松山地区ＳＨＦ研究会
ＢＹ ＪＡ５ＪＳＵ
マイクロ波は一般的には２４００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの電波を呼んでいます。また、 電波の分類では、３ＧＨｚ（波長１０ｃｍ）〜３０ＧＨｚ（波長１ｃｍ）までの 周波数帯をＳＨＦバンドと呼んでいます。この周波数帯にアマチュアバンドとして ５．６ＧＨｚ，１０．１ＧＨｚ，１０．４ＧＨｚ，２４ＧＨｚの４バンドがあります。
５．６ＧＨｚ〜２４ＧＨｚの伝搬は通常見通し内の伝搬ですので、ＨＦ・ＶＨＦ帯
の伝搬とは少し様子が違います。
マイクロ波と聞くと数１０ｋｍくらいしか飛ばないのではと考えがちですが、見通しさえ
できれば数百ｋｍの伝搬も可能です。
たとえば、５．７５０ＧＨｚを用いて１００ｋｍの距離を伝搬させようとすると、
となります。
次に、どのくらいの受信能力が得られるかというと、次図のような送受信電界の関係に
なります。
一方、パラボラ面の直径をＤ［ｃｍ］、使用する周波数の波長をλ［ｃｍ］、とする と利得Ｇ［ｄＢ］は次のようになります。
５．７５０ＧＨｚで直径６０ｃｍアンテナを利用すると利得Ｇ〔ｄＢ〕は、
表１ パラボラ・アンテナの利得
| 周波数（ＧＨｚ） | アンテナ直径（ｃｍ） | 利得（ｄＢ） | 周波数（ＧＨｚ） | アンテナ直径（ｃｍ） | 利得（ｄＢ） |
|---|---|---|---|---|---|
| ５．７ | ３０ | ２２．１ | ２４ | ２０ | ３１．１ |
| 〃 | ６０ | ２８．２ | 〃 | ３０ | ３４．６ |
| 〃 | １００ | ３２．６ | 〃 | ４０ | ３７．１ |
| 〃 | １２０ | ３４．２ | 〃 | ６０ | ４０．６ |
| １０ | ２０ | ２３．７ | |||
| 〃 | ４０ | ２９．７ | |||
| 〃 | ６０ | ３３．２ | |||
| 〃 | １００ | ３７．７ |
上記の表のように、パラボラ・アンテナの直径が２倍になると、利得は４倍 （６ｄＢ）になります。直径が同じであれば周波数が２倍になるとやはり利得 は６ｄＢ増加します。
今まで述べた伝搬距離は途中に電波伝搬上の障害となるものがない場合であ って実際には伝搬路上には山があったり、立木があったりします。そこで、遠 距離通信の場合には、伝搬路上にある山、海、陸などの形がどうなっているの か一目で見てわかるプロフィール図を描いてみると便利です。プロのマイクロ 波中継局の選定の際には、１／２５０００や１／５００００の地形図などを使 用するそうですが、アマチュアの場合は、通常では伝搬路が１００〜３００ｋｍ などと長いので１／２０万の地形図が便利です。これは、国土地理院から出さ れているもので、山の高さ、傾き、緯度、経度、距離などを知るのに便利に使 えます。この地図では、道路幅もだいたいわかるので、車で登れるかどうかの 目安になります。
この地図上に、運用地点（自局）から相手局の間（伝搬路）に直線を引き、 等高線の日盛りと自局からの距離をプロットします。このように自局から何ｋｍ の地点の標高は何百ｍという具合に根気よくプロットしていきます。最後にプ ロットした線で結ぶとプロフィール図のできあがります。 下図は等価プロフィール図を使った作成例です。
＊等価プロフィール図：１．地球は丸い ２．電波はまっすぐ飛ばず、下力向に曲 がりながら飛ぶということを考慮して作られたプロフィール用紙
このプロフィール図を見れば見通しがあるかどうかなど伝搬路の様子がとて もよくわかります。また、伝搬路上にもし障害物がある場合も両局であとどの くらい上に登ればよいかなど判断できます。見通しさえあればミニパワーでも 十分交信は成立します。失敗した例のほとんどは途中に山や立木などがあって、 伝搬路をふさいでいる場合です。しかし、実際に見通せる距離はせいぜい２０ ０ｋｍまでであり、それ以上は特別高い山に登らないと無理なようです。
１時間に１０ｍｍ程度の降雨の場合、５．７ＧＨｚではほとんど問題にならな いくらいの量ですが、１０ＧＨｚでは０．４ｄＢ／ｋｍ程度になり、１００ｋｍ 伝搬では４０ｄＢも減衰してしまい、まったく受信できなくなります。２４Ｇ Ｈｚではその量も話しにならいくらい大きい値になります。
次に、霧・水蒸気ですが、これは５．７／１０ＧＨｚでは問題になるほどの 減衰量ではありません。しかし、２４ＧＨｚともなると０．１７ｄＢ／ｋｍくら いに増大しますので避けた方がよいでしょう。
日本記録などの２００ｋｍ以上の見通し外通信は山岳回折やダクト、散乱通信 によるものと考えられます。電波は通常障害物なければまっすぐ伝搬するので すが、切り立つ山などがあるとその山に沿って曲がりながら伝搬することが知 られています。これを山岳回折と呼んでいます。その曲がり方は、山の形状、 高さ、樹木の高さや種類によって大きな違いがあるそうですが、回折波を利用 すれは．３００ｋｍ、４００ｋｍと距離を延ばすことが可能だそうです。
ダクトはいつでも発生していませんが散乱通信は常時可能です。散乱通信は 対流圏の密度の乱れた場所に電波が飛び込むと、あちこちに電波が飛び散り、 遠く離れた受信点へも、ごく弱いながらもその一部が届くものです。散乱によ る伝搬は回折に比べると大変弱いのですが、距離が長くなると回折波の強度は 急に低下するようですので、超ＤＸ通信には散乱による伝搬に頼ることになる そうです。
さて、今まで数百ｋｍという遠距離通信に述べてきましたが、ローカルでの通 信では反射波を使うのも大変有効です。私達、松山地区ＳＨＦ研究会では毎週 金曜日９：００よりオンエア・ミーティングを実施していますが、松山城や高 いビル、高い鉄塔などの反射を利用して交信しています。例えば、２４ＧＨｚ などではマイクロバス程度の反射板があると３０ｄＢくらいの電界強度が得ら れるようです。
マイクロ波の通信では、相手が電波を出せばすぐ受信できるというものではあ りません。普通３０分、多いときは２時間ぐらいかかることが多いのです。マ クロ波の通信ではいろいろな要素が多いのでそれらが一致しないと受信できま せん。
特に、一致しない要素には周波数とアンテナ向き合わせの問題があります。
マイクロ波では送信周波数、受信周波数に確信がなかなか持てないので、あ らかじめ運用前に相手送信機と周波数合わせを行っておくと安心です。アンテ ナを動かしながら周波数も変えるというのではますます受信できる機会も減っ てしまいます。
次に、完全に相手方向にアンテナが向いているかというと、これがマイクロ 波では大変難しいことなのです。
マイクロ波の運用にはパラボラやカセグレンタイプのアンテナが多く使われ ます。これらはビームが大変シャープなため相手方向に向けているつもりでも、 それが少しでも狂っていると大変な減衰になります。
例えば１０ＧＨｚで６０ｃｍのパラボラアンテナを使用しますと半値角は３． ６度です。
半値角：アンテナの主ビームカ向から左右に振った場合、アンテナの利得よ り３ｄＢ（半分）低くなる点
相手方向から３．６度ずらすとアンテナ利得は３ｄＢ低下します。これは片 方の局ですから、両方の局とも正確に向いていないと、さらに倍の減衰になり ます。また、アンテナ、フィードホーンを自作した場合、完全に相手方向に向 けているつもりでもフィードホーンが少し曲がっていたり、パラボラ面の歪み などにより変な方向に主ビームが出ることがあります。
このようにマイクロ波の通信では、極端な言い方をすれば、点と点が合わな いと通信できないような世界なので、根気よくやることはもちろんですが、受 信できる確率を上げる工夫が必要です。
マイクロ波のアンテナは大変シビアな精度が要求されるのかというと、精度 の良いことに越したことはありませんが、プロの世界ではありませんので身近 にある材料を使って気軽に製作できます。
５．６／１０ＧＨｚで２０ｄＢの利得を出すアンテナ（電磁ホーン）を製 作するのは簡単です。その気になれば材料費はただ同然の石油缶などを切り 開き、決められた寸法に作れば間違いなく利得を出すことができます。下記 の表は電磁ホーン寸法表（ＣＱ紙’９６．１１、１２３頁より）です。
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一方１０ｄＢ程度の利得であれば酒の澗ポット、金属のコップ、懐中電 灯の反射板（軽くて面精度が良く、ホーンアンテナに利用できる）なども利 用できます。
マイクロ波では直径６０ｃｍくらいまでが適当です。それより大きいと風圧 対策などで大変になります。また、ビームが鋭くなり方向合わせが難しくな ります。移動用川には直径３０〜４０ｃｍくらいが扱いやすくて便利です。直径 ３０ｃｍくらいで使える材料（きれいな湾曲をした鍋や鍋のふた、ポールなど） は注意すれば身近に見つけることができます。１０／２４ＧＨｚ帯では携帯 用ガスボンベの底面、なども利用できます。
以下はアンテナ設計図の一例です。
１０．２４ＧＨｚ円形導波管パラボラ
ＢＳアンテナ（４０ｃｍ程度）は４０ｄＢ程度の利得（１０ＧＨｚ帯）が可 能で有効な材料です。１０ＧＨｚ帯ではそのままフィードホーンを利用でき ます。５．６／２４ＧＨｚ帯ではフィードホーンを作り替えて下さい。
５．６ＧＨｚ帯では製作可能です。設計図を示しますので挑戦してみて下 さい。
ア．ＧＰアンテナ
イ．テフロン基板で作る５．７ＧＨｚ用コリニアアンテナ
マイクロ波では５．６ＧＨｚ帯以外は同軸ケーブルでの給電は減衰が激しく て使いものになりません。５．６ＧＨｚ帯でもできるだけ太い同軸ケーブル （１０ＤＳＦＡ以上）を使って下さい。短い距離（数１０ｃｍ）ではセミリジッ トケーブルが有効です。１０／２４ＧＨｚ帯では導波管（内径：２０／８ｍｍ） が有効です。特に、２４ＧＨｚ帯ではエアコン用のガス管が利用できます。
マイクロ波で使える測定器は我々アマチュアでは高価で手の出せる代物では ありません。そこで検波用ダイオード使って倍電圧整流し、メーターを振らせ るものです。５．６／１０ＧＨｚ帯では使用可能で電波が発射されているかど うかの目安には使えます。以下はその設計図です。
現在、業務では４〜６ＧＨｚは長距離、１０〜２０ＧＨｚは短距離に使われており 周波数が不足してきております。そこであまり使われていないアマチュアバンドが ねらわれています。バンド防衛の意味からもみんなで変更申請を出しましょう。
１２００ＭＨｚ帯の免許を持っている人は、該当の送信機工事設計と送信機 系統図を添付して電気通信監理局へ申請すれば簡単に免許が得られます。この手引き に添付している送信機系統図を参考にしてください。
添付資料
・プロフィール図作成用紙・・・添付省略
・送信機系統図・・・マキ電機さんのホームページにありますので、参照してください。
以 上