FM放送による電波観測(FRO)方法・・・(その1)

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以前の電波観測としてはFROが使用されていたが、1992年からコミュニティ放送が始まったため、FM放送の全周波数帯域で混信が多くなりFROが衰退した経緯がある。
その後、2003年まで使用していたアナログTVのローチャネルの周波数帯がAM放送の補完放送として、「ワイドFM」が始まったのを機会にFROが再度使用できる可能性がでてきた。
以下の内容は、機材が容易に入手できる方法として紹介するが、仮定も含まれているので参考として扱い更に改良をしてもらいたい。なお、管理人は長時間FROの受信を試みた結果、制約付きながら受信できたので別のページで紹介をする。
また、北朝鮮では最大100kWの大出力で放送しているため、一般家庭で使用している室内アンテナと同等なアンテナでもFROが実現できるので別のページで紹介をする。
受信を試みた際には、成功の可否を問わず下記のメールアドレス宛てに報告してもらえれば幸いです。

1.はじめに

FROが実現できるのかの成否はシステムの正常性は当然だが、最も重要なことは可能な限り低い受信レベル(雑音)を選局するかにかかっている。成功の例をみると、少なくても2方向に「山」が見えるような地域で、コミュニティ放送の電波が到達し辛い地域である。しかし、関東平野のように電波が良く飛び交う平野部では難しい地域があるかもしれないが、アンテナの方向によっては良好な放送局が見つかるかもしれない。
以下の説明は、SDRの使用を前提としているが、従来の無線機でも実現可能なので以下の内容を参考とされたい。

2.観測機材

・アンテナ; 4素子FMアンテナ
  市販の4素子で受信できる。(3素子FMアンテナでも可能)
・同軸ケーブル; 5C−FB
  ケーブルの片端は、F型コネクタを付ける。
  ケーブルとSDRのコネクタのインピーダンスは異なるが、受信だけなので変換コネクタは省略をして、SDRとの間にF型メス-SMAメスのアダプタを入れる。
・SDR; RTL-SDR
  最も使用されているRTL-SDR系で充分である。NooElec社製が安価(4,000円弱)で良い。

3.設定

(1)FM放送の受信
SDRによる受信をするのであれば、初めはSDRSharpのソフトを使用することをお勧めする。
FM放送の受信までの作業は、別のページでSDRによる電波観測を解説しているので参考にされたい。
(2)FROのための設定
渋川市の狩野さんは、下記の設定でFROをしているので参考として、エコーが受信できたら最も良好な設定に変更すると良い。
・Sampling Rate 2.4MSPS (3.2MSPSのほうが良いかも)
・RF Gain 49.6dB
・受信モード CW (SSBでも受信可能)
・Bandwidth 300Hz
・Order 1,000Hz
・CW Shift 900Hz
・音量設定 43dB (PC内の音量調整により変動アリ)
・HROFFT(Signal Level) 15

4.FM放送の選局

(1)準備
FROの成功の良否は、受信に使用する放送局で決定すると言っても過言ではない。
最新の一覧表で下記の作業をするが、入手できなければこちらの一覧表(狩野さん提供)を使うこともできる。
・国内のFM放送局から出力1kw以上の局を選び出す。
・受信地から概ね300km以内の局を削除する。
・アンテナを向ける方向毎にグループ分けをする。例えば関東であれば、北向き(北海道・東北)と西向き(関西より以西)
・それぞれのグループ毎に周波数の低い順にソートしておく。
(2)作業1
前項で作成したリストをもとに、順次周波数を設定しながらSDRSharpのFloorレベルの数値を確認し、低い放送局を選び出す。
<選局基準>
SDRSharpの「Spectrum Analyzer」でFloorレベルが-40dBFS以下であればエコーの受信ができる可能性がある。
SDRSharpの「Spectrum Analyzer」で選局周波数にカソールを合わせると正確なFloorレベルが表示される。
(狩野さん提供)

(3)作業2
Floorレベルの低い放送局で10〜30分ほど観測して、HRO画像の900Hz付近に発生するエコーを確認する。
エコーの出現の感触は、狩野さんのLiveを参考とすると良い。
(4)作業3
国内の放送局では、エコーの検出が難しい場合は、「韓国」の放送局を使う方法もある。
国内では使用していない95MHz以上の周波数もあるので、もし、95MHz以上でFloorレベルの低い放送局があるれば、専用のアンテナを手配することとなる。

5.最終確認

・サービスエリア
 受信方向にサービスエリアがあることを確認する。
・水平偏波
 放送局によっては、稀に垂直偏波があるので注意のこと。
・試験観測
 最終的には、2・3日観測をして、エコー数が日周変化(朝・多く、夕方・少ない)をしていることで確認をする。CWモードの受信では、目的の放送局以外から混信があっても、HRO画像の900Hz付近にエコーとして出現してしまうので確認は重要である。

6.参考情報

狩野さんが取り組んだFROの内容について、「京都FROの現状と課題」としてまとめているので参考とされたい。

7.連絡

ご質問、ご提案等がありましたら、杉本弘文まで連絡を願います。




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