中波受信用 ＭＬＡ について | ||||||||||||||||||
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■ MLA の基本 写真１左は、当方でオプションにしている MLA キットを組み立てたものです。写真１右は、その電気的配線図です（※ キットに MLA → 受信ブースター間の同軸ケーブルは付属しません）。同軸ケーブルをループ状にして、ループ開始点の外周電極に、同軸ケーブル先端の中心電極を接続すれば完成です（同軸ケーブル先端の外周電極は、どこにも接続しません）。  写真１． オプションの MLA （左） と 電気的配線図 （右） 写真２は商品ではありませんが、私が実験で用いている MLA で、配線が分かりやすいので示しておきます。実験ではコネクタの脱着回数が多いので、機械的に堅牢なＭ型コネクタ （MLA キットは、Ｆ型です） を使っています。角座Ｍ型コネクタ（メス）の取り付け穴を使って、写真２の左を右のように組み立てます。 本文は MLA を自作されることを視野に入れて解説していますので、このようなアイデアが自作の際のご参考になればと思います。  写真２． 実験用 MLA 組み立て前 （左） と 組み立て後 （右） この同軸ケーブルを利用した MLA の動作原理は、次の通りです。 電波は 「電磁波」 とも呼ばれ、電界波と磁界波が交互に生じて空間を伝播します。電界と磁界の組み合わせの波ですから、「電磁波」 なのです。この組み合わせは図１のとおりで、赤色で示す電界波によって黄色の磁界波が生じ、その磁界波によって電界波が生じ、その電界波によって・・・の連鎖で、電波が空間を伝わります。  図１． 電波伝播の様子 ここで MLA の動作ですが、MLA は磁界波のみを受信電流に変換し、電界波には応答しません。MLA の動作は、理科の実験で習った 「コイルに電流計（検流計）を接続して、コイルの中で磁石を動かすと電流計が動く」 のと、本質的に同じです。MLA では、そのループ内を通じる磁界の変化（磁界波）によって、MLA に電流が生じます。 では、電界波に対する MLA の動作は？ といえば、「静電シールドによって、反応しない」 と言い得ます。これを示したのが図２で、単純なループアンテナは図２の左で、ループ部分を静電シールドすれば図２右のようになり、これを 「MLA」 と呼んでいます。図２の左・右はいずれも、中心電極をループ状にして外周電極に接続していますので、電気的接続は同じです。電界波に対する遮蔽 （静電シールド） の有無だけが違います。  図２． シールド無しのループアンテナ （左） と シールド付きのループアンテナ （右） ここで、「なぜ、図２右のように電界波に反応しない MLA にするのか？」 と言う根源的な疑問が生じます。結論は、「人工雑音（都市ノイズ）の影響を受け難いから」 です。 人工雑音とは、例えば、「パソコンのそばでは、雑音で AM ラジオが聴こえなくなる」 ということがあります。パソコンのような デジタル電子機器 が出している 高周波雑音 を、特に 「人工雑音」 と呼んでいます。そんな人工雑音は、電界波を主成分にする機器が多いのです。パソコンなどの電子機器からの人工雑音は、電界波が中心です。磁界波を出す人工雑音源もあり、エアコンなどのインバーター機器です。MLA は電界波に応答しないことから、MLA 以外のアンテナ、例えばホイップアンテナなどに比べて、雑音が小さくなります。私の経験では、DIAMOND社の D303 というホイップ系のアンテナで ラジオ福島 は受信出来ませんが、MLA を使うと受信出来ます（＠神奈川県川崎市）。 MLA は、その原理を知って使わないと受信感度は上がりません。先に 「MLA は、磁界波を受信電流に変換する」 と書きました。これが大切な原理です。多少厳密性に欠けますが、「ホイップ系のアンテナは、２つの電極間に生じる電圧を受信信号にしている」 と言え、「MLA は、ループに生じる電流を受信信号にしている」 と言えます。ラジオによっては外部アンテナ端子がありますが、その入力インピーダンスは高く、MLA のような電流を受信する回路になっていません。このことから、「MLA を直結してみたが、大して感度は上がらなかった」 と感じている人が多いと思います。当方の共振型受信ブースターは MLA を前提に設計しましたので、これまでに誰も経験したことがない高感度で低雑音な受信ブースターになっています。 磁界波の受信では、音質が悪くなったりしないのか？ という疑問を持たれるかもしれません。結論から言えば、音質に影響はありません。図１に示したとおり、電界波→磁界波→電界波→・・・の連鎖が電波です。この連鎖では、電界波の強さに比例した磁界波が生じますので、磁界波のみの受信でも音質に影響はありません。 ■ MLA は、計算どおりに動作する MLA が計算どおりに動作することは、「幾多の実験を積み重ねなくても、計算で必要な大きさが求められる」 ことを意味します。 具体的事例を挙げて、説明します。 当方でオプションにしている 直径６０ｃｍで１ターンの円形 MLA を共振型受信ブースターと組み合わせると、SONY ICF-EX5MK2 や、シャンテック電子のループアンテナと同等の感度が得られます。 ここで MLA は、ループ内を通じる磁界波が受信電流になりますから、受信電流 （＝受信感度） はループ面積に比例することが分かります。 一例を挙げれば、直径６０ｃｍで１ターンの MLA のループ面積は πｒ２ より、１．１３㎡ です。この受信電流を２倍にするには、２．２６㎡ にすればよいのです。 ここで、一つの重要な関係を示します。重要な関係とは、面積と円周の関係であり、すなわち “ループ面積” と “同軸ケーブルの長さ” の関係です。 半径ｒ と 円周Ｌ の関係は、Ｌ＝２πｒ より ｒ＝Ｌ／（２π） です。これと円の面積Ｓである Ｓ＝πｒ２ を組み合わせれば、Ｓ＝π（Ｌ／（２π））２ となり、式を整理すると Ｓ＝Ｌ２／（４π） を得ます。このことは、「面積Ｓ は、円周Ｌ の２乗に比例する」 ことを意味します。例えば、「円周（＝同軸ケーブルの長さ）を １／２ にすると、面積 （受信電流） は円周の２乗なので １／４ になる」 ということです。 この関係の応用例を示します。同じ同軸ケーブルで、１ターンにしたときと２ターンにしたときで考えます。２ターンにしたときの円周は、１ターンの半分です。つまり、面積は １／４ ですが、２ターンでは２つ分の面積がありますから １／４ の２倍の １／２ になります。つまり２ターンでは、１ターンと比べて受信電流が半分になってしまうのです。 これを計算式で示せば、ループ面積Ｓ と 同軸ケーブルの長さＬ の関係式である Ｓ＝Ｌ２／（４π） に、ターン数Ｔ を加えればよいのです。つまり、Ｓ＝Ｔ×（Ｌ／Ｔ）２／（４π）＝Ｌ２／（４πＴ） です。ここで Ｌ一定で、ＳとＴの関係を見れば、「Ｓは、１／Ｔになる」 と言い得ます。面積は受信電流に比例しますから、ある長さの同軸ケーブルが１ターンのときと、Ｔターンのときで比べれば、「Ｔターンにしたときの受信電流は、１ターンのときの１／Ｔになる」 と言い得ます。 これをデシベルで言えば、１ターン時の面積（＝受信感度）を基準（ゼロデシベル）として、Ｔターン時の減衰量は、２０Ｌｏｇ１０（１／Ｔ）として計算できます。 ターン数Ｔ は一般に整数ですから、下表に１ターンを基準にしたときの１～５ターンまでの減衰量を示しておきます：
最近はＤＳＰラジオを中心に、電界強度表示（ｄＢμで表示）のあるラジオが出まわっています。これらラジオを使うと、デシベルでの計算値と一致することが分かります。例えば１ターンのとき ６０ｄＢμ であれば、２ターンにすると ６ｄＢ 低い ５４ｄＢμ になります。 こちらから，上位インデックスに戻ります。 | ||||||||||||||||||