格安システムによる電波観測

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システムを格安で実現するためには、大きく分けて、アンテナ、同軸ケーブルと受信機が対象となります。もちろん、数万円のシステムには及びませんが、電波観測をするので性能はそこそこに維持しなければなりません。
福井県立大学からの電波(53.755MHz)を本格的に受信するには1万円以上の市販のアンテナを購入するのが一般的ですが、ここでは自作することで材料費だけとなり500円以下で済みます。自作する簡易アンテナは、専門用語ではダイポールアンテナと仰々しい名称ですが、イメージ的にはFM放送を聞くときの室内アンテナです。
同軸ケーブルは、一般に流通をしている地上デジタル用のケーブルにすことで、アマチュア無線家が使うケーブルよりかなり安価で購入することもできます。そのうえ、接続用のコネクタも簡単に接続できます。
最も重要なのが受信機ですが、昨今普及しつつあるSDRを使います。以前は汎用無線受信機を購入せざるを得ませんでしたが、SDRだとパソコンに受信機能の一部を持たせることで汎用無線受信機と同等な機器を手に入れることができます。
詳細は以下に説明をしますが、全部で5,000円程度(除くパソコン)でシステムができます。
なお、パソコンのセットアップは、SDRによる電波観測のページを参照してください。

   

●簡易アンテナ

ダイポールアンテナの寸法は、福井県立大学の電波(53.755MHz)だと短縮率を考慮して1/2λ=2,680个箸覆蠅泙后C羶瓦貌閏乾院璽屮襪鮴楝海垢襪里琶丗Δ世韻猟垢気呂修糧省で1/4λ=1,340个箸覆蠅泙后アンテナ自体の導体は、線の加工のし易さ、強度、耐候性、コスト等から、小型家電で使用している電源コード(正式名称;ビニル平形コード VFF 2芯)を使います。電源コードは2芯なので、それを2つに引き裂いて使うのため、アンテナの材料としては1.5mもあれば十分です。
上図の赤丸箇所を「給電部」と言いますが、同軸ケーブルを直接「はんだ」付けなどで接続します。本来、アンテナ側は「平衡」でケーブル側は「不平衡」なので、“整合”のため「バラン(Balun)」などを挿入しますが、受信だけなので省略して使用します。
アンテナを水平に保つために、竹製釣竿や角材などで固定します。ここでは、皆さんの家庭にある材料を使うことが最良ですが、見当たらなければ「100円ショップ」やホームセンターで探すと良いでしょう。アンテナは、できるだけ高く水平にして、周囲に金属物のない場所を選びます。下の写真では、字の塩ビパイプを使っています。発想を変えて、家の軒先や樹木の幹を使って電源コードの両端を引っ張る方法もあります。
なお、24時間屋外に設置するのであれば、同軸ケーブルに雨水が浸み込まないように、給電部はカバーをするかビニールテープを巻くなどして完全に防水をします。

   

●同軸ケーブル

アンテナ自体は非常に安価で実現できますが、同軸ケーブルは伝送損失の少ない材料が要求されるため本格的な電線を購入することとなります。アンテナの取り付け位置から室内への引き込みルートを実測し、1mの余長をプラスしてできるだけ短い長さを決めます。
地上デジタルで使っている75Ω仕様の「5C-FB」の同軸ケーブルは広く普及しているので、街の電気屋さんでも容易に入手できます。SDRに接続するためにはコネクタが必要となります。同軸ケーブルを電気屋さんで購入するときに、ついでに片方だけ屋内用のF型ネクタを取り付けてもらうと良いでしょう。

●SDR

最も使用されているSDRは、RTL-SDRです。その人気の理由は非常に低価格だからです。RTL-SDRにも何種類もありますが、同じICチップを使っているので基本的な性能は同じす。
RTL-SDR製品で最も安価なのは2,380円ですが、周波数が50ppm(HROで2,700Hz)もずれている場合があり、これでは電波観測にはあまり向きません。高精度で温度補償型の水晶発信器を内臓しているのが必要です。それでも複数のメーカーで製品化されています。ここでは、他社より安価な米国NooElec社製の「NESDR SMArt」をお勧めします。アルミ製ケースなので堅牢なのも安心して使えます。価格は3,295円でAmazonから入手できます。
その他にも必要な部品があります。同軸ケーブル「5C-FB」側はF型-PコネクタでRTL-SDR側はSMA-Jコネクタなので、「F型-J / SMA-P変換アダプタ」が必要となります。RTL-SDRをAmazonで購入する際に一緒に注文すると良いでしょう。(用語; コネクタのJ(ジャック)はメス、P(プラグ)はオスとも呼んでいます。)

●パソコン(参考)

パソコンは据え置きなので、ノートパソコンでもディスクトップでもかまいません。家庭などで眠っているのがあれば、それを使いましょう。ただし、SDRを接続するのでCPUの性能は、Intelであれば「Core」クラスが望ましく、スームスに動作します。「Celeron」は動作が不安定となることがあります。周辺に未使用のパソコンがなければ、「Core」クラスのCPUが搭載されている中古パソコンを購入すると良いでしょう。目安は1万円くらいです。



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