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2014年5月11日 (日)

衛星受信用に430MHzクロス八木アンテナを作ってみました

 しばらく前の話になりますが、2月末に打ち上げられた7機のGPM相乗り衛星の中の6機は、430MHz帯でビーコンを送信しているようなので、受信してみることにしました。

  JAXA
  GPM相乗り公募小型副衛星の選定結果について
  平成23年12月14日
  http://www.jaxa.jp/press/2011/12/20111214_sac_subpayload.pdf

  hamlife.jp
  <430MHz帯のビーコンも受信成功!>H2Aロケット23号機
  (2014/2/28 09:08)
  http://www.hamlife.jp/2014/02/28/h2a-23-successful/

 以前、衛星受信用に「JAMSAT:500円八木アンテンナ  435MHz用6エレメント八木の製作」(http://www.jamsat.or.jp/features/cheapyagi/index.html)を参考にして、というかデッドコピーしてアンテナを作ったことがあるんですが、フェーディングが結構多くて、信号が弱い場合には、一寸受信しにくかったです。
 
  JAMSAT:500円八木アンテンナ  435MHz用6エレメント八木の製作
  http://www.jamsat.or.jp/features/cheapyagi/index.html

 フェーディングを軽減するためにはクロス八木が効果がありそうなので、以前作ったアンテナのエレメントを流用して、6エレX2のクロス八木アンテナを作ってみました。
 製作に際しては、以下の記事を参考にさせてもらいました。
 
  JAMSATホームページ掲載アンテナ(500円アンテナ)の検証と改良 2012/12/10
  http://www.ne.jp/asahi/ja1cpa/ja1cpa/00index.html/freeaddr/ja1cpa/ja1cpa/nhp0812100/kousaant2/newpage20121210.html
  435MHz 10エレメントクロス八木(空間移相式?) 2013/7/6

 給電点に位相差を与える方式としては、給電線の長さを異ならせる方法と、輻射エレメントの位置を異ならせる方法があるようですが、今回は作るのが簡単と思われる後者を採用しました。

 クロスすることを除いて、基本的な構造はシングル八木の場合と同じですが、Qマッチの部分が一寸面倒です。
 電気長がλ/4の75Ωの同軸ケーブル2本と任意長の50Ωの同軸ケーブル1本をT字型に接続することになります。
 模式図的には以下のようになりますが、接続点をどのようにするか一寸悩みます。

       λ/4(115mm)    λ/4(115mm)
ANT━━75Ω━━┳━━75Ω━━ANT
                │ 
                │             
                    50Ω(任意長) 
                │
                │
                │    
                TX 
 
  435MHz
  1λ=690mm
  λ/4=172mm
  λ/4×0.67=115mm

  3C-2V
  特性インピーダンス  75±3Ω
  波長短縮率  約67% 
  http://oyaide.com/catalog/products/p-539.html

 「なるべく手を抜いてそこそこの効果を」という方針に従って、今回は接続部分にBNC同軸コネクタ(F)を利用しました。

【BNC同軸コネクタ(F)】
Bnc_coax_connectorfemale

【接続部分】
Bnc_coax_connectortconnecting_point

【430MHzクロス八木アンテナ】
430mhz_cross_yagi_antenna

Tripod_velbon_he3

 内径13mmのエスロンパイプに手持ちのドリルで適当にエレメント固定用の孔を開けたので、エレメントはかなり不ぞろいになってます。
 ボール盤がほしいところですが、アンテナをそんなにたくさん作るわけではないし・・・
 
  アンテナの仰角は、ホームセンタで売っていたパイプクランプを2個組み合わせて可変としました。
 また、写真撮影用の三脚(Velbon HE-3)のマストを抜いてエスロンパイプ(内径13mm)を固定しました。

 SWRを測定してみると、無調整の状態では430.0MHzより下側に同調点があるような雰囲気でしたが、輻射エレメントを数mmづつ切って調整していくと、436.0MHzで1.05まで下げることができました。
 最終的には、両方の輻射エレメントを10mm程度短くしました。
  なお、SWRはアンテナ近傍の構造物の影響を受けるので、壁、床からの距離や仰角で大きく変化することがあります。

周波数(MHz) SWR(調整前/調整後)
  430.0         1.8    1.7
  432.0         1.85   1.4    
  434.0         1.85   1.15
  436.0         1.85   1.05
  438.0         1.9    1.25
  440.0         2.1    1.7

  とりあえずアンテナは出来上がりましたが、次はどの衛星を受信するかです。

 下の記事を見ると、周波数的には、437MHz帯にまとまっているようです。

  Satellite TLE Lottery Begins
  http://amsat-uk.org/2014/03/01/satellite-tle-lottery-begins/

 アンテナのSWRが436.0MHz付近で最低になっているので、周波数チャートの左端にあるOPUSat(437.15MHz)を受信してみることにしました。
 OPUSatのTLEを調べようと思ってCelesTrakを見てみましたが、Communications Satellites/Amateur Radioのカテゴリーでは見当たりません(2014.05.11現在)。

  NORAD Two-Line Element Sets    Current Data
  http://celestrak.com/NORAD/elements/

  Amateur Radio
  http://celestrak.com/NORAD/elements/amateur.txt

 OPUSATのサイトを見てみると、使用周波数やTLEの情報が公開されていたので、これを参考にすることにしました。

  OPUSAT - OPU SSSRC
  受信協力のおねがい
  http://www.sssrc.aero.osakafu-u.ac.jp/projects/OPUSAT/receive.html
  OPUSAT通信諸元
  OPUSATコールサイン:JL3ZCA
  変調方式                 送信周波数   通信プロトコル
  CW (37cpm/73cpm)        437.1546MHz     Morse
  AFSK 1200bps               437.150MHz      Ax.25
  GFSK (G3RUH) 9600bps  437.150MHz       Ax.25
  FSK 400bps                   437.150MHz     OPUSAT通信方式

  運用スケジュール
  http://www.sssrc.aero.osakafu-u.ac.jp/projects/OPUSAT/schedule.html
  【現在のTLE】(2014-05-11 10:00:23.560952更新)
  0 OPUSAT
  1 39575U 14009D 14130.24201104 .00146883 00000-0 86577-3 0 1253
  2 39575 065.0048 172.1987 0014805 316.7498 043.2623 15.77365799 11208

 やっとTLEが判ったので、CALSAT32にデータを入れて軌道を調べてみると、近いうちに関東の真上を通過する軌道はあまりません。
  仰角が30度以下の軌道が多いようです。
  折角クロス八木アンテナを作ったので、とりあえず受信にトライしてみました。
 受信ターゲットにした軌道は、南西から北西に抜ける最大仰角約30度ということで、条件はあまりよくありません。

 受信環境は以下の通りです。
 アンテナ:2F南向きベランダに設置した430MHz6エレメント・クロス八木(今回作製)
 アンテナ方向(固定):方位ー南西、仰角ー30度
 受信機:FRG-965+WA-965
  受信周波数:437.1606MHz
 受信モード:USB

 受信結果は以下の通りです。
【OPUSAT受信モールス "OPU0106A"】

  6エレなので指向性はそれほど鋭くないはずですが、はっきりと確認できた時間は短かったです。
 方位角と仰角が固定の状態で、ドップラーシフトを耳と指で追いかけて受信するのは結構大変です。
 一応信号は受信できましたが、クロス八木の効果があったのかどうかはよくわかりません。

【関連内部リンク】
2009年2月12日 (木)
500円八木アンテナで東大の衛星(PRISM)の電波を受信してみました
http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2009/02/500prism-d9bc.html

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