2018年11月16日 (金)

300φ88tのループアンテナとSDRPlay RSP2でBPC(68.5kHz)を受信

 NICTの資料によれば、長波帯の標準周波数報時局は色々あるようですが、JJY(40kHz,60kHz)以外の局で聞いたことがあるのはBPC(68.5kHz)しかありません。

  トップページ > Q&A及び資料・データ > 資料室 > 世界の標準周波数報時局
  長波帯の標準周波数報時局
  http://jjy.nict.go.jp/QandA/reference/hflfstation.html

   下記サイトに記載のBPCのサービスエリアを見ると、西日本がどうにか含まれています。

  低频时码授时
  http://www.ntsc.ac.cn/kxcb/kpcg/shijian/201209/t20120921_3648658.html

(地図は上記URLから抜粋引用)Bpc_service_area_w020120921338027_2

  BPCは、以前44ターンのループアンテナを使っていたときに、どうにか受信したことがありますが、88ターンでは少しは改善されているかもしれないということで受信してみました。
  今回は、旅行先での使用テストの準備として、7インチの中華PAD (Android/Windows)を使用しました。

 受信環境は以下の通りです。
  QTH:PM95
  アンテナ:自作300φ88ターンのループアンテナ(非同調)
  受信機:SDRPlay RSP2 (高インピーダンス平衡入力)
  PC:Ployer momo8w (Windows 10モード)
    受信ソフト:SDRuno

グリッドロケータ計算
http://knd.sakura.ne.jp/mxn/tools/gl/gl/index.html

【BPC(68.5kHz)受信中】

 今までよりも聞こえるようになった気がしますが、受信レベルは電波伝播の状況が大きく影響するので、本当にアンテナの効果なのかどいうかはよく判りません。

 とりあえずこれで旅行先で長波の受信ができそうです。

【参考外部リンク】
  百度文库>专业资料>工程科技>信息与通信
  BPC电波授时编码详细格式
 (BPC Radio Wave Time Service Coding Detailed Format)
    https://wenku.baidu.com/view/803050651ed9ad51f01df20f.html

 機械翻訳でざっと見た感じでは、復号に要する時間を短縮するために、従来とは異なるコーディングを行っているようです。
 なお、2011年の情報なので、現在のシステムに対応しているかどうかは判りません。

【2018.11.20追記】
 百度文库のBPCフォーマットに関する書き込みで引用されていた発明は、CN1667528Aかも?

  CN1667528A - 电波授时时间编码- Google Patents
  https://patents.google.com/patent/CN1667528A/zh

  Electric wave time transmission time encoding
  https://patents.google.com/patent/CN1667528A/en

  中国特許公開公報 CN1667528A  https://patentimages.storage.googleapis.com/69/9e/f7/74fda0cc1c536d/CN1667528A.pdf

 百度文库に書き込まれていた「概要」とCN1667528Aに記載の「概要」の文章は同一ですが、同じ概要を複数の特許出願明細書で使用することは珍しいことではないので、本当に対応しているかどうかは不明です。
  なお、CN1667528Aはみなし取り下げ(Deemed withdrawal)となっています。

【百度(左)とCN1667528A(右)】
Bpcpat

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2018年11月13日 (火)

88ターンループアンテナとSDRPlay RSP2で見た1~30kHzの様子

 以前、 意味も分からずにEclipseMob用アンテナの構造を真似て、中点接地型のループアンテナを作ったことがあります。 
 オリジナルの構造は、二つの100ターンのコイルを直列に接続して200ターンとし、接続中点から接地用のタップを引き出して、3線で受信機と接続するものでした。
 200ターンもコイルを巻く元気はないので、そのときは超手抜きで22ターン+22ターンで44ターンとして、中点タップを引き出しました。
 後で考えてみると、受信機側の入力段が一寸変わっていて、正負2電源の差動アンプだったので、このような配線が必要だったようです。
  44ターンでもある程度は受信できましたが、巻き数を増やしたらもう少し改善されるのではないかと思ってコイルを巻き足してみました。
 現在使用しているループアンテナは100円ハンガーの300φのフレームの溝の部分に長さ20mのポリウレタン銅線を繋いで巻いたものですが、20mで約22ターンになります。
 したがって、現状は40m分の銅線を巻いていることになります。
 ハンガーのフレームの溝の部分には、あまり沢山の銅線は巻けないようなので、今回は40m分の銅線を追加して、全体で88ターンにすることにしました。

 作業自体は単純ですが、0.32mmの銅線というのは結構細いので、スプールから繰り出す際に、引っ掛かかったり捻じれそうになるので注意が必要です。
 中点タップは不要なので、接地ラインの配線は切断してコイルの両端にフィーダ線を配線しました。

30088turn_loop_ant_1

 赤が巻き初めで、黄色が巻き終わりです。
 フィーダ線自体は3線のままですが、真ん中の線は直流的にはフロート状態です。高周波的には何か影響があるかかもしれませんが、交換が面倒なのでそのまま放置です。

 フィーダ経由で88ターンのループアンテナのインダクタンスを測ってみたら、約5.5mHでした。

30088turn_loop_ant_2

 44ターンでは約1.3mHだったので、かなり大きな値になっています。

 とりあえず、使ってみました。

【88ターンループアンテナとSDRPlay RSP2で見た1~30kHzの様子】
130khz_sdrplay_rsp2


 10kHz付近に対称的に側波帯信号(?)の周波数が変化する不思議な信号が見えていますが、これは何でしょうか?
 この辺の周波数には、結構正体不明の信号(スイッチングレギュレータのスプリアス?)が出没するみたいです。

 なお、JJY(40kHz,60kHz)とBPC(68.5kHz)を聞いた感じでは、受信状態が若干改善されたような気がしますが、88ターンと44ターンを短時間で切り換えて受信した訳ではないので、正確なところはよく判りません。

 雰囲気的には、信号レベルは上がったけれども、ノイズレベルも上がったという感じです。

【関連内部リンク】
2018年9月21日 (金)
長波用ループアンテナ(300φ44ターン)を作ってみました
http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2018/09/30044-085b.html

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2018年10月 7日 (日)

データ受信モジュールWMF-R08(309.7MHz)FSKテスト

  先日、310MHz帯の送信モジュールAFW-J23の特価品を買って動作させてみたら、一応FSK動作は確認できました。
 送信モジュールだけでは、実際の制御には応用しにくいので、受信モジュールもあると便利です。
 AFW-J23に対応するかどうか不明ですが、"Data Receiving Module WMF-R08"というものもあるようなので、追加で買ってきました。

【WMF-R08】
Data_receiving_module_wmfr08_1

Data_receiving_module_wmfr08_2

Data_receiving_module_wmfr08_3

Data_receiving_module_wmfr08_4


 WMF-R08の仕様は不明ですが、店のサイトに参考用として紹介されていたWMF-R07とモデル名が似ているので、多分これの後継モデルか派生モデルであろうという希望的観測をしました。

 先に買った送信モジュールAFW-J23はバラックセットのままでは使いにくいので、3V用単4電池ホルダの裏側に、送信モジュールとマイクロスイッチを貼り付けて、簡易的にFSK信号を送信できるようにしました。

【FSK送信セット】
Fsk_transmitter_1

Fsk_transmitter_2


  最初にFSK送信セット単体の動作を確認しました。
 微弱無線局なので周波数カウンタで、送信周波数を確認するのは難しいように思われましたが、Victor VC2000で測定してみました。
 AFW-J23には外部アンテナ用の出力端子はないので、基板上に銅箔パターンで形成されたアンテナに直接プローブを接触させて測定しました。

【Victor VC200に表示されたFSK(High)周波数】
Frequency_counter_victor_vc2000


  7桁で表示させましたが、信号レベル不足のため下位2桁の数値は安定しなかったので、信頼できるのは309.73MHzまでです。
 なお、SDRPlayで受信した場合は、信号自体は10m程度離れても確認出来ました。

 次に、AFW-J23とWMF-R08との組み合わせで実験してみました。
 WMF-R08の電源端子に約5Vを供給し、データ端子の出力波形をオシロ(Wittig Technologies Model No.:22-300)でチェックしました。

【AFW-J23とWMF-R08との組み合わせによるデータ伝送波形】

  送信モジュール(AFW-J23)と受信モジュール(WMF-R08)がかなり近い場合には、キーのオンオフに対応した出力波形が得られました。
 しかしながら、数十cm離れると受信不能になりました。
  送信側と受信側の両方のモジュールは無調整のままで、受信アンテナも10cm程度のビニール線を接続しただけだったので、正常な動作環境ではなかったのかもしれません。
 受信モジュールにアンテナを接続し、送信側と受信側のモジュールを調整すれば改善されるのかもしれませんが、全く別の原因かもしれません。
 購入した状態のままで、実用的に使うのは難しいかもしれません。

 とりあえずデータの伝送が可能であることは確認できたので、送信モジュール(AFW-J23のデータ入力端子にバイナリデータを供給すれば、任意フォーマットのデータが伝送できるかもしれません。

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2018年10月 2日 (火)

40kHz同調型ループアンテナ

 先日、自作の長波用300φループアンテナの巻き数を、10ターンから44ターンに増やしたら、JJY(40kHz)を受信したときの信号強度がSメータの表示で2程度上がりました。

  EclipseMob用ループアンテナのように200ターン巻けば、更に受信特性が改善されるのかもしれまませんが、そこまでの元気はありません。
 現在使用しているループアンテナは非同調型ですが、40kHz同調型にすれば、それ程手間を掛けずに受信特性を改善できるかもしれないと思って試してみました。

 フィーダ経由で測定した44ターンのループアンテナのインダクタンスは1.288mHだったので、共振周波数が40kHzになるような容量のコンデンサを並列に接続すればいい筈です。

 以下の計算サイトを利用して、必要な容量を計算してみました。

  LC共振周波数の計算
  http://crystal-set.com/calc/frequency_resonance_lc.php

  共振周波数から素子の値を算出する
  共振周波数 :40kHz
    定義する素子の値  コイルのインダクタンス : 1.288mH
    必要な容量    12.291nF

  コンデンサの容量は判りましたが、このような容量のコンデンサは存在しないので、既存のコンデンサを組み合わせる必要があります。
 色々な値27の組み合わせがあると思いますが、当方は以下の組み合わせで、12.291nFnに近い値12.27nFを構成しました。

  12.0nF+0.27nF=12.27nF

 使用したのは、ポリエステルフィルムコンデンサ 耐圧60V J級(±5%)です。
 この容量から共振周波数を逆算すると、40.035 kHzとなります。
 ズレは0.1%以下なので多分問題ないでしょう。

 本来は、共振コンデンサはアンテナの直近に取り付けるべきなのでしょうが、手抜きでチューナ(SDRPlay RSP2)の高インピーダンス入力端子(Hi-Z port)に並列に接続しました。
 非同調と40kHz同調を簡単に切り替えられるように、6Pスイッチでコンデンサをオンオフできるようにしました。

【非同調/40kHz同調切り換え部】
40khz_1

40khz_2


 実験結果は以下の通りです。

【非同調/40kHz同調切り換え時のSDRuno画面】
40khzsdruno
(画像左クリックで拡大表示)

 40kHz同調時には、ノイズ分布の中心が40kHz付近に移動しているので、共振はしているようです。
 JJYのSが1程度上がっているので、少しは効果がありました。
 コンデンサを2個追加しただけなので、こんなもんでしょうか。
 なお、Sメータの値は改善されていますが、タイムコードをCWモードで受信したときのトーンの感じでは、受信状態の改善はあまり判りませんでした。

【関連内部リンク】
2018年9月15日 (土)
WWVB(60kHz)受信用の公認(?)ループアンテナ(200ターン)
http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2018/09/wwvb60khz200-11.html 

2018年9月21日 (金)
長波用ループアンテナ(300φ44ターン)を作ってみました
http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2018/09/30044-085b.html

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2018年9月24日 (月)

データ送信モジュールAFW-J23(309.7MHz)FSKテスト

  サトー電気の特価品紹介のページを見ていたら、以下の商品が目に留まりました。

  サトー電気 
  http://www.maroon.dti.ne.jp/satodenki/index.html

  特価品紹介のページ
  http://www.maroon.dti.ne.jp/satodenki/bargain00.html

  Data Transmitting Module
  MITSUMI AFW-J23  ¥300+消費税

 データシートには以下のように書いてあります。

  AFW-J23
  http://www.maroon.dti.ne.jp/satodenki2/junk/afw-j23.pdf

  FEATURES(抜粋)
   310MHz band use. Can be catching electronic weak wave. (FSK system)  

    SPECIFICATIONS(抜粋)
   Transmitting Frequency 309.700MHz(typ.)
      Transmitting Power 54dBμ/m(max)   3-meter system is adopted.

  AFW-J23
  http://www.maroon.dti.ne.jp/satodenki2/junk/afw-j23.pdf

  このモジュールは3m法が適用されているので微弱無線局の扱いのようです。

  微弱無線局の規定
  http://www.tele.soumu.go.jp/j/ref/material/rule/

  たくさん使われている微弱無線機器
  http://www.circuitdesign.jp/jp/technical/technical_pdf/bijaku.pdf.PDF

 以前、キーレスエントリのことを調べたときに、300MHz付近の信号はどのようなものかと思って、発振器を自作しようとしたことがあるのですが、結構面倒そうだし、下手に作ると3m法違反になる可能性があるので、そのままになっていました。

 このモジュールなら完成品で\300というのは格安ですし、MITSUMIなら品質も問題ないであろうということで、実験用に買ってみました。

【AFW-J23】
Data_transmitting_module_afwj23_1

Data_transmitting_module_afwj23_2

Data_transmitting_module_afwj23_3



 未使用品ですが、基本的にこの種の製品はジャンク扱いで、動いたらラッキーという性質の製品なので、とりあえず動くかどうか確認してみました。

 AFW-J23のピン配置は以下のようになっていました。
  アンテナ端子はありません。

    1. GND
    2. + (3V)
    3. STROBE
    4. DATA INPUT

Pin_assignment

 正常に動作していれば、309.7MHz付近で信号が検出できるはずなので、以下の仕掛けで受信してみました。

  データ送信モジュール:Mitsumi AFW-J23(3m法適用)
  受信アンテナ:1.5m長ホイップ(室外)
  受信機:SDRPlay RSP2 
    表示アプリ:SDRuno
    PC:ThinkPad X230 (Windows 7)

 とりあえず、pin1(GND)とpin2(+3V)との間に3Vを加えてみました。信号は発生していないようです。
 次に、ストローブ端子に3Vを加えてみました。309.73MHz付近に、新しく信号が出てきました。
 次に、ストローブ端子に電圧を加えずに、データ端子に3Vを加えましたが、出力はありません。
 次に、ストローブ端子とデータ端子の両方に3Vを加えると309.73MHzの信号が出力されました。
  この段階で搬送波が出されていることが確認できたので、次にFSK動作をチェックして見ました。

 データシートの波形図から想像すると、本来は、最初にストローブ信号を供給し、100ms以降にH/Lデータを入力するようになっていますが、以下のような超手抜きの方法でチェックしました。

 +3V端子とストローブ端子に同時に3Vを供給し、データ端子を電信用の電鍵のオンで接地しました。

【FW-J23(309.7MHz)FSKテスト】

 電鍵が押されていないときはデータが”H"で周波数は約309.73MHzで、電鍵が押されているときはデータが”L"で周波数は約309.66MHzで、約7kHzの周波数シフトになっていました。

 電鍵出力の代わりにバイナリデータを供給してやれば、短距離のデータ送信が可能になるかもしれません。

【蛇足】
  SDRでは、信号処理の遅れのために電鍵操作とモニター音(サイドトーン)に時間差が生じて非常に打ちにくいです。

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2018年9月23日 (日)

韓ドラ「ファントム」にIC-R6が出てきました

 スカパーで韓国ドラマ「ファントム」を見ていたら、盗聴波傍受用の広帯域ハンディレシーバーが出てきました。

【「ファントム」に出てきた広帯域ハンディレシーバー】
Icr6_1

Icr6_2

Icr6_3

 アンテナにはICOMと書いてあるし、ケースにはIC-R6と書いてあるように見えます。

 現在エアバンド受信用に使用しているIC-R5と外観はそっくりです。

【IC-R5】
Icr5

 海内のドラマで、時々日本メーカーの通信機が出てくることがありますが、一寸IC-R6のロゴが気になります。

  下記の記事で使っているIC-R6の"R6"の文字は、普通に読めます。

  ラジオライフ.com
  https://radiolife.com/tips/2051/

 ところが、ドラマのIC-R6のロゴを拡大してみると、IC-RGのように読めないこともありません。
【拡大ロゴ】
Icr6_4

Icr6_5

 同一モデルでも国によってモデル名が異なることもあるので、念のために"IC-RG"で検索してみましたが、関係しそうな情報は見当たりませんでした。
 多分、印刷が薄くなって”6”が”G”のように見えたのかもしれません。

 話は飛びますが、このドラマの脚本家は、「シグナル」と「スリーデイズ~愛と正義~」も担当したようです。
 偶然ですが、この二つのドラマも当ブログのネタになっています。

  2018年6月 5日 (火)
  映画/ドラマ「Frequency」,「시그널」,「シグナル」に出てきた無線機
  http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2018/06/frequency-0867.html

  2015年12月18日 (金)
  韓ドラに出てきた防EMP(?)の腕時計
  http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2015/12/emp-4cf0.html

 この脚本家さんは、高周波系のお話が好みなのかもしれません。

【参考外部リンク】
 韓国ドラマ「ファントム」
 http://www.asiadramatictv.com/lineup/SO0000008320/

 Phantom (TV series)
 https://en.wikipedia.org/wiki/Phantom_(TV_series)

 유령(드라마)
 https://namu.wiki/w/%EC%9C%A0%EB%A0%B9(%EB%93%9C%EB%9D%BC%EB%A7%88))

 유령 1회 무료보기-SBS ALL VOD
 http://allvod.sbs.co.kr/allvod/vodEndPage.do?mdaId=22000081422
  (4本のCMの後に第1話の本編が流れます)

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2018年9月22日 (土)

110kHz付近で見えた一寸不思議な信号

  SDRPlay RSP2で長波のウォーターフォールを眺めていたら、110kHz付近に一寸挙動が変な信号が見えました。

【110kHz付近のSDRunoの表示画面】(左クリックで拡大表示)
Strange_signal_near_110khz

 周波数やレベルは安定していますが、約55秒の周期で約5秒間だけ1kHzほど上側にシフトします。
 また、シフト期間では、サイドバンドのような複数のスペクトルが見えます。

 100kHz付近の信号としては、無線航行用の信号が知られていますが、電波利用ホームページで調べてみると、国内では110kHz以上では配分されていないようです。

  電波利用ホームページ
  周波数割当計画の検索
  http://www.tele.soumu.go.jp/cgi-bin/warisearch.cgi?FLOW=80&HZ=2&TTIP=&WFLOW=117600&WHZ=1&BLOK=2

 110-112kHzには、「固定」と「海上移動」が割り当てられているようですが、今回の信号の変化はあまり見たことがないようなパターンです。

  実際の製品で110kHz付近を使用しているものをFCCのサイトで調べてみると、Qi等の無線充電(無線給電)関係のものが多いようです。

  FCC ID
  110 kHz to 205 kHz Wireless Frequency Explorer
  https://fccid.io/frequency-explorer.php?lower=0.11&upper=0.205

 Qiのワイヤレスチャージャは自宅にもありますが、下記の動画のように、負荷の状態に応じて周波数が大幅に変化するので今回のパターンとは異なっています。

 
 無線給電以外にも、以下の資料に記載されているような、110kHzを使ったスイッチングレギュレータがあるようですが、周波数が固定なので、これも今回のものとはパターンが異なります。

  110 kHz Switching Voltage Regulators
  https://www.mouser.com/Semiconductors/Power-Management-ICs/Voltage-Regulators-Voltage-Controllers/Switching-Voltage-Regulators/_/N-668jt?P=1yyilgi

 今回の信号の場合には、一日中連続して安定したレベルで受信できているので、比較的近くの信号源からの信号を直接波で受信しているような感じがしますが、何が信号源なのか想像がつきません。
 
 タブレット(momo8w)にSDRPlay RSP2とループアンテナを接続すれば、移動しながら長波帯の受信が可能なので、気が向いたらFox Huntingをやるかもしれません。

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2018年9月21日 (金)

長波用ループアンテナ(300φ44ターン)を作ってみました

  EclipseMobプロジェクト用アンテナねたの続きです。
 このプロジェクトでは、WWVB(60kHz)の受信用に、以下の資料に記載されたループアンテナが提供されたようです。

    EclipseMob Antenna Instructions
    http://eng.umb.edu/~eclipsemob/index.php/homepage/build/117-eclipsemob-antenna-instructions

 コンテナボックスに28AWGのワイヤを200回巻いたものとなっています。
 仕掛けは簡単ですが、サイズが結構大きいです。

 現在、当方は長波受信用に自作の300φ10ターンのループアンテナを使っていますが、JJY(40kHz/60kHz)は聞こえたり、聞こえなかったりという感じです。

 EclipseMobのループアンテナを真似れば、少しは受信特性が改善されるではないかと思って真似て作ってみることにしました。
 デッドコピーして、コンテナボックスに200ターンというのは、一寸しんどいです。
 また、アンテナの接続中点(中性点?)が接地されていますが、これは普通のループアンテナとは異なっています。
 理由はよく判りませんが、何かのご利益があるかもしれないので、これは真似することにしました。
 公式受信機の入力回路が正負2電源の差動アンプなので、アンテナ側の基準電位を固定するため?

 以下の資料によれば、EclipseMobのループアンテナでは、100ターンづつ分割巻にして、各巻き線の束の間に約1.75インチ(約4.4cm)の間隔を設ける必要があるようです、

  EclipseMob Forum
  http://eng.umb.edu/~eclipsemob/forum/viewtopic.php?f=2&t=3568
(以下、上記URLから抜粋引用)
-----------------------------------------
Thank you for your interest in the EclipseMob project! The box we are using is about 3.5 inches tall, and there are about 1.75 inches between the centers of the two cord hooks used to hold the wire. As long as you end up with roughly similar dimensions and 100 turns of wire for each winding, you should be ok. Let us know if you have any more questions!
-----------------------------------------

 分割巻きにするとアンテナのサイズが大きくなって、ベランダに設置すると目立つので、これはパスすることにしました。

 「なるべく手を抜いて、そこそこの効果を」というのが当方の方針なので、部分的に真似ることにしました。
 使用する線材に関しては、EclipseMobの写真にあるようなスプールに巻かれたタイプは、適当な長さのワイヤを入手するのが面倒そうなので、長さ20m、外径0.32mmのワイヤを2本直列にして40mのワイヤとして使うことにしました。
 EclipseMobのアンテナでは、コイルが分割巻になっていますが、手抜きで、100円ショップの300φハンガーの環状フレームに、40mのワイヤを重ねて巻くことにしました。
 300φハンガーのコイルを巻く部分の直径は285mmなので、単純計算では巻き数は約44ターンになります。
  200ターンの20%程度しかありませんが、現在のアンテナの10ターンの4倍あるので、ある程度の改善はできるかもしれません。

 主要使用材料は以下の通りです。

【100円ハンガー】
01100

【2UEW/ポリウレタン銅線】(外径:0.32mm 、長さ:20m)@250円
022uew


 

 作成手順は以下の通りです。

【ハンガーから巻枠用フレームを分離】
03

【ピンチ吊り下げ用フックの外側脚にニッパで切れ込みを入れる】
04


【3線フィーダをフレームの外周に取り付ける】
05


【フィーダとワイヤを半田付けする】
06


【フックの切れ目を通してワイヤをフレームの溝の中に押し込む】
07


【ワイヤを巻く】
08


【44ターン巻いてフィーダと半田付けする】
0944


【インダクタンス測定:44ターンで1.276mH】
10441276mh

 フィーダ経由で測定したループアンテナのインダクタンスは以下の通りでした。

第1ワイヤの巻き始めー接続中点-第2ワイヤの巻き終わり
 │←    0.331mH   →│←    0.279mH   →│
 │←               1.276mH           →│

 正の相互誘導ありのインダクタンス合成なので、単純加算にならないのですが、一寸不思議な感じがします。

  なお、測定に使用したELC-100の端子短絡時のオフセットはマイナス0.012mHだったので、表示されている1.276mHの実際の値は1.288(=1.276+0.012)mHです。

【ワイヤ固定用のゴムストッパを押し込んで出来上がり】
11


  ループアンテナとSDRPlay RSP2の平衡型高インピーダンス端子(Hi-Zポート)を3線フィーダで接続して使ってみました。

【SDRPlay RSP2 High-Z Port】
12sdrplay_rsp2_highz_port
https://www.sdrplay.com/wp-content/uploads/2016/12/161201HighZPortGuidev2.pdf


13sdrplay_rsp2_highz_port



  今まで使っていた10ターンのものと、今回作った44ターンのループアンテナをJJY(40kHz)で聞き比べてみました。

【10ターンと44ターンのループアンテナの比較】

 二つのループアンテナは、ほぼ同じ高さで40cm程度の間隔を空けて配置しました。
 前半に聞こえるのが10ターンアンテナで、後半に聞こえるのが44ターンアンテナです。
 JJYの受信レベルは状況に応じて大幅に変化しますが、今回の場合は、10ターンでS2程度だったものが44ターンではS4程度に改善されました。
 600円程度の費用でSが二つ上がるなら、コストパフォーマンスは結構良いかもしれません。
 3線フィーダは、ジャンク箱に転がっていたフラットケーブルを引き裂いて作ったので0円です。
 なお、3線フィーダの接地線を接続したり外してみたりしてみましたが、変化は感じられませんでした。
 受信機の入力回路が正負2電源の差動アンプでない場合には、意味がないのかもしれません。

 

【関連内部リンク】
2018年4月23日 (月)
100円ハンガーで300φ10Tのループアンテナ
http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2018/04/10030010t-4c02.html

2018年9月15日 (土)
WWVB(60kHz)受信用の公認(?)ループアンテナ(200ターン)
http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2018/09/wwvb60khz200-11.html

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2018年9月15日 (土)

WWVB(60kHz)受信用の公認(?)ループアンテナ(200ターン)

 現在、JJY受信用のアンテナとして、自作の300φ10ターンのループアンテナや、40/60kH同調形のバーアンテナを使用していますが、受信状態があまり良くありません。
 アンテナは、鉄筋コンクリートの二棟の建物の間に挟まれた2Fのベランダに設置しているので、受信環境はかなり悪いです。
 アンテナを交換すれば少しは改善されるのではないかと思って、実績があって簡単に作れるものがないか探していたら、一寸面白そうなアンテナを見かけました。

    EclipseMob Antenna Instructions
    http://eng.umb.edu/~eclipsemob/index.php/homepage/build/117-eclipsemob-antenna-instructions

【EclipseMob用アンテナ】(上記URLから抜粋引用)
Eclipsemob_antenna_and_receiver

  アンテナの作り方が非常に詳しく説明されています。
  使用部品(抜粋)は以下のようになっています。

    Component Quantity
    28 AWG Magnet Wire ~ 800 - 1000 ft
    Antenna Winding Form ~ 10 - 12" square

  1000フィート(約300m)というと結構な長さです。
 "two 100 turn loops"と書いてあるので、コンテナボックスの周囲にコイルを200回巻く必要があるようです。
 単純作業ですが時間がかかりそうです。
 巻き数から想像するとかなり低い周波数に対応していると思われますが、この資料だけでは具体的な周波数がわかりません。

 資料の一番上に”EclipseMob”と書いてあったので、これを調べてみました。
  Eclipse=「食(蝕)」、Mob=「大衆、群衆etc.」

  EclipseMob
  http://eng.umb.edu/~eclipsemob/

 EclipseMobについては、以下のような説明がありました。
  "EclipseMob is a collaborative effort to conduct a crowdsourced measurement of low-frequency radio wave propagation during the August 2017 solar eclipse."
【Google翻訳】EclipseMobは、2017年8月の日食中の低周波電波伝搬のクラウドソース測定を行う共同作業です。

 去年(2017)に米国で日食(Solar Eclipse)が観測された際に、日食が電離層に与える影響を調査するために、WWVB(60kHz)の信号を市民レベルで複数個所で受信し、受信データをスマホ経由でアップロードするようなシステムを構築したようです。

 上記EclipseMobのサイトを見ると色々な情報が書いてありました。
 なお、今回のイベントは終了しているので、大部分の情報は過去のものとなります。

EclipseMob
http://eng.umb.edu/~eclipsemob/

・Build
・・Installing Switches
・・Antenna Alignment Instructions
・・Hacks, Tweaks, and Adjustments
・・EclipseMob Antenna Instructions (ループアンテナの作り方)
・・How to Order Parts for Receiver and Antenna Kit
・・Version 2 Receiver Instructions (受信機の作り方)
・Learn
・Share
・Experiment
・・If you're using another receiver (60kHz→18.2kHz変換の説明あり)
・・The EclipseMob Experiment: Instructions
・・Using the EclipseMob App to Test Your Receiver (アプリによる受信機のテスト方法)
・・EclipseMob Experiment Recordings and Privacy
・・What to do with your EclipseMob kit after the Solar Eclipse? (日食後の活用方法。2024年の日食の時に利用できる?)
・・About the Experiment
・・・History of EclipseMob
・・・The EclipseMob Project and why we care?
・・All About WWVB
・・NIST's WWVB Coverage Maps
・News & Events
・About Us
・Contact Us
・Resources
・EclipseMob App Updates

 全体の様子がぼんやりと判ってきましたが、信号の流れがよく判りません。

 受信機の回路ブロック図があったので、一寸眺めてみました。
 EclipseMob → Build → Version 2 Receiver Instructions
  http://eng.umb.edu/~eclipsemob/index.php/homepage/build/126-receiver-instructions-2

【EclipseMob受信機】(上記URLから抜粋引用)
Eclipsemob_reciver

【INA103】Low Noise, Low Distortion Instrumentation Amplifier
(http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina103.pdfから抜粋引用)
Eclipsemob_ina103

【AD633】Low Cost Analog Multiplier
(http://www.analog.com/en/products/ad633.html#product-overviewから抜粋引用)
Eclipsemob_ad633

  作り方については、写真付きで詳細な説明がありますが、動作の説明は少ないです。
 ブロック図からなんとなく信号の流れが判ってきましたが詳細な動作は判りません。

 下記の資料を見てやっと信号の流れが判りました。

   EclipseMob→Experiment→If you're using another receiver
   http://eng.umb.edu/~eclipsemob/index.php/homepage/experiment/143-if-you-re-using-another-receiver

 以下のような説明がありました。
  "In order to get a 60 kHz signal through the audio input passband of a phone (most phones have an antialiasing filter that cuts off at about 22 kHz), EclipseMob's receiver downconverts, using the phone to generate a 20.9 kHz local oscillator signal.  That signal is doubled in one multiplier and then fed into a second multiplier to convert down to 18.2 kHz, which we'll be able to detect with the phone.  Because of this setup, we'll be looking for WWVB on 18.2 kHz, and you won't be."

  文章では判り難いですが、ブロック図にすると信号の流れが見えやすいです。(入力アンプは省略)

       WWVB(60kHz)→Ant→mixer(mux2)→18.2kHz→Smartphone
                                           ↑41.8kHz
Smartphone(OSC 20.9kHz)→doubler(mux1)

 60kHzの信号を、スマホで発生させた20.9kHzの信号を2逓倍した41.8kHzの局発信号と混合して18.2kHzに低域変換し、音声帯域信号としてスマホに供給するようです。

 別の資料を探してみたら、以下の記事にも"official receiver"について書いてありました。

  ‘W’eird Signals: Listening in on the Eclipse
    August 15, 2017
    https://www.nist.gov/blogs/taking-measure/weird-signals-listening-eclipse
(以下、上記URLから抜粋引用))
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In the official receiver, the WWVB radio signal is picked up by the antenna and passed to the circuit, which shifts the signal down from 60 kHz to 18.2 kHz. Now in the audio band (roughly 20 Hz to 20 kHz), the frequency-shifted signal is fed to a smartphone via the headphone jack.
--------------------------------------
 

 EclipseMob用のアプリが提供されているようなので探してみたら、それらしいアプリがありました。
   
  EclipseMob - Google Play のアプリ
  2017/08/16
  https://play.google.com/store/apps/details?id=org.eclipsemob&hl=ja
(以下、上記URLから抜粋引用)
--------------------------------------
更新日:2017年8月16日
サイズ:4.2M
インストール:100+
現在のバージョン:1.1
Android 要件:4.0.3 以上
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 どのようなアプリなのかと思って、インストールしようとしたのですが、「このアプリはお使いのどの端末にも対応していません。」というメッセージが出てきました。

【EclipseMobアプリ】
Eclipsemob_application

 メインで使用しているスマホSH-01FはAndroid 4.4.2なので、要件は満たしているように思えますが、理由はよく判りません。
 アプリの提供は終了?

 EclipseMobは、かなり大がかりなプロジェクトだったようですが、結果はどうなったのか気になって調べてみました。

 EclipseMob(http://eng.umb.edu/~eclipsemob/)には、以下のように書いてありました。
  "EclipseMob has collected nearly 500 recordings from locations across the United States."

 以下の記事を見ると"EclipseMob supplied 150 DIY kits"と書いてあります。アプリのインストール数も”100+”となっているので、大体計算が合います。

  SAO/NASA ADS Physics Abstract Service
  EclipseMob: Results from a nation-wide citizen science experiment on the effects of the 2017 Solar Eclipse on Low-frequency (LF) Radio Propagation
  http://adsabs.harvard.edu/abs/2017AGUFMED34B..08L

 全体で500件のデータが集められたようなので、キット以外の受信手段で受信した人もかなりいたということでしょうか?

 観測結果に関する記事をかなり探してみたのですが、それらしい記事を見つけることができませんでした。
 一寸不思議だと思っていたら、その理由と思われることが、下記の資料(顛末記?)に書いてありました。

    HamSCI
    Crowdsourced Lessons Learned from the 2017 Solar Eclipse LF Exercise
    http://hamsci.org/sites/default/files/publications/2018_HamSCI/20180223_140_HamSCI2018_Liles_NQ6Z_Eclipse.pdf

 以下の記載がありました。

  "・problem with the app - receiver interface, extracting the signal has proven to be a challenging signal processing problem."

 教訓として、「手に負えなかったら助けを呼ぶ!」、「テスト、テスト、またテスト!」等が挙げられていました。
 自分も一寸耳が痛いかも・・・

 今回の観測結果を踏まえて、2020年と2024年用の改良版のインターフェースが検討されているようです。

  EclipseMob 2020/2024 Bluetooth-Based Kit for Crowdsourced Ionospheric Measurements
  https://fallmeeting.agu.org/2018/abstract/eclipsemob-2020-2024-bluetooth-based-kit-for-crowdsourced-ionospheric-measurements/
(以下、上記URLから引用)
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Abstract Body:
The first EclipseMob project was an effort to crowdsource a geographically widespread LF radio wave propagation measurement during the August 2017 solar eclipse. The path and visibility of the eclipse in relation to the United Sates provided an opportunity to study the time and location dependence of the ionospheric disturbance brought on by the total solar eclipse, an opportunity that will not arise again in the United States until the year 2024. 150 DIY receiver and antenna kits were distributed across the United States to hobbyist, students, educators and other citizen scientists. Unfortunately, a problem with the interface between the kit and the smartphone app prevented most kits from collecting usable data.

The smartphone-based receiver and center-tapped-loop antenna kits will be redesigned for the 2020 (South America, India) and 2024 (North America) solar eclipses; the kit will be designed to require minimal tool use and no soldering. Since smartphones are increasingly moving away from audio jacks, the receiver kit will contain a BLE Arduino board that provides A/D conversion and a local oscillator signal. The design will also include onboard test circuits for the participants to check if the kit has been assembled correctly. We will present details of the redesigned EclipseMob kit.
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  どうも、受信キットとスマホとの間のインターフェースが不調であったため、利用可能なデータを殆どの受信キットから収集することができなかったようです。
  "prevented most kits from collecting usable data." ということは。全滅という訳ではなくて、利用可能なデータもあったということなので、アンテナと受信機自体はOKだったと考えていいように思われます。

 60kHzの信号を音声帯域の18.2kHzに変換してケーブルでスマホで伝送するインターフェースだったようですが、音声帯域を使ったインターフェースは、動作条件(レベル、波形等)が結構クリチカルです。昔の話ですが、Kansas City Standardでは結構苦労しました。

 新しい受信キットでは、Arduinoボードを使用してA/D変換、局発信号発生を行って、Bluetoothでスマホに伝送するようです。

  1年以上前のイベントで使用されたループアンテナを元ネタにして、好奇心に任せてあちこち脇道に逸れて、話が拡散してしまいましたが、上記の各資料を見た範囲では、アンテナ自体には問題はないようなので、次に60kHz用ループアンテナ製作時の参考になるかもしれません。

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2018年9月 1日 (土)

60kHz付近で見えた天に昇る龍のような奇妙な信号

 SDRPlayで60kHzのJJYを受信していたら、SDRunoの"AUX SP"のウィンドウに、周波数がふらふら変動している二つの信号が表示されました。
  二頭の龍が絡み合いながら天に昇っているように見えないこともありません。

Weird_two_signals_drifting_near_60k

 周波数ドリフトのパターンとしては周波数安定度が悪い自励発信器の出力のような感じです。

 常時表示される訳ではなくて、たまにしか表示されません。
 二つの信号の周波数が独立してドリフトし途中で交差することもあり、また、周波数の変化の幅が最大でも数百Hz程度というのが不思議です。
 JJYの60.000kHzの真上(AUX SP画面では700Hz付近)を通過することもあるので、一寸邪魔です。
 何かのインバータからの漏洩信号のような気もしますが、正体はよく判りません。

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