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2026年5月22日金曜日

327. FFT画像を用いたノイズ測定の手法比較

先月、TS-990 のバンドスコープ(FFT画像)を用いてノイズ低減効果を評価する際、マルチモーダルAIで画像の“見た目の変化”を観測した。

その後、同じ画像をプログラム言語の Python を用いて解析したところ、算定した数値(px/dB)に差異があり、また、ノイズの変化量自体が小さいため目視との比較でどの程度の変動があったのか判り難かった。

そこで今回は、肉眼でも明確に差が見える画像を用いて、
①目視、②AI視覚推定、③Python解析
の三手法でどの程度一致するのか(変化を捉えられるのか)を検証した。

■使用画像


使用した画像は、TS-990 で 50.350 MHz を受信した際の FFT 表示で、 上段がダミーロード終端、下段がアンテナ(CL6DXZ)接続時のもの。

ダミーロード接続時は無線機の内部ノイズ(スパイク成分)のみであり、 アンテナ接続時は内部ノイズに外来ノイズが加算され、ノイズ床全体が持ち上がっていることが肉眼で確認で
きる。


測定条件は以下のとおり。
・測定時間帯:深夜 1 時(信号の入感がなく伝搬状態が安定している)
・TS-990:AGC Off / P.AMP On / NB・NR Off / Filter 2.4 kHz
・SCP:Grid 10 dB / Span 20 kHz / Averaging 2 / REF LEVEL 固定
・アンテナ系:コモンモードフィルタ、フェライトコア装着

■目視による観測


撮影した2枚の画像を拡大して凝視すると、 ダミーロード時のノイズは最下段の基準グリッドから 1 グリッド(10 dB)以内に収まっており、全帯域(2,000Hz)の面積でみるとノイズが占める割合は2 割程度。

アンテナ接続時は同じ領域でノ
イズが 8~9 割を占め、 さらに 1 グリッドラインを超えるノイズ成分もある。感覚的には 7~9 dB 程度ノイズレベルが上昇しているように見える。


■AI による視覚推定


AIはFFT画像のノイズ帯を画像認識で検出し、横方向の各位置ごとにノイズの“上端”を読み取って、その高さを線として可視化する。AIの推定結果にはわずかな揺らぎが生じるため、同じ条件で2回観測し、そのばらつきの範囲を確認した。

・FFT下端を基準(0 px)として評価
・青色ノイズ帯+白色波形線・白色ピーク線をノイズ成分として扱う
・10 dB/div(1グリッド=30px)を基準とし、1 px = 0.33 dB として換算
・「中央値包絡線」「90%包絡線」「高レベル側包絡線」の3軸で比較
 ※包絡線=各列のノイズ上端を統計的に代表させた線


■Python による解析


AIによる視覚推定と同じ基準となるよう算定条件を定め、FFT表示領域(ROI)からノイズ成分の上端位置を抽出して統計処理を行った。

包絡線の定義や換算条件はAI側と同一で、各列の上端位置から中央値や上位側の代表値を求め、複数の指標で比較した。

■算定結果


AI/Pythonの両者によるノイズ差分(DL→ANT接続時)測定結果は以下のとおり。



どの指標軸を用いるかにより結果が異なるが、AI/Pythonともノイズ差分は5〜9 dB前後となった。これは、ノイズ帯のどの部分を“代表的な高さ”として読むか(中央値・上側の高さなど)の違いによって数値が変動するためで想定内といえる。

■まとめ


AI視覚推定およびPython解析とも、肉眼で感じられたノイズ増加傾向と概ね整合する結果となった。

この範囲内で更に精緻な値を求める場合は、ノイズレベル(dBm
)を直接測定できる安価なスペクトラムアナライザ (例:TinySA Ultra)を使用するのが妥当であろう。

今回の主な目的は、AI による画像分析手法と Python解析に慣れることであった。学術的な研究ではないにせよ、AIを用いて定量的な評価を行う場合、AIは過去の算定結果やこちらが目指そうとしている方向性を会話から敏感に読み取り、アンカリングやハルシネーションを起こす可能性が高い。これはAIが“学習”しているわけではなく、あくまで会話の流れに引きずられる傾向が構造的にあるということ。

そのため、先入観を排除する指示を冒頭に必ず入れることが不可欠であり、検出した結果の再現性を確認(複数回、同じ条件で実施)したり、結果を他のAIで検証するなど二重三重の安全策が必要あった。

因みに今回使ったAIは Chat GPT Plus (GPT-5.4 Thinking 標準)である。最新の推論モデルでコーディング・数学・資料作成に強いとのこと。

前回試した他のマルチモーダルAI(無償版)では、AIが作成したPythonコードをPC側のPython環境(事前インストール・パス設定・コマンド操作が必要)で動かす必要であったが、ChatGPT PlusではAI側にPython実行環境(サンドボックス)があり、プロンプトだけで解析が完結した。

2026年5月10日日曜日

326. ローバンド用アンテナチューナーの導入

1.9MHz帯(160m)の運用を始めるにあたり、アンテナチューナー(MFJ-989D)を改めて導入したので纏めておく。
MFJ-989D

■経緯


昨年末、80m用 Inv-Vee の高SWR(2.0前後)対策としてMFJ-986 を導入したが、奥行き45cmという大きな筐体は現行のラックからはみ出し、使用頻度の少ない常設機材として置いておくのがためらわれたので一旦手放して
いる。

4月に160m用の短縮型 Inv‑Vee を新設するにあたり、低地上高による低インピーダンス化が予想されたため、より広い整合範囲を備えかつ筐体の奥行が短い同機種を探していたところ、状態の良い中古品を入手できた。

■特長

既に無線機材の製造を終了しているMFJ社がネット上で公開している 986 と 989D のマニュアルをAIを用いて比較検証。その結果、ローバンド運用における 989D の特長としては以下の点が挙げられる。

① 広範なインピーダンス整合範囲

両者のインピーダンス整合範囲(公称値 / 抵抗成分R)は次のとおり。

・MFJ‑986 :35〜500Ω(1,500W PEP時)
・MFJ‑989D:6.5〜3,200Ω(1,500W 定格時)

160m短縮型 Inv-Vee のSWR、インピーダンスを改めて測定した結果は下表のとおり。

この実測値は、以前使用していた986の整合範囲にも収まっているものの、160m帯の短縮アンテナは、抵抗成分とリアクタンス成分が同時に現れる負荷になりやすく
、より広い整合範囲を持つ 989D の方がマージンが大きい。

② 回路構成と整合能力の差異

989Dは、大型エアバリコン(12cm×9cm)二基と高Qローラーインダクタ(10cm×5.5cm)を組み合わせた、オーソドックスなTネットワーク構成を採用している。

一方、986は一つのノブで操作可能な「差動コンデンサ(Differential Capacitor)」を用いる独自のディファレンシャル・T回路であり、調整の容易さが特長だが、構造上、両方の容量を同時に最大化することができない。そのため、160mの低インピーダンス負荷に対しては、追い込みの幅に限界が生じる。

対して989Dは、二基のバリコンが独立しているため調整には慣れを要するが、各々の容量を最大限に活用して、今回のような負荷に対しても、最適なマッチングポイントを追い込める自由度がある。

160m/80mのようなローバンドでは、整合のために大きな容量(C)と損失の少ないインダクタンス(L)が求められるが、989D の重厚なパーツ構成はこの帯域で真価を発揮する。特に80mでハイパワー運用する場合、この物理的な「大きさ
」がそのまま耐圧性能と運用上の安心感に直結する。

MFJ-989D

③ 高耐圧・高信頼性のバラン内蔵


989D は 1:1 電流バランを内蔵しており、今後、ロングワイヤ系や不平衡アンテナを使う際にも外付けバランを追加せずに運用できる。


④運用性と設置性


・内蔵ダミーロード

989D は300W の非誘導ダミーロードを内蔵しているため、送信機のプリチューンや出力確認が単体で行える。


・ピーク/平均パワーメーター

989D のメーターはピーク電力(PEP)と平均電力を切り替えて測定できる。なお、メーター駆動には外部電源(12V)が必須である。一方、986 は外部電源なしでもメーターが動作するため、この点は989D のデメリットと言える。

・適正な筐体サイズ

989D の筐体は奥行きが35cmであり、986 よりも10cm短い。縦/横幅は986よりも4.5cm大きくなったが、ガラスキャビネットの上に設置しているFRG-7の上に乗せたところバランス良く収まった。
MFJ989D、FRG-7

■マッチング状況・総評


各バンドにおける整合時(VSWR:1.1)のダイヤルポジションは以下のとおり。

160mの短縮型 Inv-Vee はインダクタンスが「37」(カウンター値)と少ない値で整合しており、アンテナ側が1.840MHz付近で良好に動作していることを示している。

実運用ではチューナー側で軽く補正するだけで整合が取れており、回路内の損失も最小限に抑えられていると考える。

80mの Inv-Vee においても妥当なインダクタンス値「71」で整合しており、バリコン側にも十分な操作上の余力を残している。

実際の調整では、ローラーインダクタのハンドルを回してゲージをマニュアルに記載されているプリセット値に持っていったところ、その周辺でストンとSWRが落ちて、あとは二基のバリコンを微調整するだけで完了した。いわゆる「追い込み」操作は不要であり、極めて素直な挙動であった。

以上により、MFJ-989D がどちらのアンテナに対しても無理なく動作しており、広い整合範囲と低損失なTマッチの特性が実測値からも裏付けられた。

また、整合時の各ダイヤルポジションは、今回の実測インピーダンスから想定される調整位置と一致しており、測定値とチューナーの動作が矛盾なく対応していることを確認できた。

2026年4月23日木曜日

323. フェライトコアの効果検証とノイズ対策の再構築

現在、HF帯~50MHzのアンテナ系にはコモンモードフィルター(CMF)を挿入し、補完的にフェライトコア(FC)を数ヶ所にクランプしている。しかしFCについては、必ずしも明確な根拠に基づく設置とは言えず、よく揶揄される“おまじない” の域を超えていない可能性もある。

そこで、FCの効果を定量化するためにAIを活用し、フロアノイズ低減(SNR向上)を目的とした環境の再構築を行った。








■CMF/FC の役割整理


①コモンモード抑制

CMFは特定帯域(HF帯など)で高いインピーダンスを得るよう設計された専用フィルターであり、アンテナ系に乗るコモンモード電流を大きく抑える。

FCは広帯域で緩やかに効く素子で、複数個を直列にすることでインピーダンスを積み上げられる。CMFで取り切れない残留コモンモードを追加で抑える役割を担う。

②ノイズ抑制(SNR向上)

CMFはアンテナ(同軸外皮)に付着したノイズを入口で遮断する一次対策であり、SNRに対して大きな効果を持つ。設置はアンテナ直下が最適だが、タワー上での障害切り分けが煩雑になるため、現在は屋内側のみで使用している。

FCはCMFでは遮断しきれない「別経路のノイズ」、すなわち長尺の制御線に途中で付着するノイズ、シャック内の電子機器からケーブルを介して放射されるノイズなど、アンテナ(主線)とは異なる経路で入り込むノイズに対して広帯域で効果を発揮する。

■FCの設置計画

現在のCMF設置状況を踏まえ、最適なFCの設置場所と数量をAIとの対話により決定。
設置計画は以下のとおり。

これまで特に対策を講じていない多芯・長尺の制御線(Versa用コントロールケーブル、ローテーターケーブル)は周囲のノイズを取り
込み易いため同軸ケーブル同様、ケーブル取り込み口に集中配置した。

ケーブル取り込み口の直下で5本のケーブルにFCをクランプすることは物理的に困難であり、また並列にした場合、FC同士が磁気的に接触し効果が薄れるため、直列配置にしつつ最短でも互いの距離を3cm以上(コア1個分相当)離すよう設置。デスク裏の壁面が少し雑然となるが止む無しとした。

次にシャック内で無線機に繋がるLAN、USBケーブルもPC側/TS-990側双方の端子にFCを取り付け、更にノイズを発生させるモニター2台に繋がるHDMI、ACラインにもFCを追加した。

■観測方法・概要

ノイズの定量測定にはスペアナが必要であるが所有していないため、TS-990のバンドスコープ(FFT表示)を簡易測定器として活用。

TS-990 の FFT はノイズレベルを絶対値(dBm)として表示しないものの、縦軸が 10 dB/div の固定スケールで描かれるため、フロアノイズの相対的な高さを読み取ることができる。

ただし肉眼では微小な差異を判別できないため、 FCあり/なしの各状態で FFT 画像を撮影し、
AI に読み込ませて高さの差分から dB差(効果)を推定することにした。


■観測条件・プロセス


測定の再現性を担保するため、以下の条件を固定。

・周波数:3.520MHz(家庭内/近隣ノイズの影響を受けやすい最もシビアなバンド)
・TS-990設定:AGC Off / P.AMP On / NB・NR Off / Filter 2.4kHz
・SCP設定:Grid 10dB / Span 20kHz / Averaging 2 / REF LEVEL固定

FCはあらかじめ決めた順序で “引き算方式” により取り外し、10分以内に全ステップを完了させることで伝搬変動の影響を最小化した。

観測プロセス(5ステップ)は以下のとおり;


■観測結果・効果


①分析基準


解析にあたり、以下の3つの基準を設定。

・固定スケールの確認(10dB=30px)

TS-990のFFT表示は 10dB/div の固定スケール。画像解析により「縦1マス=30px」が一定であることを確認。これが定量比較の前提となる。

・換算レートの算定(1px=0.33dB)

 10dBを30pxで割り、1px ≒ 0.33dB と換算。ピクセルの最小単位は整数(1px)だが、繰り返し測定した結果を平均することで、小数点以下の微細な変化も反映させた。

・ノイズ重心の定義

ノイズ波形は常に上下に揺れるため、波形の上側平均と下側平均の中点を「ノイズ重心」と定義。複数箇所のサンプリングと2枚の画像による平均化を行い、ノイズの「塊(かたまり)」としての動きを把握した。

② 観測結果

画像分析(注)の結果、各対策によるフロアノイズの抑制量を観測した。

注:グリッド変化値(px)はAIによる視覚的分析に基づく。Python等による定量的な画像解析は行っていない。

この観測結果からはでは、全ての対策によるノイズ削減効果は 5dB となり、無線機に届くフロアノイズを電力比で 約1/3(約32%) まで抑え込んでいる計算になる。

入力信号レベルが一定の条件下での測定であるため、このノイズ低減分はそのまま SNR の向上に寄与している筈だが、実運用でどの程度体感できるかは今後の確認となる。

■総括


今回の検証では、FC を用いた「多経路対策」の効果が明確になった。特に未対策だった制御線への FC 追加は、ノイズ床の低下が肉眼でも確認でき、同軸・制御線・周辺機器といった複数の侵入経路に対して段階的に対策を積み上げることの有効性が示された。

これにより「CMF で大元を遮断し、FC で周辺経路を封じる」という多層的なノイズ対策の方針が、実際の運用環境でも有効であることを再確認できた。

また、AI を用いた画像解析により、従来は感覚的だった FC の効果を視覚的に比較できた点も収穫である。ただし AI は得意・不得意があり、時に“もっともらしい誤答(ハルシネーション)”を返すこともあるため、一つのモデルに依存せず、複数の AI を使い分けて結果を照合することが解析の信頼性を高めるうえで重要となる。

<後記> 2026/5


今回、マルチモーダル AI による FFT 画像のピクセル差分からノイズ削減効果を推測したが、 後日、Python を用いて画像解析したところ、算定した数値は当初より小さい値となった。

この背景には、AI は見た目のノイズ床の高さを広く捉えて変化を評価するのに対し、 Python はノイズ分布の重心位置のみを数値化するため、変化が小さく算出されやすい。このように評価指標が異なるため、同じ画像でも結果が一致しない結果となった。

いずれにせよ、FFT 画像だけでノイズ低減量を定量的に求める方法には限界があり、反対に実際のノイズ減衰量が画像に十分反映されない場合も考えられる。実際に肉眼でノイズ床の低下は確認できるものの、 数ピクセル単位の変化量から算出した数値は、あくまで参考値として扱うのが妥当だろう。


2026年4月19日日曜日

322. タワーアース工事

先般、1.9MHz帯アンテナを検討する中で、タワーの接地について改めて調べたところ、周囲への落雷による誘導雷のリスクが無視できないことが分かった。そこで安心して運用を続けるためにタワーのアース工事を行うことにした。

■ 周囲環境と落雷リスク

自宅は第一種低層住宅地で周囲に高い建物はないが、タワーより高い構造物として以下がある。
東方向 90m:野球場のネットを支えるコンクリートポール群
西方向 130m:高圧線鉄塔
南方向 400m:地上高60m超の高圧線鉄塔

タワー自体の高さは15m(マストを含めると18m)なので直撃雷の可能性は低いと考えていた。しかし、周囲の鉄塔などに落雷した際、静電誘導や電磁誘導による誘導雷および接地電位上昇のリスクは否めない。

タワー建設から8年間、近隣で落雷被害の話は聞かなかったため深く考えていなかったが、通勤で利用する駅舎(2階)から見ると、タワーが周囲より頭一つ抜けて見える。この状況を踏まえ、リスク低減と安心のためにアース工事を行うことにした。

■ 業者選定と工事方針

以前、ハイパワー変更工事の際に200V配線とアース工事をお願いした電気工事店(ご隠居)に連絡。その日のうちに現地調査に来ていただき、以下の方針で進めることにした。

・被雷対策としての保護接地のため、接地抵抗はA種接地相当(10Ω程度)を目標とする
・アース棒(1,500mm)を連結して「深打ち」することで低い抵抗値を確保する
・タワーの3本柱それぞれにアース線を繋ぎ、どの柱に雷が落ちても大地へ逃がせるようにする

3日後「今から工事しますが・・」との連絡が入り、急遽、立ち会いながら(手伝いながら)作業を進めた。

■ 作業工程

①掘削

タワー東側の柱から約1.2m離れた地点を70cmほど掘り下げる。

②配管ルートの確保

掘削地点までの経路を掘る(深さ30cm程度)。そこにPF管に通したアース線(22sq)を配線。

③アース棒の深打ち

連結式アース棒(Φ14×1,500mm)を電動ハンマで順次打ち込んでいく。
電動ハンマー

④接地抵抗の測定

アース棒を打ち込む毎に抵抗値を確認。
接地抵抗

⑤タワーとの接続

タワー基部(東側柱)のボルトにアース線端子を装着し、他の2本の柱とリンク接続して終了工事時間は2時間強であった。
タワーアース

■ 接地抵抗の推移

アース棒を1本打ち込んだ段階(先端深さ2.2m)での測定値は 21.0Ω。 その後、測定しながら4本まで深打ちした結果は以下のとおり。
接地抵抗
最終的にタワー本体から測定した接地抵抗は3.9Ωとなった。
この値から逆算(並列合成抵抗の計算)すると、タワー単体の接地抵抗は 約12.8Ω。もともと地中の湿り気や土質が良く(軟弱地盤であるが)、タワー基礎の鉄筋がしっかりと大地と結合していることが証明された。

今回、接地抵抗として「3.9Ω」という極めて低い値を得られたことで、Low Band運用における高周波的な安定も期待できるため、タワーそのものを輻射体とするシャントフィード等の検討もしたい。


2026年4月14日火曜日

321. 1.9MHz帯アンテナの設置

DXingに復帰して 8年目。伸び悩むDXCC Challenge の打開策として1.9MHz帯へのQRVを試みるためにアンテナを設置した。

■アンテナ選定

1.9MHz帯のアンテナはその固有長から住宅地での設置はハードルが高い。候補としてはタワートップに短縮型ハーフスローパーを設置する方法があるが、タワー建設時にアース棒を基礎に埋設・接続しておらず、この状態ではタワー単体で静電容量による「疑似アース」として多少は効くものの、実用的なRFアースとしては期待できない。

また、給電点インピーダンスが低くSWRの整合が取りにくくなることが想定され、疑似アースが弱いことと相まって同軸ケーブルの外皮(網線)がアース代わりとなりコモンモード電流が発生しインターフェアの原因となる可能性がある。

そのためハーフスローパーと比べ高仰角(DX不向き)で大地の影響を受けやすくなるが、設置・調整が簡単な短縮型ダイポール(Inv-Vee)を試すことにした。

商品としては第一電波工業から1.9MHz/7MHzの2バンド対応アンテナ「W719」が2021年に発売されており、ローディングコイルを介してワイヤーエレメントがそれぞれ15メートルなので、途中でベントする(折り曲げる)前提で設置することができる。これをネットで注文した。

部材は以下のとおり。バラン(BU-50A)が同梱されており、耐入力は1.2kW(PEP)。FT8では250W以下で使用するよう注意書きがあるが、1.9MHz帯の最大出力(免許)は200Wなので許容範囲内に収まる。但しアンテナがしっかりと整合していることが前提であるが・・
W719
ローディングコイルはずっしりと重い(346g)
W719

■アンテナ設置

タワートップには3.5MHz用のInv-Veeを上げており、ここに共存させると互いへの干渉が気になる。気軽に試すことを優先し2階ベランダからマストを伸ばして地上高7m弱の位置にバランを設置。そこから南北方向にワイヤーエレメントを張り、北側は5m、南側は8m辺りで90度にベントさせる計画とした。

ベント構造は効率低下を招くものの、限られた敷地で実用的な長さを確保でき、3.5MHzでもそれなりに楽しめているので(143エンティティとQSO)今回も期待したいところ。

北側のワイヤーエレメントを中継/固定するため、敷地の角2ヶ所に新たにアンテナマストを設置(高さは3m)。南周りには80mのワイヤーエレメントに使用しているアンテナマストと共用した。

W719を一旦マニュアル値どおりに設置してSWRを測定。7MHzはフルサイズのダイポールとして動作しており、ヒゲ長を調整し7.074MHzで1.6程度に落ち着いた。帯域幅も割と広くDX局も入感しているのでサブアンテナとしても使えそうである。

肝心の1.9MHz帯では、その近辺はおろかアンテナアナライザーの計測範囲(下限1.71MHz~)ではディップ点を見いだすことができなかった。

アンテナが地面に近いため、地面との静電容量(浮遊容量)が増加し、エレメントが物理長以上に“電気的に長く”見えている。その結果、ディップ点はアンテナアナライザーで測定できない1.7MHz以下にあると考えられる。

■アンテナ調整

①バラン無しでアンテナ単体の共振点を確認
推測に頼っていきなりワイヤーエレメントをカットするのは無謀なので、まずバランを外してアンテナ固有の共振点を探ることにした。結果、1.802MHz付近でディップしていることが判明し、そこからエレメント長の調整に入った。

3.5MHzのInv-Veeを設置した際、左右のワイヤーエレメントのカット幅とSWRの推移を見ながら感覚的に作業してしまい、後からワイヤーを継ぎ足す羽目になった反省がある。最終的に左右のエレメント長の正確な値が判らなくなってしまった..

今回はこの反省を踏まえてAI(Copilot)にアンテナの設置環境、現在の共振周波数、SWR値、リアクタンス(R)/インピーダンス(X)、目指す周波数(1.840MHz)を伝えエレメント調整幅、調整方法を求めた。

AIによるアドバイスをベースに作業を進めることで、余計な思い込みに左右されず論理的に進めることができる。また、いきなり計算上の数値までカットすることを求められることはなく慎重なアプローチを提案してくれる。

何度も測定値をAIにフィードバックしながら調整した結果、1.840MHz近辺でディップを得ることができた。しかしながらSWR値は5.7と高く、このままでは実用には適さない。

②バラン装着後に再測定・調整
ここからはバランを取り付けて実運用に向けた調整を行う。バラン装着後、ディップ点は再び計測範囲外となったが、下限周波数(1.71MHz)付近でカーブが見えていたため、慎重にワイヤーエレメントを切り詰めていくと、1.72MHzにディップ点が現れ、SWRは1.7となった。

この現象は(AIの解説によると)バランの無い状態では同軸ケーブルの外皮(網線)がアンテナ(放射体)として一体化し動作していた可能性があり、アンテナエレメント調整後にバランを付けることでアンテナ固有の共振点が見え、且つ同軸ケーブルの外皮を流れるコモンモード電流が遮断され同軸ケーブルは本来の伝送路となり、アンテナ固有のSWR値が現れてきたらしい。

③ 1.840MHzへの追い込み
あとはこれまでの工程を繰り返すだけだが、ワイヤーエレメントの上げ下げ(ロープ牽引)と調整、そしてAIとの対話を繰り返すうちに気づけば夜の19時になっていた。それでも最終的に1.840MHz付近でSWR1.5まで追い込むことができた。

ローディンコイルの端子からエレメント先端までは双方382cm(ヒゲ7cm含む)となり、規定の460cmから78cmカットした計算となる。

SWRの測定結果は次のとおり。予想どおり帯域幅は狭く「1.840MHz/FT8専用アンテナ」という趣きである。1.820MHzあたりのCWならばアンテナチューナーで対応できるが、1.90MHz以上はSWRが非常に高く強制的にチューナーで整合させてもバラン自体に負荷がかかり、ほとんどが熱として消費されてしまうため実用的な運用は難しい。



■インターフェア対策

アンテナの地上高が低く家屋が近いため、コモンモードの発生は極力抑えたいところ。幸い給電点から無線機までの同軸長は10m程度であり、対処ポイントは絞られる。

まずバランの直下にコモンモードフィルター(CMF2000)を挿入。これは自宅保管していたものを活用。屋内対策はアンテナチューナーの後にフェアライトコア(ZCAT2032-0930)を8個装着した。
W719
これ以上の対策は思い浮かばず、AIに確認しても送信側としては充分との見解。あとは実際に運用し、インターフェアが出た場合はその機器側で対策を講じるしか無さそうである。

1.9MHz帯の運用では、コモンモードに限らずインターフェアを完全に防ぐことは難しい。特に住宅地では、隣家の方が安価な(シールドが弱い)AMラジオを聞いている場合など、強電界で抑圧される可能性が高く、他バンド以上に注意が必要である。

2025年9月23日火曜日

312. 受信用アンテナ(SA7000)の設置

2階のベランダに立てている風速計用のマストに受信用アンテナ「AOR SA7000」を併設した。

現在、受信用アンテナとして第一電波工業製のD303(0.5~200MHz)をベランダの北側に設置しているが、二台ある受信機、SDRレシーバー(RSPdx)とFRG-7の切り替えが面倒なためベランダの南側に設置している風速計のマストに別のアンテナを取り付ることを考えていたが、この
アンテナの基台であれば風速計と一緒にしてもファンがエレメントに干渉しないことが判り、ネットオークションで出品されているものを見つけて入手。

取扱説明書には30kHz~2GHzで使用できるホイップアンテナとの記載があり、30MHzまでの中短波用エレメント(1.8m)とそれ以上の周波数をカバー
するエレメントの2本を樹脂ケース内部で混合し同軸に送る構成になっている。

広帯域で同調を取るためにローディングコイルが入っているようだがゲインは最大で0dBであり、高い周波数帯ではあまり期待できないが、試しに他のアンテナと聞き比べてみた。

先ずFRG-7に繋いでAFN(810KHz)を受信するとD303ではSメータで59のところ、SA7000に切り替えると+15dBまで振れる。
そのまま7MHz/CWをワッチするとD303ではRST419~519の局が559程度まで上昇。感度はこちらの方が優れているようであり、ミクロネシアのDXペディション局も辛うじて聞こえた。

7MHz以上のHF帯では特に差異は見られないため、今後はTS-990に繋いで
14.074MHz/FT8をワッチしてみる。KA1-404Lで20局程度デコードしている状態からSA7000に切り替えると5局以下に減少したが-6dBで入感していたウルグアイ局が-18dBでデコードできた。

次にSDRレシーバーに繋いでFM放送を聴き比べると、多くの放送局では大差がなかったがI
nterFM(89.7MHz/東京タワー)はD303の方よりも感度が落ちてノイズが絡むようになった。

エアバンド,145MHzの比較でもD303の方が感度が勝っていたが、VHF以上はディスコーンアンテナ(DS150S)の方が優れているので、こちらも置換した。

タワー中段に設置しているコメット製のGP-5(145/430MHz)を含め、3種類のアンテナ(GP/ディスコーン/ホイップ)で439.14MHzのレピータ局(箱根町/110km)を受信したところ、GP-5ではRS52程度、DS150SではRS41程度、SA7000では入感しなかった。

暫くはこのアンテナを中・短波帯で用いて更に感度の良さそうなものがあれば置換してみたいが、やはり実際に使ってみないとその優劣は解らないようである。

2025年8月27日水曜日

310. ベランダアンテナの変遷

当地に自宅を建てた2000年から2階のベランダには、何かしらの無線用アンテナを設置している。そもそも施工時にその目的で壁面に3ヵ所CD管を通しておいた。
2018年にタワーを建設した後も状況は変わらず、現在は受信用アンテナ(D303)と風力計を上げているが、過去からの変遷を整理しておく。

■VC-3

周波数:7/21/28MHz
設置時期:2000年頃
既に廃業した北辰産業(Maldol)製のトライバンドV型短縮ダイポール。実家から持ってきたHF機(IC-750S)に繋ぐために設置するも、結局、ワッチのみで電波を出すことはなかった。当時ネットショップで購入したと思うが履歴などは残っておらず詳細は不明。数年後に撤去した際、エレメント接合部が固着して分解できずそのまま屋外で保管。2019年2月にジャンクとしてネットオークションで売却している。

■DS150S

周波数:25MHz~1500MHz
設置時期:2003年頃
コメット製のディスコーンアンテナ。2003年に現YAESUの受信機VR-5000を購入したタイミングで設置したと考えるが、会社帰りに秋葉原の富士無線に立ち寄って購入したこと以外は忘れてしまった.. これまでに何度もベランダでの設置と撤去を繰り返しており、現在は保管中。

■MK-5

周波数:長波~UHF帯
設置時期:2010年2月
Field_ant製の受信専用シールドループアンテナ。ノイズが少ないとの評判を踏まえネットオークションで購入して設置。DS150Sと併設して聞き比べると長波~短波帯でもS/Nに変化は感じられず暫くして撤去し保管。大きさ故に保管スペースを取るので2011年1月にネットオークションで売却した。

■D303

周波数:0.5~200MHz
設置時期:2011年2月
第一電波工業 (DIAMOND) 製の受信専用アンテナ。MK-5の後継としてネットオークションで中古品を購入後、DS150Sとの併用/置換を繰り替えしながら現在も稼働中。

■CP-5HS

周波数:7/14/21/28/50MHz
設置時期:2015年5月
第一電波工業 (DIAMOND) 製の5バンドグランドプレーン。アマチュア無線の復帰に向けてネットショップで購入し設置。全長が3.6Mあることから給電部分で3方向にステーを張った。
ラジアルも最長1.8Mあり隣地に少しはみ出していたことから、住宅建設が始まったのを機に2018年内で撤去・保管し、2019年1月にネットオークションで売却。
このアンテナを用いて初めて当地からQRV開始。無線局免許状の交付から12年後となった。

■UHV-9

周波数:3.5/7/14/18/21/28/50/144/430MHz
設置時期:2023年5月
コメット製の9バンド短縮ホイップアンテナ。サブ機(FT-991AM)導入を機にネットショップでカウンタポイズと併せて購入し設置。
実運用に用いることはなく、風力計設置のためマストを譲る形で2025年2月に撤去して現在保管中。


このほかにFM放送用の4エレ八木や衛星放送用パラボラアンテナを設置した時期もあったが、現在は至ってシンプルな構成になっている。
サイズの制限はあるものの気軽に様々なアンテナを試せるのはベランダアンテナの醍醐味であろう。

2024年5月4日土曜日

289. ローテーターの交換 ②

4/15にメーカーに故障対応を依頼したローター(本体)が修理を終えて戻ってきた。故障原因は、ローター内部のボリュームの経年劣化によるとの事。

ローテーター(RC5A-3)は2018年6月にのタワー建柱時に設置しており、約6年で故障したことになるが、メーカーによると機械構造部ではなく電子部品なので、使用頻度にも因るがもっと早く故障する場合もあるとの見解であった。
RC5A-3

修理内容は、ボリューム(品番:RA25Y-20S B506)の交換のみであったが、併せてオーバーホールを依頼して、グリスアップ・クリーニングと幾つかの部材を交換。


費用は技術工料(2.5hと記載)と部品代、送料等で1.8万円ほど。インジケータおよび他の部材と共にこのまま保管し、何年か先に起こりえる次の故障に備えることにする。
RC5A-3


2024年4月22日月曜日

286. ローテーターの交換 ①

3月末にローテーターが突然動かなくなり、結果、ローター本体を交換したので経緯を纏めておく。

■事象

アンテナ(ローター本体)が340度(北北西)の方向で停止。PCリモートでインジケーターを操作しても動かなくなる。
インジケーターを手動(MAIN側)にして、CWレバーを1回押下すると指針が時計方向に高速で回転(通常の3倍程度)し廻し切った状態で停止。
上記からCCWレバーを1回押すと、指針が反時計方向に高速で回転し廻し切った状態で停止。
何回か試していると指針が廻転途中で止まり、その左右(30度程度)で大きくふらつく事象も発生。その状態から再度CW/CCWレバーを押下すると左右に廻し切れる。

<障害切り分け>
インジケーターは、2023年7月にリモートタイプ(RC5A-3P)を購入し置換しており、試しに以前のインジケーターに接続しても上記事象は同じであったことから、故障箇所はローター本体かリモートケーブル(7芯)の断線が考えられる。

取扱説明書に記載されているインジケーターとローター本体それぞれの内部抵抗値を測定すると、インジケーターとローター駆動の電源供給部は規定値どおりであったが、方向制御に係る区間の抵抗値が大きい。
但しインジケーターで左右に廻し切った状態で何度か測定すると抵抗値の変化はあるため、ケーブル断線は考え難い。

不具合内容と測定値をメーカーに伝えたところ、ローター本体の故障の可能性が高い(ケーブル起因もゼロとは言えない)が、いずれにせよローター本体をメーカー側で点検させていただくとの見解。

ローター本体をタワーから一旦外してメーカーに送付・修理した後、再度設置となると二度手間になることから、新たにローター本体を購入し置換して、修理したローターは予備として保管しておくことにした。

■交換作業

ローター本体は部材としてメーカーから直接購入できないため、工事業者にローター本体の調達を含め交換作業を依頼。工事日はスケジュールを調整した結果4/12夕方からとした。

当日は18時前から作業を開始し1時間ほどで終了。ローター本体交換後、インジケーターを接続し正常動作を確認。併せて磁北寄りであったアンテナの向きを真北(+7.5度)に調整した。


■ジャンクションボックス

ローターの置換に併せてリモートケーブルの延長と発雷時に直ぐにケーブルを切り離せるようジャンクションボックスを設置。

ケーブル延長用のコネクタはメーカーから頒布されているようであるが、現行のY型圧着端子を切断せずにそのまま活かすことにし、ハム
ショップでリモートケーブルと同じもの(VCTF 0.75mm 7芯)を2m買い求め、7Pinコネクタセット、端子板などの部材はamazonおよびホームセンターで調達。ケースは100円ショップで見つけた金属ケース(蓋付き)を用いた。

コネクタは予想したよりも内径が小さく、ケーブル(外径9mm)がコネクタ内部まで通らず、またハンダ付けには難儀したものの何とかコンパクトに仕上げることができた。


2023年8月26日土曜日

256. ローテーターのPCコントロール

FT8のリモート運用でこれまでネックとなっていたローテーターのリモート操作に関して、ローテーターPCインターフェイス(頒布キット)を用いてPC制御によるリモート操作をできるようにした。

■インジケーターの置換

2018年のタワー建柱時に購入・設置したローテーターセット(RC5A-3)は、そのインジケーター部(コントローラー)にリモート端子がない仕様のため、メーカーに送って改造してもらうかリモート端子付きのインジケーター(RC5A-3P)を購入する必要がある。
メーカーに見積依頼したところ納期までに10日ほどかかり、その間はアンテナを廻せないことや、工費が思った以上に高額であったことから、新たにインジケーターを購入し、従来のものは故障時の予備とすることにした。
RC5A-3

■PCインターフェイス

ネットにて「ローテーターコントローラー」を検索すると、完成基板の頒布とパーツから組み立てるキット頒布の2つが見つかり、後者は2023ハムフェアでも入手できるため、こちらを選択し事前予約の上、8/19に会場で受け取った。
キットはプリント基板、パーツ、5PinDINコネクタと各種アプリケーション/説明書が入ったCD等を含めて5Kと安価。
ローテーターコントローラー
動作原理はどのコントローラーも同じであると考えるが、ローテーター側から位置情報を示すDC出力、RC5A-3Pの場合は、1番ピンから0.0V(CCW-180度)~3.2V(CW+180度)の電圧変化をA/Dコンバーターでデジタル変換し、アプリケーションの地図上にプロット。アンテナを向ける方位を決めて地図をクリックすると、A/Dコンバーターを介してその位置情報までCCW(左回転)またはCW(右回転)端子を接地しローテーターを廻す仕組み。

■組み立て

久し振りのキット製作のため、半田ごての先端が最も細いタイプの純正品(TQ-77RT-SB)に交換。基板のはんだ付けは、トランジスタ(3個)の線間ピッチがかなり狭く注意を要したが、丁寧な説明書が添付されており、難なく組み立て作業を終えた。

一方、インジケーターのリモート端子のピンポジションを左右反対に誤認したことで、期初設定で規定の電圧が測定できず、気づくまでに時間を要してしまった。

ケースは、ハムフェアで見た実機のケースより少し大きめの「YM-120」を購入。USB Type-Bを差し込む四角穴のケース加工は金属やすりをかけて仕上げたが、それなりの出来栄え。 ケースに入れて配線し完成したものは以下のとおり。
ローテーターコントローラー
ローテーターコントローラー
インジケーターのリモート端子(J1)は6Pin DINのため6芯ケーブルを用意し
たが、使用するのはGNDを含めて4芯のみ。ピンポジションを備忘のため記録しておく。
ローテーターコントローラー

■設定・調整

説明書に従い、基板の位置情報信号出力(電圧)を調整。その後、アンテナ方位と電圧の関係を示すパラメータ(ADコンバーター値)を4つの方位で測定しデータ登録。設定値は以下のとおり。
ローテーターコントローラー
なお、現在アンテナの向きはインジケーターが0度値でほぼ磁北を向いており、真北方向に+7.3度補正する必要があるが、台風シーズンが終わってからの作業とする。

■使用感

アプリケーションの設定画面で地図を3種類から選択できるほか、jpegファイルで簡単にカスタマイズできる。試しにQTHを中心とした関東エリアと日本全国の地図を作り設定してみた。50MHzで国内向けにビームを向ける時は便利に使える。

従来のインジケーターでの操作と比べ、PC上で(マウスで)簡単にエンティティの方位を合わせられることや、世界地図(正距方位図)も少しカスタマイズして見易くなったため、リモート運用に限らず普段使いとして用いることにした。
ローテーターコントローラー
ステータスLED(緑)が通電時は点滅し続けるので、電源スイッチに置換しても良いかもしれない。


2023年6月18日日曜日

250. サブ機導入・ベランダアンテナ設置

無線設備の冗長化に向けてサブ機を導入。それに合わせてベランダにアンテナを設置した。

<サブ機の導入>
これまで無線設備としてはTS990一台で運用してきたが、購入から8年が経ち故障発生に備えて(DXペディション中の不測の事態に対処するため)サブ機を用意しておくことにした。

機種選定にあたっては、単に予備用とするのは勿体ないので、144MHz/FT8で近隣アジアを狙うことと、リニアアンプ(IC-PW1)を繋ぐ前提として、ICOMかKENWOODで検討したが、両者とも現行モデルでは候補機がないことから(ここ数年、発売を待っていたが)YAESUのFT991AMとしてネット通販で購入。

FT8運用で接続するPCはTS990と共有するため、操作で混乱しないようソフトウエアはWSJT-Xを使用して使い分けすることとし、JT-Linker経由で共有するTurbo HAMLOGにログデータを送る設定。

<アンテナの選定>
144/430MHzはタワー中腹のアームバーに設置したグランドプレーン(GP-5)に繋ぐが、HF~50MHzについては、既存のアンテナシステムから切り替える構成とせずに、モニター用途として2階のベランダに新設することにした。

アンテナの選定については、隣の敷地にはみ出さない形状と大きさ、台風時に撤収できること、そしてなるべく多くのバンドに対応(同調)していることとし、COMET社のUHV-9にカウンタポイズを取り付ける構成とした。セット品としてHAM通販大手で購入し併せてアンテナ基台(コネクタ付き)をamazonで調達。
UHV-9

<アンテナ設置・調整>
組み立てそのものは数十分で終わったが、各バンドのエレメント長の調整に時間を要した。
ステンレス製のエレメントは、予備品が付属してあるものの切断が必要となる調整が難しく(切りすぎると戻せない)、針金で代用してアンテナを定位置に上げてアンテナアナライザーでSWRを測定し調整を繰り返す手順で、これを各バンドで実施。

エレメントの調整に先立って、カウンターポイズ(5m×5本)をアンテナ基台から垂直に降ろして、ベランダに無造作に放置。長さをもう少し伸ばしても良いかも知れない。

各バンドともディップ点はピンポイントとなるため、全てFT8の標準周波数で調整。3.5MHzは、数ミリでも大きく変動するために追い込みきれず、ステンレス製エレメントを少し切りすぎたためディップ点が高めとなったが、実際に送信する機会はないであろうと考えて一旦終了。

50MHzは無調整でも使用可との説明があったが、HFの調整後に測定すると全帯域を通じて5を下回らない..ここから調整を行うと既に調整した他のバンドに影響する可能性があるのでそのままとした。
SWR値は以下のとおり;
  3.573MHz:6.0(3.610MHz:1.0)
  7.074MHz:1.1
14.074MHz:1.0
18.100MHz:1.7(18.000MHz:1.0)
21.074MHz:1.5
28.074MHz:1.7
50.313MHz:5.6 無調整
144.47MHz:1.4 無調整
432.17MHZ:1.1 無調整

給電点は地上高5mであり家屋からも近いため、7~28MHzのSWR値も落としきれないと思ったが使える範囲には治まった。
UHV-9

<運用所感>
設置後、14MHzで伝搬の良い時間帯にFT8をワッチしてみると、北米(東海岸)、カリブ、EU、中東が入感している。28MHzでは南米、50MHzでは、XV,DUもデコードできた。

メイン設備と同時受信して比較すると当然ながら入感局数は少なく総じてSNRは低いが、中にはマイナス一桁台を示す局もおり、全長2メートルの
短縮ホイップにカウンターポイズを付けただけで、これほどデコードできるとは思わなかった。
UHV-9
Newエンティティを追いかけず、単にFT8でDX QSOを愉しむことに特化するならば、この設備構成でも十分であることが判った。