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20210125 Dipole antenna ver.2 for 430 MHz

先日、思うような成績が出なかった、ロッドアンテナを使用した430MHz帯ダイポールアンテナの改良版。Version 2。

前回の評価としては、430のλ/2に対して中央部分のコネクターの芯線側とシールド側の構造上からくる長さの違いが影響しているのかも知れない、という仮説を立て以下の改良を施した。

↓写真にある、中央部のコネクター3点を取り外し、ロッドアンテナだけを用いる。

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↓これは試作品の段階なので、マウント部材は加工しやすい合板を用いる。後、M型コネクター1個。

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↓必要機材一式。

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↓全長30cm程度でSWRが下がる。それと、芯線側のロッドアンテナの方を他方より3.5cm ほど長くした方が成績が良い。これはなぜだろう??

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で、CQを出し、足立区局と2.5W でQSOが成立。RS report は 55-55。ひとまず成功。

考察:

  1. 両サイドの長さが異なる方がSWRが下がるのはなぜか?
  2. 他のアンテナ、例えばデフォルトの豚のしっぽや5/8λロッドアンテナ、Loop antennaなどと比べてどうか?
  3. Portable 性を上げるためには軽量な NanoVNAが欲しい。
  4. アンテナをカメラ撮影用の三脚にマウントしてみたい。

 

 

 

 

 

20210116 Setting the loop antenna for 430MHz band

先の430MHz band 用の Loop antenna、Biconical antenna, Video cam それに Rotator を伸縮マストのトップに設置した。

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↓丁度、航空機が通過。成田空港から離陸し上昇中。右シルバーは伸縮ポールの一部。左オレンジはステーの一部。

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↓これらのアンテナを下から全景で捉える2台目のビデオカム。

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↓シャック内のモニタ画面(昼間)。PCモニタ画面ではなく、テレビ信号の画面なので、スマホで撮影すると画面がにじむが、実際にはにじまないスッキリした画面。

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↑モニタ画面。赤丸印は池袋サンシャイン60ビル。北西方面。

↓池袋サンシャイン方面のリアル写真。

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↓位置関係は以下で把握できる。

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↓池袋サンシャイン60のアンテナ群。リアル写真。

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↓小石川消防署のアンテナタワーのステージ。立派な設備。実に羨ましい(笑)。リアル写真。

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↑モニタ画面。新宿&渋谷の西方面。中央は共同印刷の新ビル工事現場。

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↑よく見ると、中央にかすかに見える超立派なアンテナタワーが気になる(笑)ので調べてみる。リアル写真。

↓あった!市ヶ谷の防衛省だ。おそらく日本一クラスの堅牢なアンテナだろう。

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↓トップの麦わら帽子かUFOのような部分はレーダーコーンか? これが当局の屋上から見えていた部分。

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↓モニタ画面。赤丸印の中に東京スカイツリーもある。南東方面。

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↓東京スカイツリーのリアル写真。

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↓モニタ画面。別の Video cam から、アンテナのトップをモニター。オレンジの吹き流しも時々映るので、おおよその風向と風力をリアルタイムでモニターできる。

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↓夜間モニタ画面。

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↓夜間モニタ画面。北北西方面。赤丸印は池袋サンシャイン60。

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↓夜間モニタ画面。西から西南西方面。新宿・渋谷方面。

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↓夜間モニタ画面。赤丸印は東京スカイツリーで、東方面。

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↓夜間モニタ画面。アンテナトップ部分。この映像写真はビデオカムからの赤外線を受光していると思う。

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20210109 Rotational Loop Antenna for 430MHz Band with a Video Cam

できた!

来週は2アマの試験があるのだけれど、現実逃避型工作は楽しい。

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↑ループアンテナを片方に、そしてバイコニカルアンテナとビデオカムを右方向にセットし、それをローテーターに直付けした状態。これをそのままそっくり、伸縮ポールのトップに被せる形で設置する。

↓バイコニカルアンテナとビデオカムの取り付けベースは余り合板。横ブームの十字部分の左右前後のバランスを見ながら適当に配置。

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↓カメラの下部からの様子。

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↓ローテーター部分。

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↓十字金具はループアンテナに付属していたシングルサイドブームパイプのものを流用。今回は反対側にカメラを取り付けるため、ダブルサイドブームパイプが必要になる。外径25mmφアルミ管をモノタロウで購入し、金のこで切り出し、ドリルで穴あけを行う。

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↓カメラの取り付け部分はあまり板とサドルバンドと呼ばれる安価な半円形の金具を使用。これだけだと滑るので、ネジをぶち込み回転を止める。隙間はゴムとグルーガンで埋めておくが、これは気休め程度。

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↑夜間は赤外線を放射するが、遠くのビルまで届くわけもなく、あとはやってみてどんな景色を見せてくれるか、と言う話。

20201218 Some items for next projects

 

 

いろいと。

(1) PRC 製(中古)釣竿2本

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説明文には新品とも中古とも書いていない。で、評価コメントを見ると「着いたら中古だった。騙された。」とあったので、最初っから中古が来るものと思って注文。予想通り傷モノだけれど、構造は壊れてはいない。これだけでも宝くじに当たった気分だ(笑)

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しかも表面の印刷は1800,18M とあるが、これも評価コメントで 13.5M だったとあるので、承知で注文。要はPRC製の表示は皆、嘘だと思えってこと。同じ商品なのにロゴの位置がずれているなんてことは、とてもかわいい誤差の範疇だ。

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(R) の意味、わかってない。冗談の一つか。

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まあPRC製ってトコトンいい加減だってこと。

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とは言っても 13.5 M クラスはマトモなメーカーでは出していないので、超軽量級のアンテナ線で、ロングワイヤーアンテナに挑戦をするとしたら、使えるのではないかと思い、2本、購入。

(2) ソ連軍用のクラシカルなロータリースイッチ

8 ways クラスのアンテナ切換機ってとても高価。そこで自作しようと思う。メインの部品はしっかりしたロータリースイッチ。この分野ではソ連軍の放出品がイケてるらしい。購入した中古品は8回路2接点のもの。2枚構成なので、1枚で言えば4回路2接点。

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確かにヘビーデューティ。で、これを一部改造。まずは切換盤を一枚外す。

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望みは 8 ways なので、1回路8接点に改造する。まず、接点の金属を3箇所カット。12接点のうち、3接点は使用しない。残ったのは9接点で、これを1 接点対8接点のスイッチに変更する。下の写真は赤丸とNr.7 が導通している状態。

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上の中央のリングが4つに別れているので、下のように裏面にワッシャーを半田付けで導通させる。

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で、完成。

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ケースは後ほどお店で物色の予定。

(3) タイトバリコン A variable capacitance

タイトというのはメーカーの名前?と調べて見たら、そうではなくて、電極を保持する絶縁体に磁器(ステアタイト)を使用した、と言う意味でした。ステアタイトについてはこのサイトが詳しい。高周波用に向いているとのこと。

エアバリコンの一種で、ステアタイトを使うとタイトバリコンと言う。可変コンデンサーをさす英語は a variable capacitance 。

アンテナカプラーを自作するための部品として中古で入手。

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容量を計測してみると180pF 近辺をさす。思ったより少ない感じなのだけれど、さて??

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追加。以下は可変コンデンサの技術資料

可変コンデンサの『種類』

 

(4) Fukazawa’s light weight rotator

JK1MVF 深沢氏製作の超軽量ローテーター。同氏のブログはこちら。重量は防水処理後で860g。これはどう考えても最軽量級だろう。伸縮マストの上に取り付けるには、最低限の堅牢さと軽さの両立が必須ゆえ、これを選択。

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下の写真、塩ビ管の中に取り付けられているモーターはPRC製とのこと。

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深沢氏のブログから写真(下)をお借りするのだが、内部はこんな感じ。なんと初期値はグリスがほとんどさされていないため、わざわざ分解して適切なグリスを施してくださっているとのこと。妥協しない日本の職人魂は間違いなく世界1だ。我々は素晴らしい国に生まれて生活していることを実感させられる。

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回転軸部分に防雨処理を施す。使用部材は500ml ボトルと自己融着テープ、それにホットグルーガン。

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(5) Fukazawa’s light loop antenna with seven elements for 430MHz

これも深沢氏製作の超軽量430MHz loop antenna with seven elements. 総重量約700g。シングルループ用の横ブームを除くと、約500g。軽い!

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これは左ウイング用だが、将来的には右ウイング用も手に入れ、2分配器は自作して、Dual 構成にしてみたい!

SF映画的だがループアンテナをアレイにすると地球防衛軍っぽいメーサー兵器の絵柄になる。

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またはゴーストバスターズのレーザー銃 X 4。

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ま、だから、4個並べて方位&仰角ローテーターに載せたら、かなり秘密兵器的な絵柄になる。430のアンテナとして意味あるかどうかは別にして、ロマンはたっぷりあると思うのだが、さてさて???

と、思ったら、似たようなことをやられている方がおられた。7K1XXS の志賀氏。う〜ん、すごい!

(6) A Dipole Antenna for 430MHz

自作アンテナのリジェンド、杵淵氏の記事に刺激されて挑戦。

まずは部品全景。

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T 字BCNコネクタの一つの芯線部分およびロッドアンテナの1本の芯線部分を削除。

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一部を半田付け。

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完成して Handheld トランシーバー付ける。

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一応、使えるかなというレベルにSWRを調整して実戦投入したところ、受信は弱いがなんとか入るが送信はテンでダメ。エレメントの総長が短いのに対して、使用したT字コネクターの水平部分が結構長く、もろもろ左右バランスが悪いためかもしれない。特に芯線側が。ロッドアンテナなので、そこは調整してみたが、思ったような成績にはならず。残念!

ん〜ん、まぁしばらくいじってみて、何か知恵が出てくるのを待つとする。。

でも、430 のダイポールって、ほのかなロマンを感じるなぁ。。。

(7) ローテーターのポジション把握カメラシステム

安価でもそこそこの堅牢性のあるシステムは何かと思案。アンテナの方向や状態を完璧に把握したければ、そのビデオ画像を撮ることだ。安さ、軽さ、耐候性、多台数、ハンディ性(カタカナのhandheldの意味ではなく、便利な、という意味)、などが必要条件だ。

車載用、ドローン搭載用、建物のセキュリティシステム、WiFi、ネットワーク、同軸ケーブル、太陽光電池駆動、等々、検討項目は多岐におよぶ。しかし、やはり

雨を含む耐候性があって安価な物といえば、今は、PRC製のセキュリティカメラ。解像度にもよるがカメラ1台が2千円から3千円で買える。で録画は必要ないが、マルチチャンネルビデオ信号を1本のHDMIケーブルでモニタの1画面に複数の画像を表示できるので、とても便利(ハンディ!)だ。

1台のカメラは可能であれば回転軸に付けることが出来たら完璧になる。人間の目で見て見慣れた景色のその方向に向ける以上の精度は無いから。もう1台のカメラはローテーターとアンテナの全体像が入るように設置すれば、何かのトラブルを素早く視認できる。

20m 程度のline と WiFiがあるが、どうせ電源line は必要なのだから、全て line で行く。

で、選択はこれ。

ZOSI 230万画素 防犯カメラセット 2台セット ミニ4CHレコーダー モーション検知録画 スマホ/パソコン遠隔監視 屋内外設置

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このカメラ一個の重量は、上の写真以外に必要な取り付け台や取り付け金具も含めて、約400g 。

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20201211 A telescopic rotatable antenna mast for 430 must be possible!

無線屋さんで聞いても、「430 で回転できて垂直方向に伸縮できるアンテナマストは、テレビ局の中継車でも無い限り無理だねぇ」と言われる。

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まあ、そうかも知れない。

でも、そこをなんとかできないか、と考えるのが楽しいところ。

まずなぜ、「回転」と「伸縮性」が同時に欲しいのか?

  1. 指向性アンテナを使うなら回転させなければ1方向だけなので面白くない。それに加えてベストポジションを探すべく、さらに無指向性アンテナであっても、XY座標を半坡長分は移動させたい。
  2. 34 knots 以上の風に耐えるにはアンテナマストを下げる事が最大の防御策。100 knots 超でも耐えうるヘビーデューティーマストをRadio Amature で構築しようとする考えは、私の常識にはないです。伊勢湾台風は165 knots だったし! ちなみに、私は風にはとてもチキンなので 15 knots なら直ぐに下げる!(笑)

Metric Conversions 風速変換サイト

で、Plan-A を紙に描くと、、、

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これで、垂直方向の力を下に逃がし、継ぎ管(Mast-B) によりアルミ製伸縮マスト(CP-45) をローテーター管(Mast-A) に連結する。

どれくらいの高さ、アンテナ重さ、風圧、回転速度、回転の開始停止インパクトに耐え得るかは、実際に設置&調整することで、この環境でのスペックを「私の常識」で判断する事になるのだが、さて。。。

20201207 50MHz Dipole Antenna

50MHz のダイポールアンテナを設置。2度目のチャレンジ。

アンテナ日和なので Vitamin D をたっぷりチャージできる!

前回はSWRが明後日の値(*)だったけれど、今度はだいぶまともな数値に入った。

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そもそも以前は調整環境が悪すぎた。7MHz の設定環境をそのまま使用していたため、あちこち遠くに移動するハメになり疲れてやーめた、と言う構図になっていた。50MHz はアンテナ線の長さが圧倒的に短く、そして軽くなるということもあり、片側の滑車操作だけで線の長さ調節できるよう改善。

それと下の写真の仕組みで、アンテナ長を手軽に長くも短くも調整できるように改善。

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で、次の3点を調整。

  1. 給電点の高さ
  2. V字の角度
  3. アンテナ線の長さ

最初に7MHz からやったのは無謀だったと実感。50MHzの調整しやすさを知っていれば、絶対こちらからやっていた。

その甲斐あってか、完璧ではないけれど、実用になるのではないかなという範疇にSWRが落ちた。

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トランシーバーのアンテナチューナー機能も使い、SWR がほぼ1近辺に落ちたので、とりあえず一歩前進。

で、早速、バンド内を聴くが、スペクトラムスコープにもな〜んにも無い!これって 50MHz帯には今は誰も出ていないってことなのか? 無謀でも 7MHz からやったのが正解だったってことなのか?? あらら。。。

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(*) 第一回目の調整が明後日の値だった理由

落ち着いて計算すればわかるところを、舐めてかかって、
300 / 50 / 2 = 3 meters
だから、あ、短くてラッキーと浮かれて、3 meters のラインを「2本」作って取り付けてしまった。片側 λ/4 でなくてはならないので、1.5 meters を2本のところを。なぜか 27MHzあたりのSWRが低いなぁ、変だなぁと思いきや。

下の表は  R for Radio 氏のブログ から

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それと以下の原理原則を整理する。

  • 給電点の角度を180°からV字にずらすとインピーダンスを下げ
  • 地上高をλ/4 にすると約73Ωに(*2)
  • 地上高をさらに低くするとインピーダンス下げ

(*2) 下のグラフは日本アマチュア無線機器工業会 2005/08/20 より。これによると約80Ω。まあ参考として。

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後日、さらにアンテナ長を微調整。その値は以下。もうあと1cm程短くしても良さそうだけれど、まあ、実用上は十分な値かなと。

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20201204 430MHz 3-Way

430MHz アンテナ、3種類を配置してみる。

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左から

  • BC-15: Biconical at 15 meters
  • Y 6-15: Yagi with 6 elements at 15 meters
  • GP-20: Ground plane X-50 at 20 meters

八木は西に向けた固定。この環境で GP が BC を常に凌駕するかというと、さにあらず。直接波で交信するのでなければ XY座標が少し変わるだけで Z座標(高さ)のハンディキャップを逆転することがある。実際のQSOでもそれを実感。

なので、アンテナの種類(ゲイン)の違いもあるけれど、同じ種類のアンテナをXY座標を変えて複数配置すれば、その中でも優劣が出るはず。一方、430MHzのループアンテナは小型なので、人がそれを持ちながら動き回り最適な XYZ座標を見つけるのが最強クラス。私の環境では取り得るXY座標は屋上の敷地そのもの。Z座標は身長+だが、腕を上げ続けるのは時間の限界が。それなりの脚立の上に座る程度の高さかなと。まあ、そこで1 meter を稼いでもたかが知れているので、最適なXY座標を探し当てるので、充分かなという結論に達する。

ある方から伺ったヒントで、ローテーターの上に例えば八木とGround plane をスタックし回せばいいのでは、とのこと。

確かにその通り! 今まで回すアンテナはビームタイプだけだと思っていたけれど、全方位タイプも回す、と言うか正確にはXY移動させるのは、有りだ。特に 430MHz は波長が 約 0.7 metersなので安全に回すことができそうだ。

と言う事で、ローテーターはどれにしようか、と言うことになる。

以下余談。この種のブログ記事の写真の撮影、現像、加工等はいかなる流れが楽か?と言う話。

私の今の環境であればこんなところか。。

  1. 撮影はiPhone で充分
  2. Apple写真ap でiCloud で自動同期されるので、Mac 環境に移る
  3. Adobe Lightroom で現像し書き出し
  4. Apple プレビューap で表示し内蔵されている編集機能で丸印と文字入れ
  5. それをWordpress で使用して完成

Illustrator や Photoshop を使うまでもない加工なので、これが手っ取り早い。将来、変わるかも知れないけれど。

写真の現像はしっかりやったほうがいいので、Lightroom は必須かなと。まあ、一眼レフで撮ったRaw dataを必要とする内容ではないので、お手軽な iPhone で必要充分。この場合には。

便利な時代になったもんだと思う。。。

20201202 A Christmas Tree ?

俗に言うクリスマスツリーアンテナについて。開局するにあたりどんなアンテナ構成にしようかと思案した時に検討。

写真はとある場所でたまたま見かけたとても立派なタワーと八木アンテナ。どちらの局なのかは全く存じず。建物は特定できないように消去処理。

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もし自分が北海道の田舎にいて、100m x 100m のような広大な土地を安く買えるのであれば、バランスの観点から景観もさほど害さないし、そもそも過疎で人が少なく気分を害したりする人もおらず、例え悪天候等で倒れても自分の敷地外に損害を与えず、と言うことでなんとかいけそう。

一方、東京の現在の私の環境でアンテナ設置を計画する場合はどうか? これを最初に検討。その結果、

  1. 逆円錐形はバランスが悪く、猛烈な台風や大雪に耐えられない
  2. 逆円錐形はバランスが悪く、景観を害する
  3. 日々のメンテナンスのためのアクセサビリティが悪すぎる

の3つは如何ともしがたく、これ以外の方法で行くことに決定。

特に(1) の台風は最大の懸念事項。歴史に学ぶ。

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台風の定義は34 knot から。問題は 85 knot や 105 knot があり得る事。

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昔の台風は測定技術や記録の問題もあって風速がわからないものもあるが、死者不明者数でその凄さは充分に想像できる。上の表で最強の伊勢湾台風(1959) はアメリカ軍の記録によると 165 knots 85 m/s 。クリスマスツリー型アンテナはひとたまりもないだろう。たとえその約半分の 85 knots でも条件によっては耐えられないかもしれない。

と言う事で、この道は私の環境では進む方向ではない、と言う結論になる。伸縮性のマストを極限まで使うのが、一つの案。

でも、まだ他にも解はありそうだ。ここが面白いところ!

続く。。

20201201 NVIS 7MHz D.P. Antenna

で、標題。

11月の小春日和から引き続き、12月もアンテナ日和。太陽の日差しのもと、屋上での作業&思考、試行錯誤で、Vitamin D が溜まりまくる。

まず、少し作業環境を整える。アンテナ線を長くしたり短くしたりする作業の効率化。要件は次の2点。

  1. 道具なしの手で簡単にできる
  2. 充分な張力に耐える

(書きかけ)

20201117 The second roof tower

小春日和。

写真中央はルーフタワー2台目の Nagara’s NRT-150。背が高くないので扱いやすい。

これに何を載せるべきか、をこれから考えるのだが、さて・・

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やはり、回りものに手を出したいところ。