが見れないか などと期待したのですが、当たり前のこととはいえ、nanoVNAの出力ではATUのチューニングは動かず、リアルタイムで動きが見えるかも といった楽しみは お預け となりました。
この夏、このATUはWARCバンド専用にして、しばらく遊んでみようと思います。
--- 2021年6月18日追記 ---
わずか数日ですが、直下型のATUを初めて使ってみて次のことがわかりました。 結論として、ATUは万能ではないみたい と思い至っています。
従来と変わったこと
・雨の日含めて、SWRに気を使う必要はなくなった。手がかからないので便利。
・一方、パワーに注意しないといけなくなった。このATUは100Wくらいまでだから、200Wかけるとすぐに壊れるかも。50W機で使う分にはこれで十分快適と思える。SWRに関する感想
・調整結果をnanoVNAを使って「ある帯域」でみてみると、そのspot（調整した周波数）では良いものの、必ずしもspot＝SWRボトムではないことに気づいた。
・これは、ATUの調整では、アルゴリズムに依存して、spotに対してボトムがどこにあるかとか、前後がどうなっているかとかはそもそもscope外になっていることに起因するんだろう。
・つまり、そのspotではよく使えるようになるが、バンド内全体が平均的に良いかというと、そういうわけではない。
・この点は、ある思想をもってバンドごとに設定値を作りこめるMTUが(プリセット型MTUが)勝っているかもしれない。auto modeの課題
・10Mでは、周波数を変えると何度もtuneになることがある。auto modeで動かしているから、自動でモードを切り替えてtuneするのだから 構わないようなものではあるが、tune時に大電力が加わるとまずい。
・よってそのようなバンドでは、周波数を変えるときには（ワッチするときには）、意識してパワーも低減しておかないといけない。
・特に雨の日には運用周波数のSWRが上昇しているから、auto modeの自動再調整との関連でパワーには細心の注意が要る。
・風の日には、アンテナが揺れて運用中に一時的に再調整モードに入るということもあるかもしれない。注意が要る。
・以上は、そもそも帯域の狭いアンテナをATUを使って何とかしようという際に、auto modeを使うことの限界かもしれない。 自動で再調整になる閾値をバンドごとにプリセットするとか、勝手に再調整しないよう、auto mode自体をOFFするような仕組みが あったほうがいいかも。 ⇒これがTUNEモードボタンか。SWRが良いアンテナでの動作について
・24MはもともとSWRも良いし帯域も広い。そのような状態でATUを入れると、調整状態のSWRがもともとの状態より悪くなることがある。
・これもATUの調整アルゴリズムに依存すると思われるが、要らないときは要らない で、意識してATUをスルーしてしまった方が良かろう。その他
・ワイヤーが共振していない周波数でも（WARCバンドアンテナに14Mを加えるなど）運用に支障がないレベルまではSWRは下がる。ただ、ATUの負担も大きいし、実際どれだけ飛ぶかは？ 必要ないなら止めておくのが無難。
・強制バランを介してダイポールにつなぎこむ方法はうまく動いていそう。別に作ったリモートのアンテナカップラーをタワートップに設置してダイポールを駆動するといった場合にも応用が利くと思われる。
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そのようなことで、ATUが万能ではないと感ずる理由の多くは、調整のアルゴリズムをどう作るか に依るように思うのですが、上に指摘したような課題を簡単に超えられるよう、何かmenuでも準備するしてくれたらなぁと思いました。
