JJY受信実験用にSound Blaster X-Fi Surround 5.1を買いました

  かなり前になりますが、サウンドカードでJJYが受信できるという以下の記事を見かけて一寸興味を引かれました。

    PCWatch
　　【武蔵野電波のプロトタイパーズ
　　簡単に作れるソフトウェアラジオでJJYを見てみよう
　　(2012年 5月 15日)
　　http://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/musashino_proto/20120515_532682.html

　この記事では、サウンドカード「Sound Blaster X-Fi Surround 5.1」を96kHzサンプリングのA/Dコンバータとして使用し、40kHzのJJYを受信するようになっています。
　Amazonで調べてみたら￥5,705となっていました。
  JJY受信実験のためだけにサウンドカードを買うのは一寸勿体ないですが、商品の説明を見ると「Amazon.co.jp が販売、発送」となっています。
　ということはAmazonポイントが使えるということで早速発注しました。
　Amazonポイントが使えるのはCD/DVDや本だけと思っていたので、時効で消滅するのも勿体ないので今までは主に家族用に使っていました。

【Sound Blaster X-Fi Surround 5.1 Pro】

  このサウンドカードの本来の使い方は理解していないのですが、色々な機能があるようです。
　サウンドカードは48kHz以下のデータを取り込むだけなので、受信したデータを表示（出力）するためには、何らかのアプリケーションが必要です。
　この記事では、表示用のアプリとして以下のソフトウエアを使用しています。

　　DL4YHF's Amateur Radio Software:
　　Audio Spectrum Analyzer ("Spectrum Lab")
　　http://www.qsl.net/dl4yhf/spectra1.html

　とりあえず、サウンドカードとソフトウエアは準備できましたが、アンテナがありません。
　上記の記事では、60kHz専用フェライトバーアンテナにコンデンサを追加して40kHzに同調させています。
　手元に使えそうなものはないかと探してみたら、壊れた（壊した？）電波時計(DAILY JUST WAVE  8RZ001DA-1)から取り外したバーアンテナがありました。

【プレデター仕様自爆タイマー？】

【分解】

　8RZ001DA-1は40kHz専用の電波時計なので、このバーアンテナが流用できそうな気がしますが、共振コンデンサを基板殻取り外すのが面倒だったので、コイル部分だけ利用して外付けのコンデンサで40kHzに同調させることにしました。

  コイルのインダクタンスと抵抗を測定しました。

【L=5.03mH】

【R=6.47Ω】

　L=5.03mHで40kHzに共振する容量を計算してみました。

　f=1/(2*π*(L*C)**0.5)　なので
　C=1/((2*π*f)**2*L)　となります。

　実際の数値を入れた下記の式をGoogleの検索窓に放り込むと自動的に計算してくれます。
　　1/((2*π*40*10**3)**2*5.03*10**(-3)

　　1 / (((2 * π * 40 * (10 ** 3)) ** 2) * 5.03 * (10 ** (-3))) = 3.14740257 × 10-9

　求める容量は3147pFとなります。
　ということでとりあえず3000pFのコンデンサを買ってきました。

【C=2.96nF】

　実測してみると2960pFでした。
　容量が不足していますが、アンテナとSound Blasterを接続するシールド線の浮遊容量が193pFあったので、合計容量は3153pFとなります。なお、Sound Blasterの入力容量は不明なので無視しています。

【Cs=193.4pF】

　合計容量は目標である3147pFにかなり近いですが、周波数ではどの程度違うのか調べてみました。
  1 / (2 * π * ((5.03 * (10 ** (-3)) * 3153 * (10 ** (-12))) ** 0.5)) = 39 964.4788
  39 964.4788 / 40 = 999.11197

  周波数的にはほとんど誤差がないようです。

　アンテナを窓際において実際に動作させてみました。

【受信風景】

　１０分くらい様子を見ましたが残念ながら信号がみえません。
　JJYモニタ用の電波時計でチェックしてみると、検波出力がノイズだらけです。
　今日はJJYの信号が弱いようです。

　本当に40kHzの信号が受信できるかどうかJJYシミュレータで確認してみました。

【スペクトラム（共振コンデンサ付）】

　13.3kHzと３次高調波の40kHzの信号が見えているので、受信機能は正常のようです。
　ノイズの周波数成分を見ると32kHz付近のレベルが高くなっています。
　共振にしては非常にブロードですが、このあたりで共振しているようです。
　しかし、13.3kHzよりも40kHzの方がレベルが低いです。
　念のために3000pFのコンデンサを外してみると、信号の山が高い方に移動します。

【スペクトラム（共振コンデンサなし）】

　こちらの方が40kHzの信号が若干強く受信できているようです。
　40kHzの同調カーブというのはこんなもんなのでしょうか？７MHzや14MHzに比べるとQがかなり低い感じです。
　そのうち別のバーアンテナで再度挑戦してみます。