303WA-2の動作原理(推測) [アンテナ]
我が家のように狭い自宅に設置するBCLアンテナとして、現在のベストは磁界成分を拾うアクティブ微小ループですが、今の季節だと、エアコンなどがまだ本格的に動いておらずローカルノイズが少ないので、むしろ電界成分を拾うパッシブ形ホイップアンテナのほうが受信状態が良くなる場合があります。そんなわけで、我が家でもApexRadioの303WA-2が今の季節は大活躍です。HFローバンドが得意のようです。
写真左のアンテナのほうが見た目存在感あるけど、こちらはアマチュア無線144/430MHz用のGPアンテナ。この記事の主役は真ん中のアンテナです。
この303WA-2ですが、どうしてこんなにHF帯が良好に受信できるのか動作原理がよくわからない謎のアンテナとして知られています。
参考サイト：kerokeronyororoさん
このアンテナのインピーダンスを受信機側(すなわち同軸ケーブル込み)で測定すると、こんな感じになります。
303WA-2インピーダンス特性(付属同軸ケーブル10m込み・設置状態)
Z=R+jX
スミスチャート
インピーダンスマッチングは30MHz以下では全く取れておらず、スミスチャートの外周をぐるぐる回るだけになっています。したがって、SWR値だけで評価すると全くダメダメなアンテナということになってしまいます。
同軸ケーブルを短くしてみても、以下のような感じで基本的には変わりません。
303WA-2インピーダンス特性(同軸ケーブル6m込み・設置状態)
Z=R+jX
スミスチャート
同軸ケーブルの長さに依存して誘導性/容量性の入れ替わり周期(すなわちスミスチャートのぐるぐる回転周期)が変わるだけです。要するに、インピーダンスが50Ωに全く合っていない素子を同軸ケーブル経由で測定した場合の典型的パターンです。したがって、同軸ケーブルを介在するとアンテナ本来の特性が非常に見えにくくなっている状態です。
それではということで、303WA-2をダイレクトに測定器(AA-30.ZERO)につないでインピーダンスを見てみます。
303WA-2インピーダンス特性(アンテナ単体)
Z=R+jX
スミスチャート
Z=R+jXの縦軸拡大
これはずっと前の記事でも紹介したことがありますが、400kHz付近に鋭いピーク(共振点)があるだけで、あとはなんだかよくわからないのっぺらぼーなインピーダンス特性になっています。
この特性から察するに、150μHくらいのインダクタと1000pFくらいのコンデンサを組み合わせた並列共振回路が入っているように思われます。(値はかなりテキトー)
このインピーダンス特性でどうしてHF帯の電波が良く受信できるのか、理屈がさっぱりわかりませんが、いろいろ考えた末に、下記の点に着目してみました。
・400kHzから18MHz近辺の間は容量性になっている
長い金属エレメントでできたホイップアンテナなので「インダクタ」のイメージがありますが、実はMF～HF帯に限っては「コンデンサ」に見えている、ということです。
ここで「電界成分を拾うアンテナ」「コンデンサ」という2つのキーワードから、もうひとつの不思議なアンテナのことを思い出しました。
PA0RDT Mini Whip
プリント基板を利用した平行平板をプローブにして空間の電界成分を拾い、下記のアンプでインピーダンス変換しながら受信機に送り込む、という形式のアンテナです。
実は、303WA-2もこのアンテナ(PA0RDTミニホイップ)と似たような動作原理なのではないでしょうか。まだ確信を持てる理屈が無いので、あくまでも推測に過ぎませんが、そう考えるといろいろと腑に落ちる気がします。303WA-2もPA0RDTミニホイップも周囲環境の影響を受けやすいアンテナであることが、非常によく似ていると思います。
ということは、上記のアンプ(ソースフォロア+エミッタフォロア)を303WA-2の直下(根元)に入れることができれば、もっと特性を安定させることができるかもしれません。どなたかやってみませんか？
(私は工作下手で面倒くさがりなのでたぶんやらないw)
ちなみに、303WAをノイズキャンセラ用のアンテナとして利用している人もいらしゃるようです。
参考サイト：ApexRadio 303WA
写真左のアンテナのほうが見た目存在感あるけど、こちらはアマチュア無線144/430MHz用のGPアンテナ。この記事の主役は真ん中のアンテナです。
この303WA-2ですが、どうしてこんなにHF帯が良好に受信できるのか動作原理がよくわからない謎のアンテナとして知られています。
参考サイト：kerokeronyororoさん
このアンテナのインピーダンスを受信機側(すなわち同軸ケーブル込み)で測定すると、こんな感じになります。
303WA-2インピーダンス特性(付属同軸ケーブル10m込み・設置状態)
Z=R+jX
スミスチャート
インピーダンスマッチングは30MHz以下では全く取れておらず、スミスチャートの外周をぐるぐる回るだけになっています。したがって、SWR値だけで評価すると全くダメダメなアンテナということになってしまいます。
同軸ケーブルを短くしてみても、以下のような感じで基本的には変わりません。
303WA-2インピーダンス特性(同軸ケーブル6m込み・設置状態)
Z=R+jX
スミスチャート
同軸ケーブルの長さに依存して誘導性/容量性の入れ替わり周期(すなわちスミスチャートのぐるぐる回転周期)が変わるだけです。要するに、インピーダンスが50Ωに全く合っていない素子を同軸ケーブル経由で測定した場合の典型的パターンです。したがって、同軸ケーブルを介在するとアンテナ本来の特性が非常に見えにくくなっている状態です。
それではということで、303WA-2をダイレクトに測定器(AA-30.ZERO)につないでインピーダンスを見てみます。
303WA-2インピーダンス特性(アンテナ単体)
Z=R+jX
スミスチャート
Z=R+jXの縦軸拡大
これはずっと前の記事でも紹介したことがありますが、400kHz付近に鋭いピーク(共振点)があるだけで、あとはなんだかよくわからないのっぺらぼーなインピーダンス特性になっています。
この特性から察するに、150μHくらいのインダクタと1000pFくらいのコンデンサを組み合わせた並列共振回路が入っているように思われます。(値はかなりテキトー)
このインピーダンス特性でどうしてHF帯の電波が良く受信できるのか、理屈がさっぱりわかりませんが、いろいろ考えた末に、下記の点に着目してみました。
・400kHzから18MHz近辺の間は容量性になっている
長い金属エレメントでできたホイップアンテナなので「インダクタ」のイメージがありますが、実はMF～HF帯に限っては「コンデンサ」に見えている、ということです。
ここで「電界成分を拾うアンテナ」「コンデンサ」という2つのキーワードから、もうひとつの不思議なアンテナのことを思い出しました。
PA0RDT Mini Whip
プリント基板を利用した平行平板をプローブにして空間の電界成分を拾い、下記のアンプでインピーダンス変換しながら受信機に送り込む、という形式のアンテナです。
実は、303WA-2もこのアンテナ(PA0RDTミニホイップ)と似たような動作原理なのではないでしょうか。まだ確信を持てる理屈が無いので、あくまでも推測に過ぎませんが、そう考えるといろいろと腑に落ちる気がします。303WA-2もPA0RDTミニホイップも周囲環境の影響を受けやすいアンテナであることが、非常によく似ていると思います。
ということは、上記のアンプ(ソースフォロア+エミッタフォロア)を303WA-2の直下(根元)に入れることができれば、もっと特性を安定させることができるかもしれません。どなたかやってみませんか？
(私は工作下手で面倒くさがりなのでたぶんやらないw)
ちなみに、303WAをノイズキャンセラ用のアンテナとして利用している人もいらしゃるようです。
参考サイト：ApexRadio 303WA
NEO-6Mがみちびきを受信? (2) [GNSS]
前の記事の続報です。前回は、手持ちのGPSモジュールNEO-6Mのファームウェアが通常のものと異なり、受信できないはずのみちびき(QZSS)が受信できてしまうという不可解な状況をお知らせしました。今回は、この状況を再確認するために、別の業者からNEO-6M-0-001モジュール基板を2種類入手してみました。
それぞれ別の国内業者の通販で購入しました。でも製造元はおそらく中国だと思われます。EEPROMとバックアップ電池が付いてるので、電源を切っても前の設定を覚えておいてくれます。どちらも外付けアンテナ付きで1500円以下で買えます。まあ、このアンテナは使わないから要らないんですけどね。
評価ソフトu-centerと接続して、とりあえずファームウェアのバージョンを確認してみます。
どちらもバージョンは「7.03」で正規のもののようです。受信できるのはGPSとSBASだけで、当然ながらQZSSは受信できませんでした。
次に、RTK測位に必要なrawデータを出力させるための秘密のコマンド(非公式)を送り込んでみました。
コマンド成功！無事にrawデータ(UBX-RXM-RAW / UBX-RXM-SFRB)が出力されるようになりました。出力データ量が多くなるので、これを実行する前に通信レートをデフォルトの9600bpsから115200bpsに上げておいたほうが良さそうです。
RTKLIBとも接続してみました。正常に単独測位ができています。ネットワーク越しに基準局と接続するか、受信モジュールをもう1台接続すればRTK測位ができそうです。
話が横道にそれましたが、つまり、追加入手したNEO-6Mモジュールには正規のファームウェアが入っており、QZSSは受信できない、という真っ当な結果に終わりました。ということは、最初の不可解な状況に対する疑念は晴れないままです。
ちょっと状況が複雑で混乱してきたので、情報を以下に整理します。前回書いていない新しい情報も含みます。
(1) 手持ちのロガー基板(ちょっとすごいロガー・スイッチサイエンス版)に搭載されているGPS受信モジュールはNEO-6M-0-001
(2) このロガー基板は通常の使用法ではNEO-6Mと直接の通信はできないが、ある工夫を行うと直接通信できるモードに移行できる。(作者様のブログページに解説あり)
(3) 直接通信モードにてNEO-6Mから出力される情報を確認したところ、GPSの他にQZSSも受信できていることが判明。ファームウェアも通常のもの(7.03)ではなく、u-blox7シリーズ相当のバージョン(1.00)になっていることを確認。
(4) モジュール表面の銘版シールも正常品と変わりなく、特に不自然さは無い。シリアル番号も表示されているが、読み方がメーカーから公開されておらず詳細不明。
というわけです。製作・販売元(スイッチサイエンス)に問い合わせてみるのが一番良さそうですが、技術的な問い合わせは受けられない・Webに書いてある情報がすべてでそれ以外の情報は持っていない、とのスタンスだそうなので、ちょっと二の足を踏んでいます。特に実害があるわけでもないですしね…(逆に機能アップなのでありがたい)
もし、これをお読みのかたで「ちょっとすごいロガー」を持っていらっしゃるかたがおられましたら、お手持ちの基板を確認してみることをおすすめします。もし可能なら、こちらまで情報をお寄せいただきますと大変ありがたいです。
それぞれ別の国内業者の通販で購入しました。でも製造元はおそらく中国だと思われます。EEPROMとバックアップ電池が付いてるので、電源を切っても前の設定を覚えておいてくれます。どちらも外付けアンテナ付きで1500円以下で買えます。まあ、このアンテナは使わないから要らないんですけどね。
評価ソフトu-centerと接続して、とりあえずファームウェアのバージョンを確認してみます。
どちらもバージョンは「7.03」で正規のもののようです。受信できるのはGPSとSBASだけで、当然ながらQZSSは受信できませんでした。
次に、RTK測位に必要なrawデータを出力させるための秘密のコマンド(非公式)を送り込んでみました。
コマンド成功！無事にrawデータ(UBX-RXM-RAW / UBX-RXM-SFRB)が出力されるようになりました。出力データ量が多くなるので、これを実行する前に通信レートをデフォルトの9600bpsから115200bpsに上げておいたほうが良さそうです。
RTKLIBとも接続してみました。正常に単独測位ができています。ネットワーク越しに基準局と接続するか、受信モジュールをもう1台接続すればRTK測位ができそうです。
話が横道にそれましたが、つまり、追加入手したNEO-6Mモジュールには正規のファームウェアが入っており、QZSSは受信できない、という真っ当な結果に終わりました。ということは、最初の不可解な状況に対する疑念は晴れないままです。
ちょっと状況が複雑で混乱してきたので、情報を以下に整理します。前回書いていない新しい情報も含みます。
(1) 手持ちのロガー基板(ちょっとすごいロガー・スイッチサイエンス版)に搭載されているGPS受信モジュールはNEO-6M-0-001
(2) このロガー基板は通常の使用法ではNEO-6Mと直接の通信はできないが、ある工夫を行うと直接通信できるモードに移行できる。(作者様のブログページに解説あり)
(3) 直接通信モードにてNEO-6Mから出力される情報を確認したところ、GPSの他にQZSSも受信できていることが判明。ファームウェアも通常のもの(7.03)ではなく、u-blox7シリーズ相当のバージョン(1.00)になっていることを確認。
(4) モジュール表面の銘版シールも正常品と変わりなく、特に不自然さは無い。シリアル番号も表示されているが、読み方がメーカーから公開されておらず詳細不明。
というわけです。製作・販売元(スイッチサイエンス)に問い合わせてみるのが一番良さそうですが、技術的な問い合わせは受けられない・Webに書いてある情報がすべてでそれ以外の情報は持っていない、とのスタンスだそうなので、ちょっと二の足を踏んでいます。特に実害があるわけでもないですしね…(逆に機能アップなのでありがたい)
もし、これをお読みのかたで「ちょっとすごいロガー」を持っていらっしゃるかたがおられましたら、お手持ちの基板を確認してみることをおすすめします。もし可能なら、こちらまで情報をお寄せいただきますと大変ありがたいです。
NEO-6Mがみちびきを受信? [GNSS]
GPS受信モジュールとしていま最も流通しているもののひとつに、u-blox社の「NEO-6M」があります。電子部品の通販サイトやAmazonなどで基板を非常に安く買えるので、GPS好きな人達には定番のアイテムです。しかも、秘密のコマンドを入力するとRTK測位に必要なrawデータ(非公式)を出力させることができるというお楽しみ要素も付いてきます。ただ「u-blox 6」シリーズということで、現行の最新シリーズ「u-blox M8」より2世代前のモジュールになるので、今どきのマルチGNSS対応ではなく、アメリカのGPS衛星しか受信することができません。みちびき(QZSS)も非対応のはずです。
ところが、最近手に入れた某ロガー基板に載っているNEO-6Mを動かしてみたところ、下の画面(評価ソフトu-center)のようにQZSSが3機受信できていることに気が付きました。(Q1～Q3)
なんじゃこりゃ? 何かの勘違い? でもラッキーw
じゃあさらに、前述のお楽しみ要素を実行するべく秘密のコマンドを入力してみたところ、何も反応無しでrawデータが出てこない。なんじゃこりゃ? (2回目)
しばらく悩みましたが、画面の下を良く見ると「u-blox 7」と表示されていました。つまり、通信プロトコルがなぜか1世代あとの「u-blox 7」シリーズと自動判別されていることになります。
ここでピーンときました。NEO-6Mのファームウェアバージョンを確認してみます。
このモジュール(型名:NEO-6M-0-001)の場合、本来ならばバージョンは「7.03」となるはずですが、上の画面では「1.00」と表示されています。ということは、これは想像ですがファームウェアが「u-blox 7」相当のものに置き換えられていることが考えられます。でもNEO-6Mはファームウェアの書き換えができないROMバージョンのはずなので、どうしてこんなことになっているのか、非常にナゾです。
試しに「u-blox 7」用の秘密のコマンドを入力してみたところ、ビンゴでした。非公式なrawデータ出力を取り出すことができるようになりました。
上の画面は「RTKLIB」でのNEO-6M受信画面ですが、rawデータを使った単独測位ができています。もう1台用意すればRTK測位もできるでしょう。
それにしてもナゾです。実はモジュールの銘版シールは「NEO-6M」だけど中味は「NEO-7M」なんでしょうか。それとも、u-bloxさんがコッソリとファームウェアを更新していたんでしょうかw
ちょっと納得がいかないので、NEO-6Mモジュール基板をもうひとつ入手して追試験をやってみたいと思います。aitendoか、Amazonで安いやつをポチりましょうかね。
ところが、最近手に入れた某ロガー基板に載っているNEO-6Mを動かしてみたところ、下の画面(評価ソフトu-center)のようにQZSSが3機受信できていることに気が付きました。(Q1～Q3)
なんじゃこりゃ? 何かの勘違い? でもラッキーw
じゃあさらに、前述のお楽しみ要素を実行するべく秘密のコマンドを入力してみたところ、何も反応無しでrawデータが出てこない。なんじゃこりゃ? (2回目)
しばらく悩みましたが、画面の下を良く見ると「u-blox 7」と表示されていました。つまり、通信プロトコルがなぜか1世代あとの「u-blox 7」シリーズと自動判別されていることになります。
ここでピーンときました。NEO-6Mのファームウェアバージョンを確認してみます。
このモジュール(型名:NEO-6M-0-001)の場合、本来ならばバージョンは「7.03」となるはずですが、上の画面では「1.00」と表示されています。ということは、これは想像ですがファームウェアが「u-blox 7」相当のものに置き換えられていることが考えられます。でもNEO-6Mはファームウェアの書き換えができないROMバージョンのはずなので、どうしてこんなことになっているのか、非常にナゾです。
試しに「u-blox 7」用の秘密のコマンドを入力してみたところ、ビンゴでした。非公式なrawデータ出力を取り出すことができるようになりました。
上の画面は「RTKLIB」でのNEO-6M受信画面ですが、rawデータを使った単独測位ができています。もう1台用意すればRTK測位もできるでしょう。
それにしてもナゾです。実はモジュールの銘版シールは「NEO-6M」だけど中味は「NEO-7M」なんでしょうか。それとも、u-bloxさんがコッソリとファームウェアを更新していたんでしょうかw
ちょっと納得がいかないので、NEO-6Mモジュール基板をもうひとつ入手して追試験をやってみたいと思います。aitendoか、Amazonで安いやつをポチりましょうかね。
みちびき3号機(QZS-3)復活?(4) [GNSS]
ちょっとうっかり見逃してしまいましたが、昨日5/7の夜にみちびき3号機(QZS-3 L1C/A PRN199)のアラートフラグが解除されていたようです。約3ヵ月ぶりに正常送信状態に復帰したことになります。これは、準天頂衛星システムQZSSの運用ステータスを示すNAQU情報(NAQU2018262)で通知されていました。このNAQU情報はTwitterでも配信されています。
KiwiSDRのほうでもPRN199のアラート”A"が取れていることが確認できました。まだ信号レベルが低いものの、一時期よりは回復しているので、みちびき3号機(PRN199)を常時受信できるようになってきました。他の3機と違って静止衛星なので常に画面上に存在することになります。
ただ、NAQU情報2018252/2018261での通知によると、現在、みちびき2・3・4号機は送信出力を落とした減力放送になっています。一応、何かのトラブルのためではなく、"system testing"が理由のようですが、終了時期が未定というのがちょっと気になります。
というわけで、正常受信できる状態にはなりましたが、完全復活はもう少し先になるようです。
KiwiSDRのほうでもPRN199のアラート”A"が取れていることが確認できました。まだ信号レベルが低いものの、一時期よりは回復しているので、みちびき3号機(PRN199)を常時受信できるようになってきました。他の3機と違って静止衛星なので常に画面上に存在することになります。
ただ、NAQU情報2018252/2018261での通知によると、現在、みちびき2・3・4号機は送信出力を落とした減力放送になっています。一応、何かのトラブルのためではなく、"system testing"が理由のようですが、終了時期が未定というのがちょっと気になります。
というわけで、正常受信できる状態にはなりましたが、完全復活はもう少し先になるようです。
Twitterウィジェット追加 [その他]
大型連休も終わりましたね。私は基本的に出不精なので、連休中、昼間は家族と近場に出掛け、夜は夜更かしして午前中寝てるという怠惰な生活を送っておりましたw
その夜更かし中にブログページをちょっといじってみました。Twitterのタイムラインを表示するウィジェットを追加しました。ページの左側に縦長表示しています。
Twitterアカウントは今まであまりまじめに使っていなかったのですが、試験的にBCL受信情報をつぶやいてみることにしました。
受信情報であればさほどネタに困ることもないし、取り組みやすい感じです。日頃お世話になっている有名どころの掲示板へ投稿デビューするのも一興ですが、投稿内容にある程度の責任が生じるなど、個人的に肌に合わない苦手な面もあるので、申し訳ないですが読むだけにさせていただいてます。
Twitterであれば、ある程度好き勝手なユルいことも書けるので、私にはこちらのほうが合ってます。というわけで、しばらく受信情報とその他雑談をつぶやいてみますので、もし良かったらご覧いただけるとありがたいです。なんだったら、もちろんフォローしていただいてもかまいませんw
ただし、私の生活パターンからすると、受信時間帯はおそらく深夜帯か、休日の夕方に限定されるかと思います。本当ならば早朝DXのほうが情報的に豊富になるんだと思いますが、残念ながら私は朝がからっきしダメな人間なのでw、その点はご容赦ください。
その夜更かし中にブログページをちょっといじってみました。Twitterのタイムラインを表示するウィジェットを追加しました。ページの左側に縦長表示しています。
Twitterアカウントは今まであまりまじめに使っていなかったのですが、試験的にBCL受信情報をつぶやいてみることにしました。
受信情報であればさほどネタに困ることもないし、取り組みやすい感じです。日頃お世話になっている有名どころの掲示板へ投稿デビューするのも一興ですが、投稿内容にある程度の責任が生じるなど、個人的に肌に合わない苦手な面もあるので、申し訳ないですが読むだけにさせていただいてます。
Twitterであれば、ある程度好き勝手なユルいことも書けるので、私にはこちらのほうが合ってます。というわけで、しばらく受信情報とその他雑談をつぶやいてみますので、もし良かったらご覧いただけるとありがたいです。なんだったら、もちろんフォローしていただいてもかまいませんw
ただし、私の生活パターンからすると、受信時間帯はおそらく深夜帯か、休日の夕方に限定されるかと思います。本当ならば早朝DXのほうが情報的に豊富になるんだと思いますが、残念ながら私は朝がからっきしダメな人間なのでw、その点はご容赦ください。
1アマ合格！！ [その他]
本日夕方に、先日受験した1アマ試験の合格発表がWeb上で行われました。
なんとか「合格」にすべり込みました。いやぁ、冷や汗モンでした。
今回は試験の出来が非常に悪かったです。特に無線工学のほうは自己採点でギリギリで、あと1コでも間違えていたらアウトになるところでした。まあ、過去問題集を1冊読んだだけの付け焼刃勉強だったので、こんなもんでしょう。これで受かったんですからラッキーでした。
家のポストを見たらすでに合格ハガキも来ていました。どうやらWeb発表よりも早く届いていたようです。
この後は、無線従事者免許(従免)の申請を行います。写真と収入印紙の準備が必要ですね。従免の免許証が届いたら、この際なので、無線局免許(局免)のほうも内容の変更申請をしようかと思います。10MHz/14MHzのバンド追加と、FT8などいま流行りのデータ通信なども一応できるようにしておきましょうかね。送信出力の増力は無線機の新規調達が必要なので、ちょっと考えどころですね。新スプリアス規格対応のほうも中味をよく理解してないので調べが必要です。まあ、今のところ本気で運用する予定はないので、あわてずボチボチとやっていきます。
とりあえず、これで一安心です…
なんとか「合格」にすべり込みました。いやぁ、冷や汗モンでした。
今回は試験の出来が非常に悪かったです。特に無線工学のほうは自己採点でギリギリで、あと1コでも間違えていたらアウトになるところでした。まあ、過去問題集を1冊読んだだけの付け焼刃勉強だったので、こんなもんでしょう。これで受かったんですからラッキーでした。
家のポストを見たらすでに合格ハガキも来ていました。どうやらWeb発表よりも早く届いていたようです。
この後は、無線従事者免許(従免)の申請を行います。写真と収入印紙の準備が必要ですね。従免の免許証が届いたら、この際なので、無線局免許(局免)のほうも内容の変更申請をしようかと思います。10MHz/14MHzのバンド追加と、FT8などいま流行りのデータ通信なども一応できるようにしておきましょうかね。送信出力の増力は無線機の新規調達が必要なので、ちょっと考えどころですね。新スプリアス規格対応のほうも中味をよく理解してないので調べが必要です。まあ、今のところ本気で運用する予定はないので、あわてずボチボチとやっていきます。
とりあえず、これで一安心です…
KiwiSDR Galileo対応 [GNSS]
KiwiSDRはオープンソフトのSDR受信機で、かなり頻繁にソフトが更新されていますが、ここ1ヵ月くらいはちょっと停滞していました。本日、久しぶりにバージョンアップされ、大きな機能追加がありました。GPS受信機が新たにGalileoに対応し、GPS受信画面の情報も増えました。Galileo対応は簡単ではなく、かなり大変だったようで、そのあたりの経緯は下記のフォーラムで議論されています。
KiwiSDR Discussion: GPS: Galileo reception possible on Kiwi?
GPS受信機のトラッキングチャンネル12個のうち、4個がGalileo専用として割り当てられています。(残り8個がGPS/QZSS)
画面の上側4チャンネル("E"の表示)がGalileo専用となります。また、画面右側に表示される情報の種類が増えています。
(1) 受信レベル(RSSI)バーグラフ
(2) スカイプロット(Az/El)
(3) 測位精度マップ (新規追加)
Galileoを含む場合と除外した場合の位置精度が表示されています。
(4) 復調シンボル波形(IQ直交座標)
(5) Googleマップ表示 (新規追加)
マーク緑色がGPS/QZSSのみで測位した場合、赤色がALL(GPS/QZSS + Galileo)、黄色がGalileoのみの場合です。Galileoだけだとかなりオフセットしてますね。
開発者曰く、今回はとりあえずの実装ということで、性能的にはまだ不十分で改善の余地があるとのことです。更なる改善に期待しています。
ところで、ちょっと困った問題が…。今回のGalileo対応で4チャンネルが割り当てられて空きチャンネル数が減ってしまったので、みちびき(QZSS)を受信できる確率がかなり少なくなってしまいました。一般的なGPS受信機からすると、トラッキングチャンネルが12個だけというのはかなり少ないです。まあ、もともとのソフトのベースがGPS(Navstar)専用プラットフォームなので、そこにQZSSとGalileoを追加すること自体にちょっと無理があります。チャンネル数を増やしてもらいたいところですが、KiwiSDRの設計思想としてかなり低コストをねらったということなので、FPGAのリソース的に難しいのかもしれません。
KiwiSDR Discussion: GPS: Galileo reception possible on Kiwi?
GPS受信機のトラッキングチャンネル12個のうち、4個がGalileo専用として割り当てられています。(残り8個がGPS/QZSS)
画面の上側4チャンネル("E"の表示)がGalileo専用となります。また、画面右側に表示される情報の種類が増えています。
(1) 受信レベル(RSSI)バーグラフ
(2) スカイプロット(Az/El)
(3) 測位精度マップ (新規追加)
Galileoを含む場合と除外した場合の位置精度が表示されています。
(4) 復調シンボル波形(IQ直交座標)
(5) Googleマップ表示 (新規追加)
マーク緑色がGPS/QZSSのみで測位した場合、赤色がALL(GPS/QZSS + Galileo)、黄色がGalileoのみの場合です。Galileoだけだとかなりオフセットしてますね。
開発者曰く、今回はとりあえずの実装ということで、性能的にはまだ不十分で改善の余地があるとのことです。更なる改善に期待しています。
ところで、ちょっと困った問題が…。今回のGalileo対応で4チャンネルが割り当てられて空きチャンネル数が減ってしまったので、みちびき(QZSS)を受信できる確率がかなり少なくなってしまいました。一般的なGPS受信機からすると、トラッキングチャンネルが12個だけというのはかなり少ないです。まあ、もともとのソフトのベースがGPS(Navstar)専用プラットフォームなので、そこにQZSSとGalileoを追加すること自体にちょっと無理があります。チャンネル数を増やしてもらいたいところですが、KiwiSDRの設計思想としてかなり低コストをねらったということなので、FPGAのリソース的に難しいのかもしれません。
RTL-SDRでGPS/QZSS受信 [GNSS]
KiwiSDRはHF帯受信機とGPS受信機の2システム構成ですが、メインはHF帯のほうで、GPSのほうはメインを補助するためのサブ受信機の扱いです。したがって、必要最小限の機能しか無く、得られる情報はとにかく下の絵の画面情報だけです。ところが、市販受信機で唯一、みちびき3号機(QZS-3 PRN:199)が受信できるというレアな機能があるため、このブログで何度もご紹介しています。
この画面を連日ながめているのもちょっと飽きてきたので、他に何かQZS-3を受信する方法は無いものか、と考えて、そういえばGNSS専用のSDRソフトウェアがあることを思い出しました。それが「GNSS-SDRLIB v2.0 Beta」です。早稲田大学の鈴木先生が開発されたオープンソフトウェアで、対応しているハードウェアはRTL-SDRやbladeRFなどです。以前に、海老沼先生や高須先生もRTL-SDRドングルを使って受信を試されていたことを思い出し、私も初学者の腕試しということでやってみることにしました。
ハード構成はこんな感じ。受信機はSHAFT CORPORATIONで購入したRTL-SDRドングル(R820T2+RTL2832U・TCXO換装品)です。チューナーチップR820T2がディスコンということで、もう売ってないようです。あと、GPSアンテナに電源を供給する必要があるので、先日購入した3.3Vバイアスティーを受信機入力に挿入します。
次に、ソフトGNSS-SDRLIBの準備です。ここで大きな壁がありました。実は、このソフトは最後に更新されたのが3年ほど前で、みちびき(QZSS)4機体制にはまだ対応できていません。いま受信できるのはみちびき初号機(QZS-1 PRN:193)だけです。したがって、追加された3機を受信するためには、ソフトを修正する必要があります。ソースコードもろくに読めないスキルの私でしたが、関係ありそうな部分をヤマカンwで片っ端から修正し、Microsoft Visual Studio Express 2013でビルドしてみたところ、ラッキーなことに特にエラーが出ることなくビルドできてしまいました。関係しているソースコードがあまり多くなかったのが幸いしました。
上の絵が修正後のソフト画面です。オリジナル版では「QZSS」のところが「Q01」(PRN:193)しかありませんでしたが、自力でQ02(PRN:194)・Q03(PRN:199)・Q04(PRN:195)を追加しました。
ここまで、ハードとソフトが何をやっているかを簡単に書くとこんな感じ。
RTL-SDRドングル：
(1)受信した衛星電波(1575.42MHz)をベースバンド信号(2.048MHz)に変換
GNSS-SDRLIB：
(2)ベースバンド信号を相関器で捕捉(acquisition)して各個別衛星の信号に分離
(3)分離後の信号に乗っている航法データをデコード
(4)航法データをRTCMフォーマットに整形し、ネットワークへストリーム出力
この後は、RTCMフォーマットのデータを扱うことができる測位ソフトを別途準備します。高須先生の「RTKLIB」を使用します。ここまでの手順は、上述した高須先生の日記・備忘録にまとめられています。
さて、GPSとQZSSを受信した結果が以下の絵になります。
予想以上にうまく受信できているように見えます。使っている型落ちのノートPCではちょっと処理が重たかったので、上の絵ではGPSの受信対象数を絞っています。SNRは30dB前後ぐらいでやや悪いものの、航法データは正常にデコードしており、普通に単独測位(SINGLE)に成功してしまいました。画面右下の相関波形はみちびき4機のものですが、それなりにはっきりと山が見えて相関が取れているのがわかります。J01・J02・J03がそれぞれQZS-1・QZS-2・QZS-4に相当し、J07がQZS-3に当たります。すなわち、みちびき3号機の受信に成功したことになります。ただし、アラートフラグが付いているので測位計算の対象にはできません。
上の絵は、GPSとQZSSの衛星をすべて受信対象にしたときのRTKNAVI画面です。QZSS4機すべてとGPSを合わせて15機の衛星を受信し、問題なく単独測位ができています。この中にみちびき3号機(QZS-3 J07)が混じっているというのがうれしいですね。当初の目的達成です。予想以上の結果にビックリです。
本当は、RTL-SDRではなくて、手持ちのRSP1Aなど、もっと性能の良いSDR受信機で試してみたいところではありますが、残念ながら私にはこれ以上のソフト修正ができないので、ここでいったん打ち止めとなります。
この画面を連日ながめているのもちょっと飽きてきたので、他に何かQZS-3を受信する方法は無いものか、と考えて、そういえばGNSS専用のSDRソフトウェアがあることを思い出しました。それが「GNSS-SDRLIB v2.0 Beta」です。早稲田大学の鈴木先生が開発されたオープンソフトウェアで、対応しているハードウェアはRTL-SDRやbladeRFなどです。以前に、海老沼先生や高須先生もRTL-SDRドングルを使って受信を試されていたことを思い出し、私も初学者の腕試しということでやってみることにしました。
ハード構成はこんな感じ。受信機はSHAFT CORPORATIONで購入したRTL-SDRドングル(R820T2+RTL2832U・TCXO換装品)です。チューナーチップR820T2がディスコンということで、もう売ってないようです。あと、GPSアンテナに電源を供給する必要があるので、先日購入した3.3Vバイアスティーを受信機入力に挿入します。
次に、ソフトGNSS-SDRLIBの準備です。ここで大きな壁がありました。実は、このソフトは最後に更新されたのが3年ほど前で、みちびき(QZSS)4機体制にはまだ対応できていません。いま受信できるのはみちびき初号機(QZS-1 PRN:193)だけです。したがって、追加された3機を受信するためには、ソフトを修正する必要があります。ソースコードもろくに読めないスキルの私でしたが、関係ありそうな部分をヤマカンwで片っ端から修正し、Microsoft Visual Studio Express 2013でビルドしてみたところ、ラッキーなことに特にエラーが出ることなくビルドできてしまいました。関係しているソースコードがあまり多くなかったのが幸いしました。
上の絵が修正後のソフト画面です。オリジナル版では「QZSS」のところが「Q01」(PRN:193)しかありませんでしたが、自力でQ02(PRN:194)・Q03(PRN:199)・Q04(PRN:195)を追加しました。
ここまで、ハードとソフトが何をやっているかを簡単に書くとこんな感じ。
RTL-SDRドングル：
(1)受信した衛星電波(1575.42MHz)をベースバンド信号(2.048MHz)に変換
GNSS-SDRLIB：
(2)ベースバンド信号を相関器で捕捉(acquisition)して各個別衛星の信号に分離
(3)分離後の信号に乗っている航法データをデコード
(4)航法データをRTCMフォーマットに整形し、ネットワークへストリーム出力
この後は、RTCMフォーマットのデータを扱うことができる測位ソフトを別途準備します。高須先生の「RTKLIB」を使用します。ここまでの手順は、上述した高須先生の日記・備忘録にまとめられています。
さて、GPSとQZSSを受信した結果が以下の絵になります。
予想以上にうまく受信できているように見えます。使っている型落ちのノートPCではちょっと処理が重たかったので、上の絵ではGPSの受信対象数を絞っています。SNRは30dB前後ぐらいでやや悪いものの、航法データは正常にデコードしており、普通に単独測位(SINGLE)に成功してしまいました。画面右下の相関波形はみちびき4機のものですが、それなりにはっきりと山が見えて相関が取れているのがわかります。J01・J02・J03がそれぞれQZS-1・QZS-2・QZS-4に相当し、J07がQZS-3に当たります。すなわち、みちびき3号機の受信に成功したことになります。ただし、アラートフラグが付いているので測位計算の対象にはできません。
上の絵は、GPSとQZSSの衛星をすべて受信対象にしたときのRTKNAVI画面です。QZSS4機すべてとGPSを合わせて15機の衛星を受信し、問題なく単独測位ができています。この中にみちびき3号機(QZS-3 J07)が混じっているというのがうれしいですね。当初の目的達成です。予想以上の結果にビックリです。
本当は、RTL-SDRではなくて、手持ちのRSP1Aなど、もっと性能の良いSDR受信機で試してみたいところではありますが、残念ながら私にはこれ以上のソフト修正ができないので、ここでいったん打ち止めとなります。
1アマ受験 [その他]
突然ですが、本日、国家試験を受験してきました。
1アマ = 第1級アマチュア無線技士です。
もともと、BCLを中断していた20代の頃に、アマチュア無線を始めようと4アマを取ったんですが、ろくに運用しないまま仕事が忙しくなり、断念してました。その後、アラフォーになってBCLを再開すると同時に、再度ハムにカムバックしようと3アマを取り、その勢いで無線関係のプロ資格も芋づる式にいろいろと取りまくりました。この頃は資格取得に燃えてましたねえ。
ところが、今度はBCLのほうが面白くなってしまい、またしてもハムのほうがおろそかになってしまいました。どうやら、自分の性格とかライフスタイル的に、BCLのほうが向いているようです。
そして今回の1アマ受験も、カムバック・ハムをもくろんだわけではなく、単純に10年前の資格取得に燃えてた時期に取り残していたものを取りに行く、というのがメインの目的です。高い受験料まで払ってそれに何の意味があるんだ、と言われるとちょっと弱りますねw。まあ、自己満足の世界です。コンプリートしてない気持ち悪さを解消したいだけなのかもしれません。
試験勉強のほうですが、やはり仕事のほうが忙しくて、1アマの過去問題集1冊をひとさらいしただけになってしまいました。会社帰りの通勤電車の中で勉強してました。あとは自分の地力で勝負です。まあなんとかなるさ、という軽いノリで…
試験会場は、てっきり晴海の江間忠ビルかと思ってたら、有明の東京ファッションタウン(TFT)ビルになりました。10年前に受けた1陸技も同じところでした。
こちらはすぐ近くにある東京ビッグサイトの遠景。ついでに撮りました。
受験会場の部屋はおそらくひとつだけだったと思いますが、50人弱くらいの受験者がいました。年齢層は様々ですね。さすがに10代っぽいひとは見かけませんでした。女性も2名ほどいました。
試験科目は法規と無線工学。1科目2時間半というのはけっこう疲れますね。1時間後に途中退出可能になり、大部分の人が途中で抜けていきました。私は無線工学で結構ネバリましたが、それでも2時間で抜けました。
そして、かんじんの出来具合ですが…まあー、たぶんなんとか大丈夫だと思います。でも、家に帰って軽く確認してみたら、すでに3問くらいアウト確定でガッカリ。30問のうち9問までは間違えてもOKのはずなので、なんとかイケそうな感触です。
合否についてはまた後日書きます。受かってても落ちててもw
(2018.4.10 追記)
本日、公式解答がアップされたので自己採点してみたところ、ギリギリ合格の見込みとなりました。無線工学でケアレスミスを3問もやらかしてしまい、かなりのヒヤヒヤもんでした。あと1問間違えていたらアウト。いや～助かりました。合格発表は4/25。
1アマ = 第1級アマチュア無線技士です。
もともと、BCLを中断していた20代の頃に、アマチュア無線を始めようと4アマを取ったんですが、ろくに運用しないまま仕事が忙しくなり、断念してました。その後、アラフォーになってBCLを再開すると同時に、再度ハムにカムバックしようと3アマを取り、その勢いで無線関係のプロ資格も芋づる式にいろいろと取りまくりました。この頃は資格取得に燃えてましたねえ。
ところが、今度はBCLのほうが面白くなってしまい、またしてもハムのほうがおろそかになってしまいました。どうやら、自分の性格とかライフスタイル的に、BCLのほうが向いているようです。
そして今回の1アマ受験も、カムバック・ハムをもくろんだわけではなく、単純に10年前の資格取得に燃えてた時期に取り残していたものを取りに行く、というのがメインの目的です。高い受験料まで払ってそれに何の意味があるんだ、と言われるとちょっと弱りますねw。まあ、自己満足の世界です。コンプリートしてない気持ち悪さを解消したいだけなのかもしれません。
試験勉強のほうですが、やはり仕事のほうが忙しくて、1アマの過去問題集1冊をひとさらいしただけになってしまいました。会社帰りの通勤電車の中で勉強してました。あとは自分の地力で勝負です。まあなんとかなるさ、という軽いノリで…
試験会場は、てっきり晴海の江間忠ビルかと思ってたら、有明の東京ファッションタウン(TFT)ビルになりました。10年前に受けた1陸技も同じところでした。
こちらはすぐ近くにある東京ビッグサイトの遠景。ついでに撮りました。
受験会場の部屋はおそらくひとつだけだったと思いますが、50人弱くらいの受験者がいました。年齢層は様々ですね。さすがに10代っぽいひとは見かけませんでした。女性も2名ほどいました。
試験科目は法規と無線工学。1科目2時間半というのはけっこう疲れますね。1時間後に途中退出可能になり、大部分の人が途中で抜けていきました。私は無線工学で結構ネバリましたが、それでも2時間で抜けました。
そして、かんじんの出来具合ですが…まあー、たぶんなんとか大丈夫だと思います。でも、家に帰って軽く確認してみたら、すでに3問くらいアウト確定でガッカリ。30問のうち9問までは間違えてもOKのはずなので、なんとかイケそうな感触です。
合否についてはまた後日書きます。受かってても落ちててもw
(2018.4.10 追記)
本日、公式解答がアップされたので自己採点してみたところ、ギリギリ合格の見込みとなりました。無線工学でケアレスミスを3問もやらかしてしまい、かなりのヒヤヒヤもんでした。あと1問間違えていたらアウト。いや～助かりました。合格発表は4/25。
北斗(Beidou)対応GNSSアンテナ [GNSS]
電子ホビー用小物を売っている海外通販サイト(中国系?)を見ていたら、安いGPSアンテナをたまたま見つけたので、試しに購入してみました。日本国内では珍しいBeidou対応のGNSSアンテナです。4.9ドル(約520円)。サイトでは商品のタイトルがビミョーに間違っていますがw、確かにGNSSのアンテナでした。
日本国内で売られている安いパッチアンテナは、ほとんどが中心周波数1575MHzなので、アメリカのGPS(L1)以外の測位衛星システムは正式対応しておらず受信しにくいのですが、このアンテナは中心周波数が1568MHzで、アメリカのGPSに加えて中国のBeidou(B1)の周波数1561MHzにも対応しているようです。おそらくフィルタも広帯域になっているものと思われます。そのせいか、普通のGPSパッチアンテナよりサイズが一回り大きくなっています。
これだけだと、送料のほうが高くついてしまうので、ついでに下記のものも購入しました。GPS用のフィルタ付きバイアスTボード2種(5V用、3.3V用)と、さらにオマケでLF帯から2GHzまで対応のローノイズアンプ(LNA)も付けました。ついでとかオマケのほうが値段が高い…w
ではアンテナを使ってみます。100円ショップで買ってきた、なべのフタをグランドプレーン替わりにしてくっ付けて、家の軒先に配置しました。これでもう、GNSSアンテナだけで3コも4コも並んだ状態になってますw
受信モジュールNEO-M8T(u-blox)で受信してみました。Beidouは5機ぐらい受信できています。今までのGPSアンテナではBeidouはC/Nが10～20dBと低かったのですが、20dB台まで上がってきました。約10dBの改善です。他のGPSとかGalileoについても数dBくらい改善しているようです。
今まで持っていたGPSアンテナの中で、意外にも最も良い性能が出てしまいました。でも値段は一番安い…これはイイ買い物だったかもしれません。ひょうたんからコマが出ました。
日本国内で売られている安いパッチアンテナは、ほとんどが中心周波数1575MHzなので、アメリカのGPS(L1)以外の測位衛星システムは正式対応しておらず受信しにくいのですが、このアンテナは中心周波数が1568MHzで、アメリカのGPSに加えて中国のBeidou(B1)の周波数1561MHzにも対応しているようです。おそらくフィルタも広帯域になっているものと思われます。そのせいか、普通のGPSパッチアンテナよりサイズが一回り大きくなっています。
これだけだと、送料のほうが高くついてしまうので、ついでに下記のものも購入しました。GPS用のフィルタ付きバイアスTボード2種(5V用、3.3V用)と、さらにオマケでLF帯から2GHzまで対応のローノイズアンプ(LNA)も付けました。ついでとかオマケのほうが値段が高い…w
ではアンテナを使ってみます。100円ショップで買ってきた、なべのフタをグランドプレーン替わりにしてくっ付けて、家の軒先に配置しました。これでもう、GNSSアンテナだけで3コも4コも並んだ状態になってますw
受信モジュールNEO-M8T(u-blox)で受信してみました。Beidouは5機ぐらい受信できています。今までのGPSアンテナではBeidouはC/Nが10～20dBと低かったのですが、20dB台まで上がってきました。約10dBの改善です。他のGPSとかGalileoについても数dBくらい改善しているようです。
今まで持っていたGPSアンテナの中で、意外にも最も良い性能が出てしまいました。でも値段は一番安い…これはイイ買い物だったかもしれません。ひょうたんからコマが出ました。
