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))
--------------------------------------
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
--------------------------------------

 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)
--------------------------------------
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.
--------------------------------------

  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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2018年8月31日 (金)

2036年の宇宙天気予報(?)

 ネットニュースで以下の記事を見かけました。

  朝日新聞デジタル
  宇宙天気予報、本格運用へ 国がAIを活用して9月にも
  2018年8月30日11時14分
  https://www.asahi.com/articles/ASL8Z2QYJL8ZULBJ003.html

 どんな感じになるのかと思っていたら、YouTubeのNICTchannelに2036年の宇宙天気予報のデモ動画がありました。

  宇宙天気予報
  NICTchannel 
  Published on Oct 1, 2017

 全体は長いですが、宇宙天気予報のデモは、1:00頃までです。
  9:45-10:15にAIの話が出てきます。

 趣味で無線をやっていると電波伝播が気になりますが、NICTのサイトには、関係しそうな情報もあります。

  予報 | 宇宙天気予報センター
  http://swc.nict.go.jp/forecast/

  HOME>予報> 電離圏領域
  http://swc.nict.go.jp/forecast/ionosphere.html

  HOME>現況・トレンド> スポラディックE層
  イオノゾンデによる日本上空のfoEs
  http://swc.nict.go.jp/trend/es.html

 昔は、JJY(短波)でモールスの「U」が聞こえると、受信機の前に張り付いていました。
 今は昔のような元気はありませんが、Esが発生しそうなときは、たまに50MHz(6m)を受信することがあります。
  昔は、オートワッチャ等という洒落たもの(高価なもの)は持っていなかったので、JR-60のダイヤルを50MHzから54MHzの間をエンドレスで往復させながら受信するという結構面倒な作業が必要でした。
 現在は、SDRPlayとSDRunoの組み合わせで、10MHz帯域を同時に受信できるので、どの周波数で出ているのかがすぐに分かります。
 また、ウォーターフォールの流れる時間を遅くすると、約1時間分の受信状態が表示できるので、過去のオンエア状態も簡単に把握できます。

 当方は殆ど電波は出しませんが、受信はしているので、電波伝播の状態が簡単に分かると便利です。
 以前、ブログパーツを貼っていたのですが、かなり前から調子が悪い(データが更新されない)ので取り外しました。
 久しぶりにブログパーツの提供元の以下のサイトを覗いてみたら、内容が更新されているようなので、別のブログパーツに置き換えてみました。
 
  Solar Data Banners & Widgets
  www.hamqsl.com/solar.html

Solar-Terrestrial Data

 

 地理的な問題があるので、日本での状況を推定するのは難しいような気がしますが、どちらかといえばアクセサリ的に置いているので、あまり問題はないでしょう。

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2018年8月26日 (日)

VLFで見えた鉛筆形状のウォーターフォール

  自作ループアンテナ+SDRPlay+SDRunoの組み合わせで、VLF帯を眺めていたら、20~40kHz付近で一寸奇妙なウォーターフォールのパターンが表示されました。

【SDRuno Waterfall】(画像を左クリックで拡大表示)
Pencilshaped_waterfall_1

Pencilshaped_waterfall_2

 最初は単一周波数の信号なのですが、時間の経過とともに二つの周波数に分かれ、下側と上側の両方に同時にスウィープしていきます。
  そして、ある程度時間が経過すると、周波数の変化が停止して、2本の平行線として表示されます。
 周波数が変化している期間は数秒間で、最終的な周波数の隔たりは数kHz程度のようです。
 なんとなく鉛筆の形状に似ているような気がします。
  なお、信号の強さが異なる複数の鉛筆パターンが表示されることがありますが、実際に複数組の信号が送信されているのか、あるいは、イメージや混変調の影響なのかはよく判りません。

 LFやVLFでは正体不明の信号や雑音がよく表示されますが、PCノイズだったり、エアコンや蛍光灯のインバータノイズだったり、Qi等の無線給電装置からの漏洩信号だったりすることが多いです。

 上記の鉛筆形状のウォーターフォールは、頻繁に出現する訳ではありませんが、1週間(総受信時間は1時間程度)で2~3回見かけたので、それ程珍しい信号ではないかもしれません。

 似たような信号の受信レポートがないかと思って探してみたら、YouTubeに一寸雰囲気が似ているパターンがありました。

  What Is This Weird Signal On 16.2 KHz VLF?? 
  KSN's Tech Topics   
  Published on Feb 2, 2018 
  https://www.youtube.com/watch?v=4flJaOYB1DU

162khz_youtube


  周波数とパターンが少し違いますが、似ているといえば似ているような気が・・・

 動画の説明では、結局正体はよく判らないということのようです。

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2018年8月19日 (日)

JJY(60kHz)用バーアンテナを両周波数用/屋外用に改造

  自作のループアンテナとSDRPlay RSP2の組み合わせで、時々JJY(40kHz/60kHz)を受信しています。
 現在の受信環境では、信号レベルがかなり低く、且つ、ノイズレベルが結構高いので、受信できるのは、時間率で、40kHzが60%、60kHzが30%といった感じです。
 タイムコードを受信しただけでは、1秒の間隔が判ること以外には、直接何かの役に立つ訳ではありませんが、モールスの「・--- ・--- ー・--」を聞いて、昔の短波時代のJJYを懐かしがっています。

 現在、長波/短波用に使用しているアンテナは、100円ハンガーを利用した300φ10Tのループアンテナですが、非同調の割にはそこそこ聞こえます。
 とは言っても手抜きの見本のようなアンテナなので、良好な特性は望めません。

  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

 同調型のバーアンテナを使用している市販の電波時計は、かなり受信条件が悪いと思われる環境でも、自動時刻修正機能が結構正常に動作しています。
 同調型アンテナと狭帯域フィルタの相乗効果であると思われますが、とりあえず、同調型のアンテナを使用すればJJYの受信状態が改善されるのではないかと思って試してみることにしました。

 ゼロから作るは面倒なので、以前、以下の記事を見て実験したときに購入した60kHz用のバーアンテナを流用することにしました。

    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)
    https://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/musashino_proto/532682.html

 受信地は、距離的には福島局(40kHz)の方が近いのですが、場合によっては福岡/佐賀局(60kHz)の方が強いときもあります。

    サービスエリア
  http://jjy.nict.go.jp/mission/servicearea2.jpg

  また、40kHz付近はノイズが多いため、信号が埋もれてしまうこともあります。
 このため、60kHz用のバーアンテナをそのまま使うことも検討しましたが、時間率で考えると40kHzの方が有利なので、40kHz用に改造することにしました。
 また、アンテナを屋外に設置した方が受信条件が改善されるであろうということで、防水ケースに入れて窓の外に設置することにしました。
 
 以下の資料の説明によれば、60kHz用のバーアンテナに接続されているコンデンサは0.012μF(123J)で、これを0.027μF(273J)のコンデンサに交換すれば40kHz用になるようです。「J」なので、誤差は5%以内です。

  電波時計60KHz改造キットキット 」
  http://www.tristate.ne.jp/den60.htm
  (現在、秋月電子では扱っていないようです。)

  40KHzと60KHzの確認方法
  http://akizukidenshi.com/download/antcheck.jpg

  コンデンサーの読み方
  http://www.jarl.org/Japanese/7_Technical/lib1/konden.htm

 上述したように、条件によって良好に受信できる周波数が異なるので、40kHzと60kHzを切り換えることができると便利です。
 しかしながら、バーアンテナは屋外に設置する予定なので、アンテナの近傍で切り換えるのは細工が必要なようです。
 そこで、手抜きですが、SDRPlay RSP2の高インピーダンス平衡入力端子に、並列に0.015μF(=0.027-0.012)のコンデンサをオンオフ可能な状態で接続することにしました。
 アンテナとSDRPlayとの間は、長さ2.5mの並行ビニール線のフィーダで接続するので、フィーダ部分の静電容量やインダクタンスの影響が考えられますが、とりあえず作ってみることにしました。

 以下、改造の手順です。

【JJY用バーアンテナ(電波時計60KHz改造キットのもの)】
1_bar_ant_60khz

【防水ケース:】
2_waterproof_case

 100円ショップで売っていた自転車ライト用の防水ケースが丁度都合の良いサイズでした。

【使用部品】
3_parts

 黒い環状体は、マウスパッドを切り抜いて作ったバーアンテナ固定用のゴムスペーサです。

【防水ケースの中にバーアンテナを収納】
4_assemble

 バーアンテナの両端にスペーサを嵌めて、アンテナを弾性的に保持しました。
 また、ゴム製の蓋に孔を開けてフィーダを引き出しました。

 このままでは、同調周波数が60kHzに固定なので、周波数切り換え部を作りました。
 SDRPlay RSP2の平衡入力端子に、並列に0.015μFをスイッチを介して接続するという回路構成です。
  コンデンサは、幾つか買って容量の近いものを使用しました。
 ELC-100で測定したら、ぴったり15.00nF(0.015μF)のものがありました。

【15.00nF】
51500nf


 コンデンサのオンオフ用のスイッチは片切りでも多分問題ないと思いますが、SDRPlayの高入力インピーダンスの入力端子が平衡入力なので、気休めかもしれませんが、双極双投の6Pのスナップスイッチを使用して両切りで切り替えるようにしました。

【40kHz/60kHz切り換え部】
640khz_60khz_switch

  防水ケース入りのバーアンテナを屋外に設置しました。
 防水ケースには、自転車のハンドルに固定するためのクランプが付属していたので、これを利用してパイプに取り付けました。パイプの基部は、ジャンクのモバイルアンテナから取り外したマグネット基台により、エアコン室外機の上面に取り付けてあります。

【アンテナ設置】
7installation


 実際に使ってみました。
  受信機:SDRPlay RSP2
  表示ソフト:SDRuno
    PC:ThinkPad X230 Windows7

【SDRPlayと周波数切り換え部】(非同調ループアンテナで受信中)
8_ant_switch_wide_60_40

【SDRuno Waterfall】
(画像を左クリックで拡大表示)
9sdrplay_ant_wide_60khz_40khz

 全体の表示期間は約1時間です。
 17:00以降(画面上部) →  40kHzに同調
 17:00~17:10(画面中央部) →  60kHzに同調
 17:00以前(画面下部) →  300φ10Tのループアンテナ(非同調)

 以下は、60kHzと40kHzを交互に切り替えた場合のGIF動画です。
(画像を左クリックで拡大表示)
Sdruno_waterfall

 ウォーターフォールの画面で見ると、切り換えに応じてノイズのピークの位置が移動しているので、周波数は正常に切り換えられているようです。

 40kHzのJJYを、非同調ループアンテナと40kHz同調バーアンテナで切り替えて一寸聞いた感じでは、若干よくなったような気がしましたが、顕著な効果は感じられませんでした。
 実際に受信性能が改善されているかどうかは、しばらく使ってみないと判らないかもしれません。

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2018年8月 5日 (日)

315MHz付近をSDRPlay RSP2で受信してみました

 「電子キー(Keyless Entry)」ネタの続きです。
  というよりも、自分用のメモのようなものです。

 今までに得た情報から判断すると、電子キーに影響があったのは315MHz付近の比較的狭い周波数範囲のようです。

    我が国の電波の使用状況
    平成29年6月  総務省
    http://www.tele.soumu.go.jp/resource/search/myuse/use/ika.pdf

【315MHz付近の周波数割り当て】(上記URLから抜粋引用)

1313625mhz

 電波法施行規則に記載されている周波数範囲を確認してみました。

  電波法施行規則
  最終更新: 平成二十九年九月二十五日公布(平成二十九年総務省令第六十五号)改正
  http://elaws.e-gov.go.jp/search/elawsSearch/elaws_search/lsg0500/detail?lawId=325M50080000014&openerCode=1

------------抜粋--------------
(免許を要しない無線局)
第六条 
 4 法第四条第一項第三号の総務省令で定める無線局は、次に掲げるものとする。
  二 次に掲げる条件に適合するものであつて、総務大臣が別に告示する電波の型式及び空中線電力に適合するもの(以下「特定小電力無線局」という。)
  (1) テレメーター((2)に規定する医療用テレメーターを除く。)用、テレコントロール(電波を利用して遠隔地点における装置の機能を始動し、変更し、又は終止させることを目的とする信号の伝送をいう。)用及びデータ伝送(主に符号によつて処理される、又は処理された情報の伝送交換をいい、(3)に規定する体内植込型医療用データ伝送及び体内植込型医療用遠隔計測並びに(4)に規定する国際輸送用データ伝送を除く。)用で使用するものであつて、次に掲げる周波数の電波を使用するもの
   (一) 三一二MHzを超え三一五・二五MHz以下の周波数
   (二) 四一〇MHzを超え四三〇MHz以下の周波数
   (三) 四四〇MHzを超え四七〇MHz以下の周波数
   (四) 九一五MHzを超え九三〇MHz以下の周波数
   (五) 一、二一五MHzを超え一、二六〇MHz以下の周波数
------------------------- 

【電波法施行規則 第6条第4項第2号】
2


 「電子キー」や「キーレスエントリー」という用語は出てきませんが、第6条第4項第2号に記載の「テレコントロール(電波を利用して遠隔地点における装置の機能を始動し、変更し、又は終止させることを目的とする信号の伝送をいう。)用」というのが電子キーを意味しているようです。

 315MH帯の周波数は、「三一二MHzを超え三一五・二五MHz以下の周波数」となっています。
 一寸見にくいので、以下「312MHz~315.25MHz」とします。ただし、下端周波数は含みません。
 帯域は3.25MHz(=315.25-312)、中心周波数は313.625MHz(=312+3.25/2)となります。

 システムの詳細が良くわかりませんが、以下の資料に概略が説明されていました。

  サーキットデザイン
  特定小電力無線局315MHz帯テレメータ用、テレコントロール用及びデータ伝送用無線設備
  標準規格 ARIB STD-T93 1.0 版の概要
  http://www.circuitdesign.jp/jp/technical/technical_pdf/STD-93.pdf

 主用途として以下のものが挙げられています。
  ・タイヤ空気圧モニターシステム
  ・キーレスエントリーシステム

 空中線電力の規定がなんか微妙です。(歴史的な事情?)
  ・312MHz 超え315.05MHz 以下:等価等方輻射電力 250μW 以下
  ・315.05 超え315.25MHz 以下:等価等方輻射電力 25μW以下

 下記の別の資料に、現行の主なテレメーター・テレコントロールシステムの比較表があるのですが、315MHz(0.25mW)で通信距離が数100mというのは実績なのでしょうか?

  テレメーター・テレコントロールの高度利用に関する調査検討報告書
  平成28年1月
  テレメーター・テレコントロールの高度利用に関する調査検討会
  http://www.soumu.go.jp/main_content/000399925.pdf

【現行の主なテレメーター・テレコントロールシステム】
3

 概略が段々判ってきましたが、周波数割り当ての詳細はどうなっているのでしょうか?
 315MHz帯の帯域は、312MHz~315.25MHzということになっています。

 以下の資料に記載されている315MH帯の周波数(312.15MHz, 313.85MHz, 314.01MHz, 314.86MHz)はこの範囲に入っています。
  周波数の分布を見ると、所定の周波数パレーションで複数のチャンネルが割り当てられているような感じです。周波数が近いところでは、測定周波数差が140kHz, 160kHzとなっているので、150kHzセパレーション?

 別の資料を見ると、CH01(313.075MHz)~CH20(314.975MHz)となっているので、100kHzセパレーションかと思っていたら、CH19がイレギュラーです。

  interplan
  IM315ソフトウェア取扱説明書
  https://www.interplan.co.jp/support/solution/IM315/manual/IM315_SW_manual.pdf

 あまり細かいところ突いても仕方がないので、どんな信号が飛んでいるのか実際に受信してみることにしました。
 アンテナは、144/430MHz用ホイップ、受信機はSDRPlay RSP2、表示アプリはSDRunoです。
  なお、最も近い駐車場は数十m離れています。

 画面を眺めながら信号が受信されるのを待っているのはしんどいので、SDRunoのウォーターフォールの表示期間を約30分にして、時々チェックしてみました。

【SDRuno Waterfall(30min)】
4a315mhz_waterfall_30min

  312MHz~315.25MHzの帯域内では、313MHz付近に一定周期で断続する信号見えます。
4btelemetric

 通常は、5秒周期で短いパルスが受信されますが、ときどき、この信号と相補的なタイミングで僅かに周波数が異なる弱い信号が受信されます。
 なんとなく双方向通信を行っているような感じですが、電子キーの挙動とは異なります。
 なお、帯域外の316~319MHzで結構色々な信号が見えますが、正体は判りません。

 電子キーの場合には、送信時間が非常に短いので、ウォーターフォールの流れる速度が遅いと見えない可能性があります。
 そこで表示区間を20秒程度にしてみました。

【SDRuno Waterfall(20sec)】
5315mhz_waterfall_20sec

6315mhz_waterfall_20sec

7315mhz_waterfall_20sec_2

  ノイズと信号の区別がつきにくいですが、 電子キーらしき信号が見えました。
 時間軸方向に伸びた信号と周波数方向に広がった信号が見えますが、後者が変調を受けた電子キーの信号でしょうか?
 自分が電子キーを持っていれば、実験してみるのですが、残念ながらありません。

 他人が使っているのを現認しながらチェックすれば、間違いないのかもしれませんが、極めて怪しげな挙動になってしまいます。

  スマートキーの弱点突く車盗難 微弱電波中継し解錠 :日本経済新聞
  2017/5/13 12:33
  https://www.nikkei.com/article/DGXLASDG13H2M_T10C17A5CC0000/

  Tesla warns owners to protect against car thieves using key fobs
  Published:2018-08-01T19:45:46Z
  http://www.k5thehometeam.com/story/38789313/tesla-warns-owners-to-protect-against-car-thieves-using-key-fobs
  (relayattack対策の一例としてFaraday cageの話が出てきます)

 以下のような(怪しげな)製品も役に立つのでしょうか?
 
  315MHz Remote Control Jammer
  https://www.jammer-store.com/315mhz-car-remote-control-jammer.html
  "Works only with 433MHz frequency band"と書いてありますが・・・

 話が脱線してしまいましたが、「好奇心は災いの元 」と言われているので、今回はとりあえずここまでです。

 315MHz付近の信号をSDRで連続受信してIQ記録しておけば、突発的な受信の状態をあとでトレースできるかもしれません。

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