バーアンテナの使い方と選び方!回路とインダクタンス

バーアンテナの使い方と選び方!回路とインダクタンス

ラジオの回路で指定されているバーアンテナが入手できない・・・
バーアンテナを自由に選んで使いこなしたい・・・
代替品を探す方法を知りたい・・・

そんな方のための、バーアンテナが分かる!記事です。

バーアンテナの選び方

バーアンテナを選ぶポイントは主に三つあります。

巻線のインダクタンス
取り出し線のタイプ(中間タップや二次巻線)
フェライトバーの大きさ(長さと太さ)

でも様々な種類があるというわけでもなく、規格があるわけでもありません。

バーアンテナの種類で選ぶ

バーアンテナの仕様には昔から業界標準的に「ストレートラジオ用」と「スーパー用」があって、国産のものはそのどちらかであることが普通です。
しかし、最近では主に中国仕様の、どちら用とも区別できないような物も見かけるようになりました。

バーアンテナの大別
インダクタンス中間タップ二次巻線バリコン容量
ストレートラジオ用300uH~350uH有り有り/無し300pF~250pF
スーパーラジオ用550uH~650uH無し有り160pF~130pF
その他(中国製)300uH~800uH有り/無し有り/無し300pF~110pF

目的の方式のバーアンテナとバリコンを使うのが基本

ストレートラジオを作るときはストレートラジオ用のバーアンテナとバリコン、スーパーラジオの時はスーパー用のものを使うのが基本です。が、自由に選べるほど入手性は良くありません。

特に最近では、ストレートラジオ用の中型(8~10cm長)以上のバーアンテナは、ほぼ入手できないといって良い状況です。

そういった場合、ストレートラジオを作る場合に限り、スーパー用のバーアンテナとバリコンを代わりに使うことができます。しかしその逆、スーパーラジオを作る場合は必ずスーパー用のバリコンが必要なため、ストレートラジオ用のものは使えません。

間違った組み合わせで組んでしまったらどうなるのか?

ストレート用とスーパー用で間違った組み合わせのバーアンテナとバリコンを使ってしまった場合は、国内のAMラジオ放送の周波数範囲から外れてしまうので受信できない放送局が出てきます。

ストレート用のバーアンテナと、スーパー用のバリコンを使ってしまった場合

 ⇒ 低い方の周波数範囲が受信できません。
間違ったバーアンテナとバリコンを用いた時の受信範囲

スーパー用のバーアンテナと、ストレート用のバリコンを使ってしまった場合

 ⇒ 高い方の周波数範囲が受信できません。
間違ったバーアンテナとバリコンを用いた時の受信範囲

一部の店員さんを除き、間違った組み合わせで買おうとしても普通は「間違ってんじゃね?」なんて言ってくれないので注意が必要です。

なぜストレート用とスーパー用ではインダクタンスが違うのか?

スーパー用のバリコンは、選局用だけでなく局発用のバリコンも内蔵する「二連バリコン」となっています。このため外形が大型化してしまわないようにバリコンの容量を減らした分、バーアンテナのインダクタンスを増やしたと言われています。

それから、LC共振回路の特徴として共振周波数が同じでもQ(共振回路の性能)が違うという点も一つのポイントです。
同調回路(LC並列列共振回路)の場合、コイルのインダクタンスが小さい方が共振回路としての性能が高いという特徴があります。

LC並列共振回路のQ
ストレートラジオ用とスーパーラジオ用のQを比較すると、ストレートラジオ用の方が理論的には良いんですね。(Cが大きい中低周波域だけですが)
ストレートラジオとスーパーラジオのQのの比較
スーパーラジオでは中間波増幅段にも同調回路がありますから、トラッキングの誤差ズレに対するマージンとして初段の選択度が下がるのはむしろ好ましいとも考えられます。

適切なインダクタンスを選ぶ

バーアンテナの種類ではなくインダクタンスの観点からバーアンテナとバリコンの組み合わせを探す術を説明します。これは、謎の中国製に対応するときなどにも役立ちます。

ラジオが受信できる周波数範囲は、使用するバーアンテナのインダクタンス(uH)とバリコンの容量(pF)で決まるので、周波数の観点だけからすると両者を適切に組み合わせさえすれば良いということになります。
LC共振周波数
国内のAMラジオ放送(中波放送)の周波数範囲は、531KHz~1602KHzで、ステップ周波数(局と局の間)は9KHzと決まっています。ラジオの受信周波数としては、両端の周波数に少し余裕を持たせて、522KHz~1611KHz程度とするのが一般的。

バーアンテナに必要なインダクタンスは、最も低い受信周波数(522KHz)とバリコンの最大容量から、LC共振周波数の公式を使って求めることができます。
ただし、バリコンの容量については実際の同調回路に存在する浮遊容量(10pF程度)を差し引いた値にします。
バーアンテナのインダクタンス計算式
そうやって求めたバーアンテナとバリコンの組み合わせが下表です。

バーアンテナとバリコン(ANT)の組合せ
バー
アンテナ
バリコン
最大容量
バリコン
最小容量
備考
300uH300pF22.5pFストレート用
310uH290pF21.5pFストレート用
320uH281pF20.5pFストレート用
330uH272pF19.6pFストレート用
340uH263pF18.7pFストレート用
350uH256pF17.9pFストレート用
360uH248pF17.1pF
370uH241pF16.4pF
380uH235pF15.7pF
390uH228pF15pF
400uH222pF14.4pF
410uH217pF13.8pF
420uH211pF13.2pF
430uH206pF12.7pF
440uH201pF12.2pF
450uH197pF11.7pF
460uH192pF11.2pF
470uH188pF10.8pF
480uH184pF10.3pF
490uH180pF9.9pF
500uH176pF9.5pF
510uH172pF9.1pF
520uH169pF8.8pF
530uH165pF8.4pF
540uH162pF8.1pF
550uH159pF7.7pFスーパー用
560uH156pF7.4pFスーパー用
570uH153pF7.1pFスーパー用
580uH150pF6.8pFスーパー用
590uH148pF6.5pFスーパー用
600uH145pF6.3pFスーパー用
610uH142pF6pFスーパー用
620uH140pF5.7pFスーパー用
630uH138pF5.5pFスーパー用
640uH135pF5.2pFスーパー用
650uH133pF5pFスーパー用
660uH131pF4.8pF
670uH129pF4.6pF
680uH127pF4.4pF
690uH125pF4.1pF
700uH123pF3.9pF
710uH121pF3.7pF
720uH119pF3.6pF
730uH117pF3.4pF
740uH116pF3.2pF
750uH114pF3pF

ただし、バーアンテナもバリコンもある程度は容量を調整することができるので厳密に合わせる必要はありません。(バーアンテナ(8cm)で±80uH程度、バリコンは±5pF程度)

それから、バリコンのスペックは普通は最大容量のみが表示されていますので、実際に購入するときはそれを見て決めます。最小容量は気にしません。

必要な取り出し線のタイプを選ぶ

受信した信号をバーアンテナからどのように取り出すかという話です。これはラジオの回路方式によって異なり「中間タップ」が必要なのか「二次巻線」が必要なのかといったことに関わります。

信号の取出し方法と主な回路方式
一次側からゲルマラジオ、低周波増幅ラジオ、FETラジオ
中間タップ高周波増幅ラジオ、トラ検ラジオ、レフレックス
二次側からレフレックス、スーパーラジオ

もちろんそれなりの意味があるので適当にごまかしても性能は出ません。回路図と照らし合わせて必要な配線が用意されているバーアンテナを選びましょう。

中間タップと二次巻線T1は一次側、T2は二次側になります。一次側だけを使う場合は二次側は使いません。

昔は、二次側が全くないタイプや、中間タップが多数出ているバーアンテナもあったのですが、最近ではあまり見かけなくなりました。

より具体的な話は使い方で説明しています。

感度が欲しいなら大きいものを選ぶ

バーアンテナの大きさバーアンテナは長くて太いものほど感度が良いです。特に長さ。小型にしたいのなら別ですが、どちらか選べるとしたらできるだけ長い方を選ぶようにします。

写真は上から、12cm、10cm、8cm、5cm。

フェライトバーの反りただし、フェライトバーには「反り」があります。長いものほど反りが出やすく、品質の悪いものはひどく曲がっているので要注意。

とはいうものの、店頭でならともかく通販では普通は真っ直ぐな写真しか出ていないから、届いてみないと分からないんですけどね。

フェライトバーをくっつけて長くすると?

例えば、8cmくらいの短いフェライトバー2本をしっかりくっつけて、16cmにしたら感度がアップするのでしょうか?

2本のバーアンテナを接合こんな感じでエポキシボンドで接合してみる。

結論を先に言うと、確かに感度アップすることはしますが、元々1本の16cmフェライトバーに比べると感度は低いです。

つまり、
8cm < 2本くっつけて16cm < 元々16cm
ということですね。

インダクタンスを測ってみても、つなげてごまかした方は容量が少ないです。しかも接合部分にコイルを持ってくると周辺より容量が減るという現象が起きます。

品質の良いものを選ぶ

コイル線の処理など、見た目で綺麗にできていれば大抵は大丈夫なんですが、特に中国製のものはイマイチなのが多かったりします。

フェライトバーの材質

材質を正確に見抜くのは難しいですが、少なくとも見た感じ不純物が多そうなものは避けます。例えば白い粒がたくさん見えたり、やたらキラキラするのものが混じっていたり。

フェライトバーの材質二次側→一次側への誘起電圧を測定してみたら上から順に高い結果になりました。

一番上と真ん中はそんなに違わないですが、特に一番下のものは良くなかったです。

コイルボビン

コイルボビンは材質や湿気によって感度が落ちるなど、受信感度に大きく影響することがあります。品質の良いものはボビンは使わずコイル自体が固められているのですが、安っぽい紙が使われているようなものは要注意。

バーアンテナのコイルボビン右側は何かの紙。
左側の方は樹脂製っぽくてまだマシっぽい。

バーアンテナの使い方

タップや二次巻線の使い方

バーアンテナ(LC並列共振回路、同調回路)からの出力の取り出し方についてです。

バーアンテナの中間タップと二次巻線これはAM放送をかなり強く受信できている時の電圧(Vpp)の実測値です。

直感的にも分かると思いますが、二次巻線や中間タップからの出力電圧は低く、一次側と比べると1/2~1/10程度の電圧しかありません。

それなのに、なぜ二次巻線や中間タップから取出しているのか?
これは昔のラジオ少年が抱いていた代表的な疑問の一つでもあります。

簡単に説明すると、同調回路であるLC共振回路から出力を取り出すと共振エネルギーを失い選局能力が落ちしまうので、なるべく効率よく取り出して負荷をかけないようにするため、というのがその理由です。

同調回路にインピーダンスが低い回路を直接接続すると、Qが落ちて分離が悪くなったり、エネルギー効率が悪いのでかえって感度が低くなってしまいます。そのため、インピーダンスの低い回路に対しては中間タップを通して接続するということなんですね。

先程のQを求める公式ですが、

LC並列共振回路のQ
インピーダンスが低い回路を直接接続するというのはこの式のRを小さくすること同じで、そうするとQが低くなってしまうことが分かります。

インピーダンスが低い場合

インピーダンスの低い回路とは一般にトランジスタへの入力を指していて、高周波増幅ラジオやトラ検波ラジオなどが該当します。中間タップや二次巻線を利用して同調回路に負荷をかけないようにしましょう。

なお、トランジスタの入力インピーダンス(Ω)は次式で求めることができます。
トランジスタの入力インピーダンス
REはエミッタ抵抗ですが、無い場合は0Ωです。
また、トランジスタはAM周波数帯域でも十分なhFEが確保できるものを選びます。
ある周波数FにおけるトランジスタのhFE

トランジスタへの入力代表的なトランジスタへの入力回路。

この回路の場合、2SC1815-Yの直流増幅率≒200、FT=80MHz、Ic=1mA、RE=0ですから、2MHzの入力に対するインピーダンスは1.04KΩとなります。

ちなみにAMラジオの自作でも人気の2SC1815ですが、高い周波数では若干物足りない感じですね。

他に、入力抵抗の低い広帯域オペアンプなどに接続する場合でも同じです。

インピーダンスが高い場合

同じトランジスタでも、FET(電界効果トランジスタ)の場合は入力インピーダンスが高い(100KΩ@1MHz程度以上)ので、一次側に接続するのもアリです。もちろん中間タップや二次巻線を利用しても良いのですが、FETはトランジスタよりも増幅度を稼ぎにくいため、より電圧の高い一次側から取り出して得をしようというわけですね。

FETへの入力代表的なFETへの入力回路。

もし普通のトランジスタで同じことをしたら電圧が下がってしまい、感度が悪く混信の多いラジオになってしまうことでしょう。

もちろん、FETは入力容量(Ciss)の小さい高周波用のものを使用します。またトランジスタと違って、低い電圧では十分な性能を出せないものも多いので注意しましょう。

他に、FET入力の広帯域オペアンプなどに接続する場合でも同じです。

検波回路を接続する場合

検波回路のインピーダンスはあまり高くなく、部品定数によってはトランジスタと同じくらい低くて数KΩ程度しかありません。しかし、検波ダイオードには約100mV以上の電圧を与えないとほとんど聴こえないので、無理やりでも一次側に接続する必要があります。

ゲルマラジオ

ゲルマラジオへの入力不要なコンデンサを省略し、クリスタルイヤホンには昔のロッシェル塩タイプを使っているという、本来のゲルマラジオ。数十KΩの負荷になりますが、これでも十分に高いとは言えません。

ゲルマラジオへの入力無用に負荷の高い部品定数になっているだけでなく、クリスタルイヤホンは現在のセラミックタイプを使っている場合。数KΩと負荷が高いので、感度も選択度も悪いです。

二次巻線を使っても普通は何も聞こえないでしょう。ゲルマラジオが分離も感度も音質も悪いのは「電池を使っていないから」という理由だけではないんですね。

低周波増幅ラジオ

低周波増幅ラジオ

同調回路に直接接続した検波回路の出力(低周波音声)を、トランジスタで増幅する構成のラジオですが、インピーダンス的にはイヤホンを接続する場合とあまり変わりません。普通のトランジスタではなく、入力インピーダンスの高いFETを使うと少しはマシにはなります。

中間タップ方式と二次巻線方式の違い

トランスやチョークならともかく、AMラジオのバーアンテナとしては実はさほど大きな違いはありません。巻線比が同じ場合、どちらの方が感度が良いのかというと、これもケースバイケースでどちらが良いと一概には言い切れるものではないようです。

ただ、信号のリターンパスやグランドの引き回し、バイアス回路の自由度といった観点では二次巻線の方が都合が良いケースが多く、スーパーラジオではほぼ二次巻線を利用する形になっています。

一方、ゲルマラジオやレフレック方式を除くストレートラジオでは、中間タップを使うことが多いですが、巻線比が同じくらいなら二次巻線を使うこともできます。どっちが良いかは回路や作りにも影響されますのでやってみないと分かりません。

インダクタンスの調整法

バーアンテナのインダクタンスは、コイルの位置で調節することができます。

ただし、調節できる量は元のインダクタンスとバーアンテナの大きさによります。いくつかのバーアンテナで実測したデータを記載しておきますので参考にしてください。
※全て一次側のインダクタンス

12cm✕Φ10mm BT10L120(中国)
コイルの位置実測値調節幅
12cmXΦ10mm バーアンテナのインダクタンス調整507uH226uH
12cmXΦ10mm バーアンテナのインダクタンス調整281uH
10cm✕Φ10mm BT550CA(中国)
コイルの位置実測値調節幅
10cmXΦ10mm バーアンテナのインダクタンス調整1121uH393uH
10cmXΦ10mm バーアンテナのインダクタンス調整728uH
8cm✕Φ8mm AM-88(国産)
コイルの位置実測値調節幅
8cmXΦ8mm バーアンテナのインダクタンス調整707uH174uH
8cmXΦ8mm バーアンテナのインダクタンス調整533uH
5cm✕Φ5mm SL-55GT(国産)
コイルの位置実測値調節幅
5cmXΦ5mm バーアンテナのインダクタンス調整366uH84uH
5cmXΦ5mm バーアンテナのインダクタンス調整282uH
LCRメーター LCR40LCRメーター LCR40
インダクタンス測定に使用した高性能な自動判別型LCRメーター。ワンタッチ操作なのでとても簡単に計測できます。

ちなみに、コイルの位置によって感度に差が出るような気がしますがそうでもないようです。視聴した感じでは、どの位置にあっても同じように聴こえます。

バーアンテナの改造・使い方の工夫

思うような仕様の物が手に入らない場合、次のような方法も有効です。

バーアンテナの巻線をほどくバーアンテナの巻線をほどいてインダクタンスを減らします。

巻線をほどいているところ巻線をほどいているところ。これはコイルボビンのないタイプなのでやりやすい。

バーアンテナの二次巻線を一次側にするバーアンテナの二次巻線を一次側に直列に接続して、接続箇所を中間タップとして利用します。インダクタンスを増やすことができます。

いずれにせよ、ちゃんとやるにはLCメーターが必要ですね。

コイルの固定方法

バーアンテナのコイルは結構ユルユルです。セットを動かすとコイルの位置が変わってインダクタンスも変わるので、固定するに越したことはありません。

巻線間のキャパシタンスの増加を避けるため、なるべくコイルに触れないようにします。薄いプラ板を挟み込むのも良いですね。

バーアンテナの巻線をハックルーで固定する昔はロウを使ったりもしましたが、ハックルーやホットボンドを使って端の方を固定するのも良いでしょう。

バーアンテナの設置場所

これも想像付きますが、スピーカーなど大きな金属に隣接すると感度の悪い方位ができてしまうので注意しましょう。金属ケースの中に収めるのは論外です。ケースの外に出して配置したり、プラケースを使うようにします。

バーアンテナと入手先

現在入手できる代表的なバーアンテナとパーツ店です。

ざっくりと調べただけでも売っている所はすぐに見つかりますから、今のところ物を選ばなければ入手は容易です。特に通販なら苦労はしないですね。他にも多くあります。

代表的なバーアンテナ

多分ですが、年代順に並んでいます。

PA-63R(アイコー電子)

PA-63R●ストレート用 360uH
●30mm × Φ5mm

大昔からあるバーアンテナですが、小型なのであまり感度は良くないです。固定用の針金付き。

SL-45GT(あさひ通信)

●ストレート用 330uH
●50mm × Φ10mm

大昔からあるバーアンテナですが、そろそろ入手しにくくなっています。

SL-50GT(あさひ通信)

SL-50GT●ストレート用 330uH
●50mm × Φ10mm

大昔からあるバーアンテナですが、そろそろ入手しにくくなっています。

SL-55GT(あさひ通信)

SL-55GT●ストレート用 330uH
●50mm × Φ10mm

2015年頃まで大量に売られていましたが、急に姿を消しつつあります。

AM-88(メーカー不明)

AM-88●スーパー用 620uH
●80mm × Φ8mm

不思議と千石電商以外で見たことがありません。そろそろ在庫切れかも?

2V59M(ミツミ)

2V59M●スーパー用 600uH
●80mm × Φ10mm

日本製なので品質も良いです。基板用の台座付き。AL-1P80-DJKという型番でも売られてます。

BT550CA(中国製)

BT550CA●中国仕様 1000uH程度
●100mm × Φ10mm

恐らく長波用。日本のAMラジオで使うには巻線をほどいたりとか工夫がいります。

BT10L120-31U868D(中国製)

BT10L120-31U868D●中国仕様 400uH程度
●120mm × Φ10mm

ストレートラジオに使えます。ただし、中間タップはなく二次巻線のみになります。品質は良くないですね。

BT670CD-HLD(中国製)

BT670CD-HLD●中国仕様 457μH
●80mm × Φ10mm

中間タップを解いて一次巻線と二次巻線に分ければストレートラジオに使えます。コイルはまあまあです。

BT670DB-HLD(中国製)

BT670DB-HLD●中国仕様 440uH
●100mm × Φ10mm

ストレートラジオに使えます。ただし、中間タップはなく二次巻線のみ。手巻き風のコイルです。

バーアンテナの入手先

今の時代、バーアンテナはほとんど生産されていないので希少です。
一般に、大手パーツ店では売り切れやすく種類も少ないですが、マイナーなところでは人気の品が置いてあったり種類も多かったりします。また、店頭にしか置いてないこともよくあります。

共立エレショップ
2V59Mなどがあります。

せんごくネット通販
AM-88などがあります。

KURA
SL-45GT/SL-50GT/SL-55Xなどがあります。

RPEパーツ
SL-55GT/SL-55Xなどがあります。

ボントン
2V59Mなどがあります。

aitendo
中国製なら色々あります。

※品種の絶滅や売り切れ、品揃えの変化は普通にありますので注意してください。