pupのブログ

ラジオ、アンテナ他、電子工作を数十年ぶりに復活しました。 いろいろな工作、実験の記録をしていきます。 また、ラジオの製作を機に、少しずつ機材を自作しながら改めてBCLも復活していきます。

2013/03/10

ヘンテナ

1090MHz付属ホイップの改造・・検証??

先日から、ワンセグチューナー付属のアンテナにプチ改造を加えると、感度が良くなると、ゆうちゃんのパパさんのブログの記事を読み、実験したいと思っていました。

今朝のゆうちゃんのパパさんの記事「USBワンセグチューナー付属簡易マグネットアンテナを1090MHzにマッチングさせる方法を『さ』さんよりコメントいただきました。」が非常に興味深く、しっかりデータも取られていましたので、早速実験してみました。

前回同様、2本のUSBワンセグチューナーを、それぞれ別ポートにアサインして同時に起動して、実験開始です。

CIMG1720
干渉が出ないように2-3M程度話離しています。

スタートから5分後の画像です。

bandicam 2013-07-30 20-24-49-898
上の画像が、ホイップ改造で、下が、ノーマルです。
http://youtu.be/G7CzUL9FBZ4
 
ホイップ改造したアンテナのほうが、機体数は多いですね。 
 
簡単な改造で、実際効果がありそうですね。

ただし、1GHzともなると、ほんの数センチでも受信状況が変化してしまいますので、参考程度の実験とます。 

1090MHz用ADS-B受信用ヘンテナの実験。(STEP2.ヘンテナ反射器の実験)

前回の記事(6/2)からしばらくぶりに、ヘンテナの実験をしています。

  ◆ 計画 ◆
      ★STEP1  クワトロヘンテナを製作(前回のレポート)
 →今回・STEP2  反射器(ワイヤーネットを予定)との相性と、輻射器と反射器の最適幅を見つけ出す
      ・STEP3  エレメントの長さを長くして、筒状に内側に反射器、外側に、輻射器の2エレ形状にする。


これは、カットアンドトライで少しずつ距離を変えて最適なところを探します。

この受信状態の最適なところを探すことが非常に難しいのです。
というのも、ADS#の「Frames/Sec」の数字は時間とともにものすごく変化してしまいますので、調整ができません。

測定器なしにどのように調整するかを1カ月近くず~と悩んでいました。(大汗!)

で、思いついた方法が、下記の手順です。

 ・ 2セット全く同じadsScoopeの受信セットを準備
    (USBも同じものを用意)

 ・1台のPCで同時に2セットを起動

 これができれば、リアルタイムで「付属ホイップ」と「ヘンテナ」の受信状態を比較することで、調整できるのではないかと思い実験してみることにしました。

2台のドングルの使い分けですが、ADS#とadsbscoopの「PORT」設定を47806と47807に設定しました。

この画像は、47806に設定しています。 
abs#_port
adsdscoopのport設定 
adsbscope_port

実際に2つの「ads#」と「adsbscoop」を起動してみるとうまく2台を同時に受信できました。
ちなみに、cpu負荷は、50%以下で安定していましたので、使えそうです。

では、早速実験開始です。

◎STEP2.反射器との相性と副射器との距離です。◎

まずは、上記の方法を用いて付属ホイップアンテナの受信状態を見ながら、ヘンテナの反射器の位置を探しました。

室内で試したところ、約4cmの距離が最適なことが分かりました。

では、仮設の竹製マストに仮止めしてベランダで受信テストした結果も良好です。
(距離も4cmが良さそうです。)

CIMG1690


 ■ 実験結果 ■

アンテナ 西向きです。
1090アンテナテスト【西向き】2013-07-14 10-30-36-902
ビーム方向に機体が見えますね。
また、南/北は見えませんのでサイドも切れています。

次に南向きにしました。
1090アンテナテスト【南向き】 2013-07-14 10-46-48-725
 ここでも、機体数は少ないですが、しっかり指向性が出ています。

次に東向きです。
1090アンテナテスト【東向き】 2013-07-14 11-04-48-545
 この方向も、サイドの切れも良くですが、
バック方向が抜けている感じです。

最後は、北向き(屋根方向)です。 
1090アンテナテスト【北向き】 2013-07-14 11-14-11-728
屋根と同じ高さの為、屋根で反射している影響で
ちょっと変わった受信状況となっているようです。

  ■ 考察 ■

 ベランダから竹竿で仮設しましたが、アンテナの給電点が屋根とほぼ同じ為、もろにえいきょうが出た結果となりました。

 高さを稼ぐか、場所を変更を考える必要がありそうです。

最後に、12:20の現在の受信状況です。
ヘンテナ1220

1090MHz用ADS-B受信用ヘンテナの実験。(STEP1.ヘンテナ基本形完成!)

5月から、ヘンテナの実験計画を始め少し進展してきましたので、この辺で、少しまとめる意味で記事にしていきます。

そもそも、ads-b受信用のアンテナの製作をしようと色々模索していました。
簡易ホイップでもかなりの航空機を捕えることができますので、欲が出てきました。(でも、市販品は興味なしというか、ふところの問題で見てしまうと欲しくなるので、見ないようにしています・・Hi)

そんな中、中波の受信記録でメッセージを頂いたのがきっかけで、キイキイ鳥さん(HN)と知り合いヘンテナの実験を数年前にされ、現在も地デジアンテナとして運用されているとのことですので、協力していただきながら、現在ads-b用ヘンテナの実験をしています。

(ヘンテナと聞くと50MHzの自作アンテナ、「調整が簡単」で「財布に優しい」と想像される方も多いと思います、私もその一人です。)


まずは、ads-bで使用するアンテナの仕様の整理です。

  1.航空機相手のads-bですので、全方向(無指向性)アンテナであること
  2.ads-bは垂直編波ですので、アンテナも垂直偏波にする
  3.目標は、距離で300Kmを超えること。また、関西空港のグラウンド機からの電波を受信できること。
         (ドングルのオマケホイップで、250Kmの受信に成功しているので、当然これを超えるために製作する)
  4.あまり大きなアンテナでないこと(家人、近隣に目立たないこと)『★最重要!!!!』

では、ヘンテナは上記の仕様にマッチするかの検証です。

  1.少し8の字の近い指向性が出る
    エレメントを筒状にすれば、無指向に近い指向性となる(実験/検証の予定です。)
  2.垂直偏波とするめ、通常縦長の形状を横長にすればよさそうです。
  3.ヘンテナは、ゲインが高いので、期待できそうです。
  4.が一番の課題かもしれません。
   無指向にするため、筒形状にすると立体的で目立つので、少し微妙です。・・・が、ここも実験していきます。

こんな、いい加減な検証で、ヘンテナの実験を始めました。

いい加減なのは、検証だけで特にしていないという意味ですHi・・・

ヘンテナ自体はいい加減ではなく、良いアンテナであることは、自身でも昔アマ無線を通じて体験していますし、今回は、キイキイ鳥さんという、先人の知恵もお借りしての挑戦ですので、技術的にはしっかりしています。

こんな感じで、5月中旬よりぼちぼち実験しています。

で、今日少し形になりましたので、進捗の記録という意味でレポートを書き始めました。

まず、一番の悩みは性能評価をどのようにするかです。
目標になる電波があれば、SDRソフトで電波の強度を数字化できるので、良い悪いを判断の指標にでき、効率的に実験できますが、相手は航空機ですので、目標になる電波がありません。

グランド局1030MHzもSDR#で受信できるかためしましたが、はっきりした電波が聞こえません。
また、素晴らしい測定器などもちろん持っていませんし、仮にあっても使うスキルはありません。(汗)

とっ、まぁ~深く考えていてもはじまらないので、製作を始めてみることにしました。
(いつもながら適当です。)

では、どうするかですが、実際にads-bの受信で現在手持ちのホイップと比べて、善し悪しの判断をしていきながら、仕様に届けばOKとします

各サイズは、キイキイ鳥さんの地デジの実績ベースに、決めていただいたもので試作を始めました。

  ◆今後の計画◆
    ★STEP1  クワトロヘンテナを製作(今回のレポート)
    ・STEP2  反射器(ワイヤーネットを予定)との相性と、輻射器と反射器の最適幅を見つけ出す
    ・STEP3  エレメントの長さを長くして、筒状に内側に反射器、外側に、輻射器の2エレ形状にする。

◎STEP1.クワトロヘンテナを製作です。◎

 まずは、4マスのクワトロヘンテナの骨格製作です。
   0.IV線(銅製の単線です)の被覆をすべて取り、
   1.横幅31.2cm×縦幅4.4cmの枠をつくります。
   2.両端から7.8cmの位置にショートバーを取り付けます。
   3.中央の位置に給電部
     の順に作業を進めました。
 
CIMG1552
 
  次に、給電部はシュペルトップバランの製作です。
    今回は、ドングルを給電点近くにして、USBケーブルを延ばし同軸ロスを極力なくそうと思います。
    (性能次第で、長期設置となれば防水なども問題がありますが、現状はホイップと同条件とします。)
    
    給電用の同軸ケーブルとは別に、5CMの同軸(同じサイズで、今回は1.5D2Vです)を用意して
    被覆をとり、中の芯線を抜き取ります。
    網線を長さを縮めて、給電部の同軸にかぶせて、給電点と逆のほうだけ網線どうし半田でつなぎます。
    このとき、網線の長さは、4.5CMにします。
     
CIMG1557

最後に、収縮チューブで、保護しました。
CIMG1558

ここれを、ヘンテナの給電部へ、半田します。
CIMG1563

 ★上記の製作方法は、キイキイ鳥さんからの所領に基づき製作しました。
   キイキイ鳥さん、ご支援に感謝します。
  
  さて、これで受信テスト開始です。・・・・・が、追々レポートしていきます。
 
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