Ｕボート ルンドアンテナのシミュレーション　　　　　　　　　最新改定　2019.Feb.03　JH3FJA

「ルンドアンテナ」は １９４３年頃 ドイツ海軍Ｕボートが英国軍ＶＨＦレーダから電波探査を受けている検知のために開発された受信アンテナです。 ルンドは英語でいうラウンド、環状形態からのネーミングです。 　環状化したダイポール（帯域広げの帯状）にバーチカルを２本立てた成状は海面上のあらゆる方位・仰角からの探査受けをパルス状レーダ波（パルス幅２．５ｕＳ 繰返し周波数４００Ｈｚ）を可聴音としてモニタする意図に適合する特性を持たせた筈で その感じを探ってみました。 　基本要素である「環状ダイポール単独」、「２本バーチカル単独」、「両者合体ルンドアンテナ」 の自由空間における特性は Ｕボート ランドアンテナの考察（基本編） にまとめてあります。

モデル

左図がアンテナのワイヤモデルです。 詳細については Ｕボート ルンドアンテナの考察　ルンドアンテナ を参照ください。 　反射に関しては 海水の導電率・誘電率を持った無限に近い平面として扱っています。 艇体やブリッジの金属構造体によるそれは確かな形状やアンテナ位置が分からないこともあり扱っていません。 　海面からのアンテナ設置高さは給電点高さ２ｍと５ｍ、前者は艦が浮上過程のブリッジ上端が海面界隈の状況、後者は水上航行状態の想定です。 　なお、通常のアンテナ解析での座標系と水平面でみて９０ｄｅｇ回転した格好になっていますが これは（船舶系の慣習に沿い）Ｘ軸を艦艇長手中心軸（＋Ｘが船首方向）に採ってあるものです。

指向特性（５ｍ高）

　下左の図は ３Ｄでみた指向特性、コンタは座標原点と象形図任意表面点を結ぶ放射方向（平面方向と俯仰角度）におけるゲイン値（水平・垂直のトータルゲイン）です。
　全周からのビューポイントで見られるよう ３Ｄ指向性回転動画（5.8MB,mpeg） を掲げておきます。

　下右の図は 周波数ゲイン特性です。 英国軍のこの時期の探査レーダの周波数は２００ＭＨｚ＋−１５ＭＨｚです。

３Ｄ指向性	周波数ゲイン特性

　下左の図は X=０・ＹＺ軸断面で見た 垂直面指向特性、下右の図は Ｙ=０・ＸＺ軸断面で見た 垂直面指向特性です。

垂直面指向性（ＹＺ断面）	垂直面指向性（ＸＺ断面）

　下左の図は ＹＺ軸断面で見た 低仰角の水平面指向特性（海面から1つ目の仰角４ｄｅｇのローブ）です。
　下右の図は ＸＺ軸断面で見た 高仰角の水平面指向特性（仰角７８ｄｅｇの天空位置）です。

水平面指向性（ＹＺ断面）	水平面指向性（ＸＺ断面）

インピーダンス特性（５ｍ高）

左図は１２０ＭＨｚ〜２２０ＭＨｚに対する給電点インピーダンスの変化です。 　共振固有値１５４ＭＨｚは ともに１６６ＭＨｚの固有値を持つ環状ダイポールとバーチカルとの並列化によるもの、また、２００ＭＨｚ辺りは 給電点から環状ダイポール・バーチカルの分岐点までが電流振幅一定の給電線として動作しているものです。

指向特性（２ｍ高）

　下左の図は ３Ｄでみた指向特性、コンタは座標原点と象形図任意表面点を結ぶ放射方向（平面方向と俯仰角度）におけるゲイン値（水平・垂直のトータルゲイン）です。
　全周からのビューポイントで見られるよう ３Ｄ指向性回転動画（4.6MB,mpeg） を掲げておきます。

　下右の図は 周波数ゲイン特性です。 英国軍のこの時期の探査レーダの周波数は２００ＭＨｚ＋−１５ＭＨｚです。

３Ｄ指向性	周波数ゲイン特性

　下左の図は X=０・ＹＺ軸断面で見た 垂直面指向特性、下右の図は Ｙ=０・ＸＺ軸断面で見た 垂直面指向特性です。

垂直面指向性（ＹＺ断面）	垂直面指向性（ＸＺ断面）

　下左の図は ＹＺ軸断面で見た 低仰角の水平面指向特性（海面から1つ目の仰角４ｄｅｇのローブ）です。
　下右の図は ＸＺ軸断面で見た 高仰角の水平面指向特性（仰角７８ｄｅｇの天空位置）です。

水平面指向性（ＹＺ断面）	水平面指向性（ＸＺ断面）

インピーダンス特性（２ｍ高）

左図は１２０ＭＨｚ〜２２０ＭＨｚに対する給電点インピーダンスの変化です。 　５ｍ高さと大きな変化はありません。

ＥＮＤ