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ADS-B受信用アンテナを色々作るも、

 このところADS-Bの受信に嵌っています。特に天候によって羽田空港の滑走路の運用状態が変わるのを確認出来るのが面白いです。

▼ある日の羽田の運用パターン
ある日の羽田の運用パターン
 飛行機は定められたポイントを通過しながら目的地に向かい、その経路はチャートで決まっています。これがリアルタイムで確認できるのですから飛行機好きにはたまりません。ちなみにFlightRader24を見れば同じようなことは出来ますが、自力でやると表示を好きに変えられるので便利です。

 こうなると出来るだけ広い範囲を見たくなります。でも、うちはマンションで、前方には林があるので地平線まで見渡すことが出来ません。ADS-Bの受信にはとても不利なロケーションで、唯一のアドバンテージがあるとしたら、ここの標高が高いことくらいです。

 ならば、性能の良いアンテナを使って覆域の拡大が出来ないかやってみることにしました。ADS-Bの周波数は1090MHzなので、波長は275mmしかありません。これならアンテナ作りは簡単です。

 以下、いろいろやってみた結果です。

▼グラウンドプレーンアンテナ(GP)
GP(ブラウン)アンテナ
 接地型にしたかったのでラジェーターを折り返したブラウンアンテナにしました。ラジアルを倒して打ち上げ角を下げたつもりです。

 色々なタイプを試したのですが、これが一番性能が安定していました。ということでしばらくこれを常用アンテナにしたいと思います。なお、このままでは同軸線に水が入ってしまうので、根元をホットボンドで固めて防水しています。ただ、ホットボンドの耐候性が心配ではあります。

 GPは基本中の基本ですが、あまり面白くはありません。そこで、

▼同軸線型コーリニアアンテナ
同軸型3段コリニア
 1/2λの3段コーリニアアンテナです。1/4λのマッチングセクションや同調用のスタブを入れた複雑な構造になっているのですが、性能は大したことはありませんでした。これ以外にも同軸線を使ったコーリニアアンテナを色々作ったのですが、全滅でした。

 このタイプのアンテナは、同軸線の遅延時間を使ってエレメントの短縮率を計算するようで、およそ67%くらいの値がよく使われています。でもアンテナの輻射器になるのは外皮のシールドなので、この短縮率は多めに見ても90%くらいでしょう。但し、位相反転の条件は同軸線の遅延時間で決めないといけません。
 感覚的には両者の中間くらいの短縮率で作れば良さそうな気がします。でも特性をちゃんと測定出来る環境が無いと、使える物に仕上げるのは難しいと感じました。もちろん何度もカットアンドトライする根性があれば話は変わってきます。

 私は同軸線を使ったアンテナ作りは諦めて、エレメント型のアンテナに路線変更です。

▼3段コリニアアンテナ
3段コリニア
 エレメント長は上から193mm, 206mm, 187mm 位相シフトのスタブは直径20mmです。なお、ラジアルは長さ140mmで、導体はIV線を剥いて調達した1.5mmの銅線です。
 このアンテナはRTLチューナ付属アンテナをADS-B(1090MHz)用コリニアアンテナに改造してみましたの記事中のリンクを参考にしました。

 たぶん5/8λの3段コーリニアになっているのだと思います。エレメントの長さが微妙に違うのはマッチングのためだと思います。ラジアルは1/2λにしてあるのだと思いますが、ここは1/4λでなくてもいいんだっけ?

 で、使ってみると最初のGPとほとんど変わらない性能しか出ませんでした。それにこれは接地型でないのでボツにしました。

 測定器無しで理屈が判らない物を作るのは疲れます。そこで判りやすいコーリニアアンテナを目指します。

▼3段折り返しスタブ型コーリニアアンテナ
3段コリニア
 エレメント長は1/2λ。折り返しスタブの線の長さも1/2λになっていてここで位相を反転させているのだと思います。

 使ってみるとまあまあの性能。マッチングの部分の寸法にちょっと自信が無かったので、2段コーリニアも作ってみました。

 なお、このタイプのコーリニアアンテナは、暇人さんのADS-B 3段コリニアアンテナ 秋の彼岸などを参考にさせていただきました。ありがとうございます。

▼2段折り返しスタブ型コーリニアアンテナ
2段コリニア
 性能はまあまあ。でもGPと比べて差は感じませんでした。

◆まとめ
 周波数が高いのでアンテナ作りは簡単、ということででいろいろ楽しませてもらいました。新しい方式を発見してそれを作るときのワクワク感はひたすらです。同時にそれが裏切られた時のガッカリ感も・・・

 ということでいろいろ作ったのですが、最初のGPより優れた物を作ることが出来ませんでした。ゲインを上げると打ち上げ角が下がるので、周囲の林の影響が出ているのかも知れません。

 この周波数の特性を測れる測定器を持っていないのが辛いところです。トラジェネ付きのスペアナでリターンロスを測るのが一番なんでしょう。

 ところで、あれこれアンテナをいじっていると不可解な現象が発生しました。受信機であるDVB-T+DAB+FMの温度が上がると感度が低下するようです。どうもRFアンプの温度上昇に伴いノイズが増えてS/Nが悪化、という問題が発生している気がします。このあたりはまた別の記事で紹介したいと思います。 
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変形アンテナもお試しを

こんにちは。夏以来のご無沙汰です。
面白そうなことを手がけられましたね。波長が短いので色々試せそうですが、オーソドックスなタイプから入られたようです。微弱電波を拾うには受信面積を増やすという発想で、ツインループ(双ループとかダブルループとも)などいかがですか。指向性が出てしまいますが、どのみちRC建物なら片側からしか電波は来ません。基本的に波長以外は無調整というのが魅力です。
無指向性にこだわると、ハットヘンテナというのが大きさの割にゲインを感じていますが、スタブ調整がネックです。公開された定数どおりに作るなら、ヘンテナ系では1λヘンテナが、やはり受信面積は有利で、指向性もブロードと聞いてます。マンション中間階なら後ろに餅焼き網でも(笑)置けばゲインはさらに上がりそうです。
コメント欄での説明には限界がありますが、画像検索すると色々製作例があります。
ご活躍楽しみに拝見いたします。

re:変形アンテナもお試しを

macosway さん、今晩は、ご無沙汰しています。

なるほど、まだいろいろ試して(楽しんで)みる余地がありそうですね。

ヘンテナはちょっと考えたのですが、垂直偏波で使うのはちょっと無理があるなーと思ってましたが、そうですか、ハットヘンテナてのがあるんですね。知りませんでした。何しろ無線の知識は30年くらい前の状態で固まっています。

実はもっと別のアンテナを作りたくて、芯線径2mmのIV線を仕入れています。時期を見てアンテナ作りを再開したいと思ってます。

No title

ラジオペンチ様 絡みヨタで失礼しました。

説明漏れですが、オリジナルでは6m水平偏波だったヘンテナも、UHF帯以上では、横倒し垂直偏波で使われてます。ハットヘンテナはそれを丸めたものです。

1λヘンテナは、横倒しの変形版ですが、1エレで5~7エレ八木なみの実感が報告されてます。430MHzの製作例が多いですが、時々SHF版のもみかけます。
これなど参考にならないでしょうか。
http://www.geocities.jp/caiman0223jp/hentena/hentena.html

ヘンテナの指向性は、ビームというより、横方向にNULL角がある、といわれてます。多摩丘陵から羽田を中心に東京湾・関東平野を一望するのなら向いてそうな気がします。ツインループも同じですが、目標向きの窓ガラスに貼る程度で、結構稼げる感じがあります。

この周波数で2φ銅線なら、ハンダだけでしっかり形になりますね。ご健闘を祈ります。

macoswayさん、おはようございます

情報ありがとうございます。いろいろあるんですね。

作り易さなど考えながら楽しんで見たいと思います。何しろ波長が短いので試すのも簡単です。

No title

おはようございます。初めまして。
閑人(暇してます)のTOSHIと申します。参照していただいてありがとうございます。スタブマッチングのアンテナはスタブのインピーダンスを決めてからスタブの長さを調整しています。その為、スタブ部分の線径と間隔(導体の中心間距離)の比率を合わせてください。
私の設計が直径3mmなので、IV線(1.6mm)ならば、スタブの間隔をおよそ半分にすればマッチングできると思います。
位相反転部分をラフにするために、スタブを300オーム前後で制作し易い寸法を選んでいます。インピーダンスを高くするのは、多少の誤差があっても影響を少なくするためです。
今後ともよろしくお願いいたします。

TOSHIさん、おはようございます

わざわざコメント入れていただいてありがとうございます。

スタブは単に線の長さで位相を反転させているだけと思っていました。そうですか、平衡線路としての特性インピーダンスも重要だったんですね。
時間がある時にスタブ間隔を半分くらいに修正してみたいと思います。300Ωというと、昔のテレビの平行フィーダー線のプロポーションくらいですね。
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