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2020年7月26日 (日)

FRG-965の内蔵電池(CR-1/3N)を交換(電池ホルダ使用)

 趣味で時々エアバンドを受信しています。
 エアバンドに対応した受信機はいくつか手元にありますが、やはり据え置き型の受信機が操作性、視認性、音質等の点で使いやすいです。
 以前、FRG-965(1985年発売?)を使っていたのですが、30年以上経過しているので、あちらこちらにガタが出てきています。
 高周波系には顕著な不都合は発生しなかったのですが、電源系に不思議な故障が発生しました。
 FRG-965の電源スイッチは音量調整用ボリュームと一体化されており、ボリュームを左に回しきると電源が切れるようになっています。
 ところが、かなり前になりますが、ボリュームを左に回しきって、カチッと音がしても、蛍光表示管が点灯したままになるという状態になりました。
 電子的な電源スイッチの場合は、電源が切れない要因は色々考えられますが、メカニカルスイッチ(単極単投または単極双投)で電源が切れないというのは、原因が想像できません。
 
 今まで、メカスイッチで電源が切れなくなった経験は1回しかありません。
 このときは、電気掃除機の電源を入れたときに、過電流が流れて接点が溶着してしまい、接点がもとに戻らくなっていたためでした。
 電源スイッチを分解して、溶着した接点を無理やし引き剥がして応急修理しましたが、いま考えると、大電流が流れる電源スイッチを、接点が変形した状態で使い続けるのは一寸危険だったかもしれません。
 
 電源スイッチ付きのボリュームの場合は、ボリュームを左に回しきって、カチッと音がしているということは、可動接点は正常に移動しているということなので、接点の溶着では無いようです。
 ということになると、スイッチの接点はオフなのに、内部回路には電流が流れているということなので、一寸不思議です。
 
 電源スイッチの場合は、ノイズ対策として、以下の資料に書かれているようなCR直列回路から構成されるスパークキラーが接続されていることがあります。
 
  スパークキラーの選定方法
 
 この場合には、何らかの原因でコンデンサが短絡状態になると、漏洩電流が大きくなって、電源スイッチを切っても負荷に電流が流れ続ける可能性があります。
 しかしながら、直列抵抗の値は、負荷の回路が動作できるような小さな値であるとは考えにくいです。
 
 同じような症状のFRG-965の情報がないかと思って探してみると、1件だけありました。
 故障の原因はよく判りませんが、表示部のケミコン(電解コンデンサ)を全部交換したら正常に動作するようになったようです。
 修理の写真があったのですが、かなりの数のケミコンを基板から取り外して交換する必要があるようでした。
 (元記事を探したのですが、見つけることができなかったので記憶違いの部分があるかもしれません。
 その時点でも十分に老眼になっており、狭い場所での半田付けは困難だったので、修理はあきらめました。
 
 結局、原因はよく判りませんでしたが、症状としては漏電なので、このまま使い続けるのは危険かもしれないということで、お蔵入りになっていました。
 
 
 最近は、COVID-19の影響で外出することも殆どなくなったので、暇つぶしにFRG-965を引っ張りだしてきました。
 久しぶりにACコードを接続してみると、蛍光表示管は点灯しません。
 完全に故障してしまったのかと一寸心配になりました。
 ボリュームの位置を確認してみるとオフの位置にあります。
 ボリュームを右に回して電源スイッチをオンにすると蛍光表示管が点灯します。
 アンテナをつないでみると普通に受信できます。
 自然治癒した?
 ラッキーと思ってしばらく使っていると、電源オフの状態でも蛍光表示管が点灯したままになりました。
 元の症状に逆戻りです。
 電源オフ時の点灯状態は不安定なので、ケミコンに刺激を与えれば症状が改善するかもしれないと思って、30分程度電源のオンオフを繰り返していたら、電源オフの状態では蛍光表示管が点灯しなくなりました。
 不思議な現象ですが、自然治癒したのでしょうか?
 
 故障の原因はよく判りませんが、もしケミコンが原因だとしたら、以下のようなことが考えられます。
 ケミコンの代表的な故障は、経年劣化による容量抜けと層間短絡(端子間短絡)であると思われますが、上記症状から想像すると層間短絡の可能性があるように思われます。
 素人考えですが、もし層間短絡の原因がマイグレーションであると仮定すると、電源オンオフのラッシュカレントでマイグレーション部分が溶断して容量が回復したのかもしれません。(単なる想像です。)
 
 選局動作を確認してみると、メモリの内容は全部消えています。
 メモリに周波数をプリセットすればメモリ選局が可能です。
 電源をオフにしても、メモリ選局はできます。
 しかしながら、ACコードを抜くとメモリの内容は消えてしまいます。
 メモリバックアップ用の内蔵電池が切れているようです。
 
 故障は自然治癒したようなので、FRG-965の内蔵電池を交換することにしました。
 前回、電池を交換したのが2014年なので6年経過していることになります。
 
 前回は、CR-1/3NからCR2032に交換したのですが、応急処置ということで、手抜きで、禁止されている危険な配線を行ったのですが、安全上の問題がありますので、今回は電池ホルダを使用しました。
 
 以下、今回の作業手順(のようなもの)です。
 
【(01) FDK CR-1/3N_1】
01-fdk-cr1-3n_1
 電池は前回の修理の後に秋葉原ラジオデパート3Fの電池専門店(?)で購入してジャンク箱に放り込んでいたCR-1/3N(タブなし)を使いました。
 購入時期はよく覚えていませんが、値札の消費税率が8%となっているので、2014~2019に購入したもののようです。
 最も古いタイミングで考えても約6年前なので、多分問題ないでしょう。
 
    FDK 
    コイン形二酸化マンガンリチウム一次電池
    「自己放電率 : 室温約1%/年」
 
    CR-1/3N
 
    リチウム電池の安全な使用に関する注意事項
 円筒形一次電池
「電池に直接半田付けをしないでください。
熱により絶縁物などが損傷して、電池を漏液、発熱、破裂、発火させるおそれがあります。」
 
【(02) FDK CR-1/3N_2】
02-fdk-cr1-3n_2

 CR-1/3N用の電池ケースを探したのですが、入手が難しそうなので、単5電池ホルダを加工しました。
 
【(03)CR-1/3Nと単5電池ホルダ(加工前)】
03cr1-3n
 サイズが合わないので、何らかの加工が必要です。
 隙間に導電体を詰め込むか、電池ホルダの中間部をカットするかということになりますが、なるべく占有容積を少なくしたかったので、中間カットにしました。
  
 なお、電池ホルダの電極寄りの側面が電池と干渉するので、ホルダの側面を一部削りました。
 電池ホルダの中間部分を金鋸で切り取って、残った部分を瞬間接着剤で接着するだけなので簡単です。
 
【(04)CR-1/3Nと単5電池ホルダ(中間カット後)】
04cr1-3n
 電池ホルダの接点構造の関係で、赤のリード線がマイナス 、黒のリード線がプラス となっているので、基板の端子に半田付けするときに注意が必要です。
 
【(05)CR-1/3Nの開放端子電圧(3.108V)】
05cr1-3n3108v
  未使用にしては一寸低めのような気もしますが、製造から6年以上経過している可能性もあるので、こんなところかもしれません。
 
 
【(06)基板への電池取り付け状態】
06_20200726145801
 CR-1/3Nを電池ホルダに入れた状態では、オリジナルの電池取り付けスペース内には収まらないので、少し離れた基板の空いた部分に両面テープで取り付けました。
 なお、基板の「+」マーク側に黒のリード線を半田付けします。
 間違いを誘起するやり方ですが、電池ホルダの赤黒リード線を交換するの面倒だったので・・・
 
 
【(07)フロントパネルとの接触防止用の絶縁シート】
07_20200726145901
 
【(08)組み立て後のFRG-965】
08frg965
  HND ATISがどうにか聞こえています。
 ACコードを抜いてもメモリの内容は消えていませんでした。
 正常にバックアップ動作が行われているようです。
 
【(09)FRG-965の蛍光表示部】
09frg965
 車載用としてもしばらく使っていましたが、表示関係の不都合は発生していないようです。
 
 
 FRG-965の中身には今まで全く手を付けていないので、低感度、スケルチ不調等の問題はオリジナルのままですが、強い信号を受信する分にはあまり問題がないので、この状態でしばらく使ってみるつもりです。
 
 
 
【参考外部リンク】
FRG-965 - Yaesu.com
 
Do you remember the Yaesu FRG-9600?

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2020年7月23日 (木)

成田空港離陸機の上昇旋回中のADS-B信号を受信

 最近自作したADS-B用GPアンテナを使用すると、羽田空港への着陸機を600~800ftまで追従して表示することができるようになりました。
 もしかしたら、成田空港への着陸機も表示できるのではないかと、甘い期待をして試してみました。
 
 結果は、残念ながら、成田空港の周辺では着陸機の信号は受信できませんでしたが、今まで使用していた3段コリアアンテナでは表示されることがなかった、成田空港を離陸した機体が上昇しながら旋回する様子が表示できるようになりました。
 
 
【(01)成田空港離着陸機の航跡】
01_20200724050401  
 
 成田空港の場合は、離陸機は約4000ft以上で表示されるようになり、着陸機は約4000ft以下で表示されなくなるようです。
 
【(02)成田・羽田空港離着陸機の航跡】
02_20200724050401  
 羽田空港の場合は、離陸機は3000~4000ft以上で表示されるようになり、着陸機は約600~800ft以下で表示されなくなります。
 成田は羽田の3倍程度の距離があり、また、見通しラインが都内の高層ビル街を通過しているので、電波伝搬的にはかなり厳しいような感じです。
 GIFアニメにしてみました。
【(03)成田・羽田空港離着陸機の航跡(GIFアニメ)】
(画像左クリックでアニメーション開始。xで戻る。
03gif
 
 
 GPアンテナは打ち上げ角が低いので低高度に有利なのか、別の理由なのかはよく判りませんが、とりあえず、今までよりは低高度の機体を拾っているようです。
 ただし、受信距離が一寸短くなったような気がします。
 ヘンテナも中々良いという話を聞いているので、そのうち試してみたいと思います。
 
 
【参考外部リンク】
FlightAware(成田空港)

 

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2020年7月18日 (土)

Virtual Radarによる羽田離発着機の自動音声アナウンス

  先日作ったADS-B用のGPアンテナは、意外に低高度の機体を拾ってくれるようです。
 Virtual Radarの画面を短時間眺めていた範囲では、600~800ftまで表示されるようですが、全体的に検出高度が下がっているかどうか判りません。
 画面をある程度長く眺めていれば、全体的な様子が判るような気がしますが、手間がかかりそうです。
 羽田空港に着陸機が近づいてきたときに、アラーム音が出るような仕掛けがあれば、他の仕事をしながら、アラーム音が聞こえたときだけVirtual Radarの画面を見ればいので、手抜きができそうです。
 Virtual Radarのメニューを見てみると、希望を満たすような項目があったので、試してみました。
 
    Virtual Radar Server
 
【(01)Menu→Option→General→Audio】
01virtual-radarmenuoptiongeneralaudio
 
 
【(02)Menu→Option→Map→Auto-selection】
02virtual-radarmenuoptionmapautoselectio
 
 
【(03)Menu→Option→Filters】
03virtual-radarmenuoptionfilters
 
 
  上記設定で実際に受信してみました。
  受信環境は以下の通り。
   アンテナ:自作GP 2Fベランダのエアコン室外機の上(天空率20%?)
      受信機:SDRPlay RSP2
      PC:ThinkPad X250 (Windows 10)
      受信ソフト:dump 1090, Virtual Radar Server
 
【Virtual Radarの表示画面とアナウンス】
 ほぼ目的を達しましたが、離陸機が一寸邪魔です。
 高度設定を0~4000ftから0~3000ftに変更すれば離陸機は減りそうですが、着陸機の表示が遅くなるので、痛し痒しです。
 上昇、下降の選択ができれば話は簡単ですが、項目には見当たらないようです。
 
 なお、デフォルトの音声は好みではなかったので、WindowsのDavidに変更しました。声の雰囲気がCTUのJack Bauerに一寸似ているかも・・・
 

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2020年7月15日 (水)

ADS-B用GPアンテナで高度224ftの信号を受信

 最近自作したADS-B(1090MHz)用GPアンテナのテスト中です。
 nanoVNA-H4でラフにチェックしたところ1090MH付近で共振しているようです。
 また、dump1090の表示を見た範囲では普通に受信できているような感じがします。
 dump1090では機体までの距離が直観的に判らないので、Virtual Radarで表示してみました。
 
 とりあえず短時間受信してみて、どの程度離れた機体からの信号が受信できているかを、今まで使っていた3段コリニアアンテナと比較してみました。
 
【(01)3段コリニアアンテナによるadsbSCOPE表示(広域)】
013adsbscope
 
 
【(02)GPアンテナによるVirtual Radar表示(広域)】
02gpvirtual-radar
 
 
 150km程度まで見えているようです。
  3段コリニアアンテナよりも一寸短い感じです。
 ただし、累計受信時間が大きく異なるし、表示形態も異なっているので、単純には比較できないかもしれません。
 
 
 次に、高度が下がった機体をどの程度まで追従して捕捉できるか調べてみました。
 羽田空港への着陸機を利用しました。
 
【(03)3段コリニアアンテナによるadsbSCOPE表示(狭域)】
033adsbscope
 
 
 画像ではよく判りませんが、1000ft以下の機体は殆ど表示されませんでした。
 大雑把に言って、機体のシルエットが表示されている部分がADS-B信号ロストの位置です。
 また、1000ft以下の場合でも900ft後半の高度でした。
  なお、離陸機が確認できるのは、高度が3000~4000ftになってからでした。
 
 
【(04)GPアンテナによるVirtual Radar表示(狭域)】
04gpvirtual-radar
 
 
 600~800ftまで追従して表示されるようになりました。
 低高度捕捉特性がかなり改善されたようです。
 GPアンテナは打ち上げ角が低いと言われているので、このご利益かもしれません。
 
 機体によっては、200ft程度まで追従できる場合がありました。
 
【(05)GPアンテナによるVirtual Radar表示(224ft)】
05gpvirtual-radar224ft
 
 画像で見ると着陸寸前でD滑走路の上を通過中です。
 
 
 nanoVNA-H4のSWR測定テスト用に手抜きで作ったGPアンテナですが、意外に低高度捕捉特性が良さそうなので、しばらく使ってみるつもりです。
 ただし、雨や埃の対策をしていないので、何か考えなくては・・・
 
 
 
 
【余談】
 高度10万フィート以上は珍しくない?
06100000ft
  2020/07/14 20:12 キャプチャ
 
 2機見えます。
 今までは注目しなかったので気が付かなかっただけ?

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2020年7月14日 (火)

ADS-B Mode Aで見えた76700ftの機体?

 先日、nanoVNA-H4のSWR測定テスト用にADS-B(1090MHz)用GPアンテナを自作しました。
 折角作ったので、机上でSWRを測定するだけでは勿体ないということで、実際に使ってみました。
 現在使っている3段コリニアアンテナと比較するつもりだったのですが、タイミグ悪くアンテナが不調です。
 nanoVNA-H4でチェックしてみると、端子が開放状態になっています。
 コネクタのピンを見ると変形しているようなので、接触不良になったのかもしれません。
 こんな時にはアナライザは便利です。
 
 GPアンテナは、2Fのベランダに置いてあるエアコンの室外機の上に設置しました。
 とりあえずSWRを測ってみました。
 
【(01)自作GPアンテナのSWR】
01gpswr
 
  机の上で測定したときよりも、かなり特性が乱れていますが、50cm以内に他のアンテナを何本か設置しているので、その影響かもしれません。
 また、nanoVNA-H4とGPアンテナとの間は、短い較正用ケーブルと1.5mの延長同軸ケーブルで接続しているので、測定基準点が本来の位置から大きく離れているためかもしれません。
 そのうち、延長同軸ケーブルを含めてnanoVNA-H4を再較正して、測定し直したいと思います。
  アンテナは1090MHzよりも少し上側で共振しているようですが、SWRの値は1092MHzで約1.3なので、受信用であれば多分問題ないでしょう。
 
 以下の組み合わせで、ADS-B信号を受信してみたら、面白そうな信号が見えました。
   アンテナ:自作GP
      受信機:SDRPlay RSP2
      PC:ThinkPad X250 (Windows 10)
      受信ソフト:dump 1090
 
【(02)ADS-B Mode A  76700ft】
02adsb-mode-a-76700ft  
 
  
  dump 1090は、Mode A/Cが受信できるように変更してありますが、時々不思議な高度が表示されることがあります。
 7万フィートというとU2の世界ですが・・・
 
  U2 Spy Plane • Cockpit View At 70,000 Feet
  Apr 12, 2014
 
 U2の現状がよく分からないし、信号が簡単に受信できるようにも思えませんが、ネット情報ではADS-Bが受信できたという書き込みもあるようです。
 
  Could it be that the U2 has sending an ADS-B signal with ...
  2014/05/04
 
  可能性としては、観測気球、通信中継気球等でしょうか?
 
 さらに高い高度の表示がありました。
 
【(03)ADS-B Mode不明  101900ft】
03adsb-mode-101900ft

 
 高度が10万フィート以上です。
 ADS-B のモードが表示されていません。
 このようなパターンは初めて見ました。
 
 10万フィート以上というと、フリーフォールの世界記録レベル?
 
  上空3.9万メートルからのダイビングに成功、音速超える
  2012年10月15日 
 
 この信号も気球でしょうか? 正確なことはよくわかりません。
 なお、上記の7万フィートとか、10万フィートの表示は非常に珍しいという訳ではなくて、今までに5~6回見かけたことがあります。
 
 次は、低高度の表示です。
 
【(04)ADS-B Mode S  grnd】
04adsb-mode-s-grnd
 
 
  空港で暇潰しにADS-B信号をRadarStickで受信していると、"on ground"と表示されることがありますが、固定受信で表示されたのは初めて見ました。
 
 上記3枚の画像は、30分程度 dump 1090の表示画面を眺めている間にキャプチャしたものです。
 この受信結果は、アンテナの特性の問題ではなくて、タイミングや受信モードの問題だと思われるので、そのうちゆっくり受信性能を確認してみたいと思います。

 

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2020年7月 7日 (火)

nanoVNA-H4でADS-B(1090MHz)用GPアンテナを測定

 最近買ったnanoVNA-H4で、色々なアンテナを測定して遊んでいます。
 今までは、共振周波数やSWRを測定するツールとして以下のようなものを使っていました。

 ・グリッドディップメータ:トリオDM-6 (1.7-180MHz)
 ・SWRメータ:DIAMOND SX-400 (140-525MHz)
・アンテナアナライザ:AW07A (1.5-71MHz, 85-185MHz, 300-490MHz)
 ・DDS付きUSBオシロ:INSTRUSTAR ISDS205B (1Hz-20MHz)

 430MHzまでのアマチュア無線バンドであれば、これでどうにか対応できます。
 しかしながら、ADS-B(1090MHz)のアンテナになると、対応可能な測定器が非常に高価なので手が出ません。
 単純なダイポールアンテナであれば、原理的には、波長と波長短縮率で一義的に決まるエレメント長でアンテナを作れば良いわけですが、実際には外的環境で共振周波数が大幅に変化することがあります。
 また、多段のアンテナの場合、資料には色々な寸法の数値が書いてあるので、適当と思われる資料の数値を信じてアンテナを作るしかありません。

 アンテナの性能を判断するためには、実際に受信してみるしかありませんが、ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)は"Broadcast"とは言っても、普通の放送局のように連続送信している訳ではないので、リアルタイムで調べることは難しいです。
 生のADS-B信号を振幅検波して聞くと、ジッ、ジッ、という音がたまに聞こえる程度です。
 このため、アンテナの比較は、受信できた機体までの距離データを長時間集積して、受信可能範囲の広さで判断することが多いです。
 したがって、リアルタイムで受信状態を確認しながら、エレメントと切り刻んで共振周波数を調整することができません。
 アンテナの共振状態等をリアルタイムで確認できれば非常に便利ですが、今まで個人レベルでは非常に困難でした。

 今回購入したnanoVNA-H4は、100kHz-1.5GHzに対応しているようなので、自作のADS-B(1090MHz)用のグランドプレーン(GP)アンテナもどきの測定をしてみました。
 アンテナの構造は、下記の記事で作ったものと殆ど同じです。

  2015年8月17日 (月)
  USBドングルチューナ直挿しADSB用グランドプレーンアンテナを作ってみました
  http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2015/08/usbadsb-e839.html

 1090MHzの波長は275.2mmなので、λ/4は68.8mmとなり、これに裸銅線の波長短縮率0.96(=288/300)を掛けると66.0mmとなります。

 効果があるかどうか判りませんが、なるべく地面(ground plane)に近くなるように、今回はラジアルを6方向に出してみました。

【(01)ADS-B(1090MHz)用GPアンテナもどき】
01adsb1090mhzgp


【(02)nanoVNA-H4で測定中】
02nanovnah4

 走査範囲は、700-1500MHzです。
 作りっぱなしの状態(エレメント長:66mm)の場合は、共振点は996MHz付近でした。

【(03)共振周波数 996MHz】
03996mhz

 目的の周波数(1090MHz)よりも100MHz程度低いです。
 周波数を上げるためには、エレメントを短くする必要があるわけですが、周波数の変化が大きいので1mm単位で切り刻みます。

【(04)エレメントの切断】
04_20200707174701

 ニッパで切断する場合には、切り口が変形するので、寸法精度はよくありません。
 一寸切りすぎたと思った場合は、目的周波数を通り越していることが多いので、作り直しです。エレメントの先端に半田を盛るという手もありますが・・・
 目的周波数が近づいてきたら、表示波形で共振周波数を確認して、ヤスリで削りながら微調整です。
 最終的には、目的周波数より少し上の1092MHzまで近づけることができました。
 
【(05)共振周波数 1092MHz】
051092mhz

SWRは1.09まで下がっているので、手抜きで作った割にはいいところまで行っているような気がします。

 問題は、実際の受信特性がどうかということですが、そのうちテストしてみたいと思います。

 

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2020年7月 5日 (日)

韓ドラ「愛の不時着」に出てきた盗聴記録用テープレコーダはTEAC製?

  韓国ドラマは、他のドラマに比べて突っ込みどころが多いような気がしますが、無線オタクの観点で重箱の隅を突いて見ると、ブログのネタになりそうな画面が時々出てきます。(例1例2例3

 話題になった「愛の不時着」は一応全16話を見ましたが、凝視したという訳ではないので、確認用にエピソード1から見直しているところです。
 色々気になったところがありましたが、長時間記録用に今時オープンリールのテープレコーダを使用しているのが一寸気になりました。
 磁気テープの寿命は、導体メモリやHDDより長いですが、大容量のデータを安定に保存するのであれば、テープストリーマではないかと・・・
 どこのテープレコーダか気になっていたのですが、パネル等にはロゴは見当たりませんでした。
 2回目の視聴時に画面をよくみていたら、ヒントになりそうな下記画像が出てきました。

【盗聴記録用テープレコーダ(?)の磁気ヘッド部】
Teac-head
Photo_20200705215201

 

 通常はカバーで覆われている磁気ヘッドの部分が露出しています。
 左から、消去ヘッド、記録ヘッド、再生ヘッドと思われます。
 三つのヘッドにTEACのロゴが印刷されています。

TEACのヘッドを使った他社の製品という可能性もありますが、ほぼTEACのテープレコーダと考えてよいように思われます。
 TEACの名前を聞くと、AKAI、OTARI等の専業メーカを思い出します。

 普通の家庭用のテープレコーダは、下記の写真のように、消去ヘッド(左)と記録兼再生ヘッド(右)の2ヘッド構成となっていました。

SONY TC-211の磁気ヘッド部】
Ony-tc211

 


 ハイエンドモデルや業務用のテープレコーダのみが、ドラマの映像のように消去ヘッド、記録ヘッド、再生ヘッドの3ヘッド構成となっており、録音しながら、テープに記録された音声をすぐに再生して確認することができるので、信頼性の高い録音が可能でした。

 話はドラマに戻りますが、半導体メモリやテープストリーマでは映像的に面白くないので、局で使っていたものか、スタッフが個人的に所有していたものを引っ張りだしてきたのかもしれません。(単なる想像なので全く違うかもしれません。)

 全16話なのでしばらくは楽しめそうです。

 

【2021.06.16追加】
Teac_vu

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2020年7月 4日 (土)

下限が10kHzのアンテナアナライザ(nanoVNA-H4)を買いました

現在、長波の標準電波(JJY等)の受信用に、自作の300φ88tの非同調ループアンテナを使用しています。
 条件が良いと、たまにハワイでJJY(40kHz)が受信できる(例1例2)ので、それほど性能は悪くないような気がしますが、かなり雑音の影響を受けます。

 WWVB(60kHz)用のアンテナの例を見ると、同調型のループアンテナが多いようなので、このタイプのアンテナを作ることを考えています。
   同調型の方がノイズの影響を受けにくいかもしれません。
 しかしながら、長波の場合は、共振周波数や共振特性を確認できる簡単なツールがありません。
 下限周波数が50kHzのアンテナアナライザの広告を見かけますが、折角なら40kHzにも対応したものが欲しいです。
 最近広告を見ていたら、希望に沿うような製品がありました。

Elikliv「2020最新進化版」アンテナネットワー クアナライザNanoVNA 10KHz-1.5GHz 4.0インチLCDデジタルディスプレイ

 

VNA(Vector Network Analyzer)なので、本来はベクトルネットワークアナライザと呼ぶべきなのかもしれませんが、自分の用途ではベクトルもネットワークもあまり関係ないので、単にアンテナアナライザとします。


 動作範囲が”10KHz-1.5GHz”となっています。
 下限が50kHzの製品と比べると、価格比はかなり大きいですが、絶対値で考えると差額は飲み会1回分程度なので、思い切ってこれを買うことにしました。

 6月24日に注文したのですが、配達予定を見ると、7月19日~7月26日となっています。
 1ヵ月以上先です。
 今は、早ければ翌日、遅くても2~3日で届くので、昔の雑誌広告の通信販売のような感じです。
 多分中国から送られてくるので、注文した商品が間違いなく届けばラッキーとというつもりで気長に待つことにしました。

【(01)お届け予定】
01_20200704131101

 ところが、期待(?)に反して7月2日に配送されてきました。
 約1週間で到着しました。結構早かったです。

 

【(02)配送パッケージ】
02_20200704131201


【(03)外箱ラベル】
03_20200704131201

 NanoVNA-H4 10k-1.5GHzと書いてあるので、注文した品物のようです。

 

【(04)外箱】
04_20200704131301


【(05)内容物】
05_20200704131301

 下記の広告に記載されているものと同じであるような感じです。

Original Hugen NanoVNA-H4 4.0" display 4.2 version 1950mAh battery Vector Network Analyzer HF VHF UHF Antenna Analyzer
https://www.alibaba.com/product-detail/Original-Hugen-NanoVNA-H4-4-0_62455845943.html

Packing list
NanoVNA host (with 1950mAh battery) x 1
USB Type-C data cable x1
15cm SMA male to male RG316 RF cable x2
SMA male calibration kit - OPEN x1
SMA male calibration kit - SHORT x1
SMA male calibration kit - LOAD x1
SMA female to female connector x1
Type-c to Type-c cable x1

NanoVNA Menu Structure Map
https://nanovna.com/?page_id=87


【(06)NanoVNA-H4(表)】
06nanovnah4

 

【(07)NanoVNA-H4(裏)】
07nanovnah4

 ケースの裏に貼られたシールには、50kHz-300MHzと書いてあります。
 この種の製品では、外箱の表示と中身が異なることが珍しくないので、一寸心配になりました。 


【(08)NanoVNA-H4 Version 0.5.0】
08nanovnah4-version-050


 
 電源を入れてみました。
 初期状態では、"START 50.000kHz"と表示されていたので、やっぱり外れを引いてしまったのかとがっくりです。
 念のために、画面をタッチして表示される初期メニューから、"STIMULUS"→"START" と進んで、テンキーから"10k"と入力すると"START 10.000kHz"と表示されたので、とりあえず一安心です。
 

【(09)NanoVNA-H4 表示例(入力オープン)】
09nanovnah4

 入力オープンなので、表示されたデータにはあまり意味がありませんが、"START 10.000kHz"、"STOP 900.000 000MHz"で動作しているようです。
 1秒で約1GHzをスイープするというのがすごいです。


 次に、実際に使っているアンテナを測定してみました。
 なお、測定の前に以下のjh4vajさんの記事を参考にさせて頂いて較正作業を行いました。

  NanoVNA、まずはキャリブレーション(校正)
  2019/9/19 2020/7/1
  http://www.jh4vaj.com/archives/13010
 


【(10)NanoVNA-H4 表示例(Comet CA-2X4M 144/430MHz Whip)】
10nanovnah4-comet-ca2x4m-144_30mhz-whip

 スイープ範囲は100~200MHzです。
 丁度146.0MHzのところにディップがあるので、ぎりぎりセーフでしょうか?


 次に、本題の長波用アンテナを測定してみました。
 測定したのは以下のアンテナです。

  電波時計60KHz改造キットキット 」
  http://www.tristate.ne.jp/den60.htm

 デフォルトでは、バーアンテナのコイルに0.012μFのコンデンサが並列に接続されていますが、変化が検出しやすいように直列共振状態で測定しました。
 スイープ範囲は10~100kHzです。

 

【(11)NanoVNA-H4 表示例(電波時計60KHz改造キット)】
11nanovnah4

一寸見にくいですが、61kHz付近で共振しているようです。
 しかしながら、Qはかなり低いような感じです。

 

以下のアプリでスマホとの連携ができるようなので、これも試してみました。


NanoVNA WebApp
https://play.google.com/store/apps/details?id=net.lowreal.nanovnawebapp&hl=ja

更新日:2019年10月11日
サイズ:1.4M
インストール:5,000+
現在のバージョン:v1.4
Android 要件:7.0 以上
提供元:cho45
開発元:https://github.com/cho45/NanoVNA-Web-Client

 スマホ(Huawei P10にNanoVNA WebAppをインストールし、両端のコネクタがtype-CのOTG用USBケーブルでNanoVNA-H4に接続しました。


【(12)NanoVNA WebAppをインストールしたスマホをNanoVNA-H4に接続】
12nanovna-webappnanovnah4

 

【(13)NanoVNA WebAppの表示例(60kHz用バーアンテナ)】
13nanovna-webapp60khz


 表示グラフの読み方がまだよく理解できていませんが、60kHz付近で共振しているようです。
 横軸の周波数の数値は、下限が10kHzになっていますが、本当にここまで有効な測定データが得られているのかどうかはよく判りません。 40kHz程度まで?

 

【(14)NanoVN A WebAppの表示例(10kHz-900MHz 周波数)】
14nanovna-webapp10khz900mhz

 

【(15)NanoVNA WebAppの表示例(10kHz-900MHz スミス)】
15nanovna-webapp10khz900mhz


【(16)端末情報】
16


 
 簡単に触ってみた範囲では、特に問題はないように思われるので、ゆっくり使い方を勉強したいと思います。
 スミスチャートなどは、50年以上前に大学の講義で一寸聞いただけで、何の役に立つのかも覚えていません。
 頭の体操になりそうです。

 


【参考外部リンク】
About NanoVNA
https://nanovna.com/

NanoVNA-H4
https://www.switch-science.com/catalog/6406/

NanoVNA User Guide
https://cho45.github.io/NanoVNA-manual/

NanoVNA
2019/11/3 2020/6/24
http://www.jh4vaj.com/nanovna

 

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2020年7月 2日 (木)

VADASEに関係するかもしれない特許

 安いスマホで、一筆書きをすることを妄想しているのですが、中々難しいです。
 以前、以下の資料の中の「Huawei P10 and gestures with VADASE kinematic Carrier Phase only – L1」のページを見て、Huawei P10で一筆書きができるかもしれないと期待してしまいました。

  Performance analysis of GPS+Galileosmartphone raw measurements
  GSA, 30th may2018
  https://www.gsa.europa.eu/sites/default/files/expo/augusto_mazzoni_la_sapienza.pdf

 たまたま、秋葉原でHuawei P10の中古品を見かけたので衝動買いしたのですが、実際にどのようにすれば一筆書きができるのか判りません。
 上記資料では、VADASE(Variometric Approach for Displacement Analysis Stand-alone Engine)というソフトを使っているようです。
 VADASEの技術の詳細は判りませんが、搬送波の位相データが出力できるスマホがあればL1だけで高精度(数cm)の変位測定ができるようです。
 絶対座標ではなく、変位を測定するもののようですが、一筆書きであれば絶対座標は不要なので、問題ない筈です。
 VADASEに対応するようなアプリがどこかに転がっていないかと思って探してみましたが、見つけることができませんでした。
 上記資料には、VADASEは特許化された技術であるようなことが書いてあるので、これが関係しているのかもしれません。

 2周波数スマホであれば、簡単に高精度が得られそうですが、価格が5~10万円もするので、遊び用に一寸買ってみるという訳にはいきません。

 VADASEの新しい情報がないかと思って久しぶりに探してみたら、以下の資料を見かけました。

  Validation of GNSS Variometric Web Engine: a New Tool for GNSS Community
  Presentation (PDF Available) · July 2019
https://www.researchgate.net/publication/334770327_Validation_of_GNSS_Variometric_Web_Engine_a_New_Tool_for_GNSS_Community
https://www.researchgate.net/profile/Augusto_Mazzoni/publication/334770327_Validation_of_GNSS_Variometric_Web_Engine_a_New_Tool_for_GNSS_Community/links/5d404a5f299bf1995b57bfc7/Validation-of-GNSS-Variometric-Web-Engine-a-New-Tool-for-GNSS-Community.pdf

 かなり詳しく書いてあるようですが、基礎知識がないので大雑把なことしか理解できません。
興味が惹かれた箇所をピックアップしてみました。

(抜粋)
--------------------------------
A patented idea
Since June 2010 VADASE idea was protected by a patent pending, thanks to the support of our University (patent released in 2014)
--------------------------------
GNSS Variometric Web Engine
www.gnssvariometricengine.com
Gnss-variometric-web-engine

--------------------------------
File format
RINEX 3.xx Navigation and Observation
1 Hz rate
Compliant with with Android Raw GNSS Measurements
--------------------------------
Conclusions
GNSS Variometric Web Engine is a freely available tool
--------------------------------

 ざっと見た感じでは、"GNSS Variometric Web Engine"は、"RINEX 3.xx Navigation and Observation"を入力すれば、3次元の速度データを出力してくれる無料のツールのようです。
 使い方はよく判りませんが、無料ということであれば一寸触ってみようと思ったのですが、当方がアクセスしたときには、「このページを表示できません」というエラーが出て、先に進めませんでした。
 理由はよく分かりませんが、そのうち、再度トライしてみたいと思います。


 上記資料の中に特許の話が出ていたので、素人無線家の好奇心で調べてみました。
 検索ポイントは以下の通り。

[発明者候補]
 Augusto Mazzoni 
 Marco Fortunato
 Mattia Crespi
[出願人・権利者候補]
 University of Rome
[出願年候補]
 2010
[発行年候補]
 2014


下記の特許が近そうです。
 文献の著者と発明者は完全には一致していませんが、割とよくあります。

IT1406752B1
Sistema di misura di movimenti in tempo reale, in particolare di movimenti cosismici e di vibrazioni di strutture
https://patents.google.com/patent/IT1406752B1/it

Inventor
 Gabriele Colosimo
 Mattia Giovanni Crespi
 Augusto Mazzoni

 2010-06-14 Application filed by Univ Roma
 2014-03-07 Publication of IT1406752B1


 イタリア語は読めないので、対応日本出願を見てみました。

--------------------------------------------------
特表2013-534623
グローバル・ナビゲーション衛星システム-GNSS及び/又は擬似衛星に基づく構造物の地震動又は振動を測定するシステム
【特許請求の範囲】
【請求項1】
リアルタイムで、グローバル・ナビゲーション衛星システム-GNSSに基づいてセンチメートル単位の正確性で地震動又は構造物の振動を計測する方法であって、受信手段及び1Hz以上のサンプリング周波数におけるGNSS位相観測のための手段を備える受信機(r)、無線通信によってブロードキャストされる補正データを受信する手段、前記観測を処理する手段、以下の情報を貯蔵する記憶手段による方法であり、前記情報とは:
-前記受信機の位置の複数の参照座標(reference coordinates)、
-リアルタイムでの無線通信によってブロードキャストされる補正データであって、少なくとも複数の位置推算表(ephemerides)、複数のクロック補正値、及び電離圏モデルを含む、ブロードキャストされる補正データ、
-複数の処理結果であり、;
当該方法は以下のステップを有する:
-リアルタイムでの、少なくとも4つのGNSS源からの一対のGNSS位相観測値の受信と決定、及び、無線通信によりブロードキャストされた補正データの受信をすること、
-1Hz以上のサンプリング周波数の連続的な時点(t,t+1)において受信される一対の前記位相観測値のための時間内位相差(phase difference in time)の計算をすることであり、位相観測値の各対は前記複数のGNSS源の各々から来る、
-バリオメータ位相式による前記時間内位相差の各々の表現をすることであって、該表現は、少なくとも4つのバリオメータ位相式の系を定義するためであり、各式は、位相観測値の各対のためのものであって、4つの未知数を含み、該未知数は、
-前記連続的な時点(t,t+1)の間に生じる三次元の変位の3つのデカルト成分(Cartesian components)、
-前記連続的な時点(t,t+1)の間に生じる前記受信機のクロック・エラーの変化、
であり、
-各バリオメータ位相式の重みづけ要素の計算をすること、
-最小二乗法推定により、前記各4つの未知数に関し、少なくとも4つのバリオメータ位相式の系を解くこと。
--------------------------------------------------

 技術的内容は良く理解できませんが、位相情報から変位を求めているような雰囲気はします。


対応米国出願
US20130090858A1
System for measuring coseismic movements or vibrations of structures based on global navigation satellite systems-gnss and/or pseudolites
https://patents.google.com/patent/US20130090858A1/en


 現時点では登録になっているのはイタリアだけのようですが、そのうち他の国でも登録になるかもしれません。なお、日本出願は拒絶確定のようです。

  なお、網羅的に調べた訳ではないので、ほかに関係しそうな特許が存在している可能性があります。

 権利関係は原本を見ないと確認できない場合があるので、確認が必要な場合は公的な資格を有する専門家に依頼するのが間違いないかもしれません。


 Huawei P10で一筆書きができるようなアプリが出てくるとうれしいのですが・・・

 


【関連内部リンク】
2019年6月26日 (水)
HUAWEI P10のGPS RAWデータで一筆書きが可能!?
http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2019/06/post-32ef4d.html

2019年6月29日 (土)
5システム&高精度測位対応のHuawei P10を買いました
http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2019/06/post-3deee5.html



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