電波観測                                               

 最近、リバイバルで受信機を作り始めていますが、なにか新しいことが出来ないか考えていたところ「流星電波観測国際プロジェクト」と言う小川 宏さんが管理人をされているサイトを見つけました。
とても詳しい説明がまとめられていますので興味のある方は、こちらのサイトをご覧ください。
HROと呼ばれている電波を利用した方法がお勧めとの事でチャレンジしてみようと思い、観測に必要なソフト(HROFFT)を入手するため大川一彦さんへメールしました。ありがたいことにすぐメールの返事があり入手させていただきました。
 何でも自分で作ってみる性分なのでまずは、HROの為の受信機を作りながら色々準備して行きたいと思います。受信機とアンテナの作製からアップして行きます。

1.流星の電波観測  
  HRO
 アマチュア無線の電波を使う方法で、福井工業高等専門学校の前川公男氏が流星観測を目的に53.75MHzの電波を絶えず送信していただいている。 アマチュアや初心者がもっとも利用しやすい方法です。

 データ: JA9YDB 50W 53.75MHz
       鯖江市 (E136.10.28)(N35.56.04)
       電波形式  連続波 10分毎に5秒間CWによるIDを送信
  FRO
 FMラジオ放送の電波を使う方法で、HRO以前にはよく利用されていましたが、FM放送局やミニFM局の増加により、観測が困難になってきています。
  MURO
 京都大学宙空電波科学研究センターのMUレーダの電波を利用する方法です。この電波は、いつも送信されているわけではないので注意が必要です。
2.観測機材  
HRO観測ソフト
HROFFT
   受信信号を即時フーリエ解析処理してディスプレイに表示するツール大川氏のご厚意で分けていただきました。(大川一彦氏 開発)
HROView
   HROFFT が出力する画像を利用するツール。
                          (山本道成氏 開発)
HRO Report
   HROView が出力するファイルを計算し、レポートするツール。
                          (山本道成氏 開発)
make_graph
   集計結果のレポートを出力するツール
                          (山本道成氏 開発)
HRO用受信機
53.75MHzのCW受信機の自作。
50MHzアンテナ
 小型で場所をとらない物の中から初心者でもできそうなアンテナというつもりで、スモール・ループアンテナ(マグネティック・ループアンテナ)を選びました。受信専用のアンテナとしてアルミを使用し、軽量に作るつもりです。
3.HRO受信機  
 HRO用の受信機を作るために、回路を検討しています。水晶振動子をすべて標準品で揃えることはできないため数値を決めて(量産実績のある周波数)発注しました。(2ヶ月ほど納期がかかるみたいです)
FETは、自作測定器で購入した2SK241を、Diも同様に1SS97を使用し、Trは家の在庫から選びました。
待っていた水晶(13.824MHz)が、届きました!! 
 2009年1月13日

                                              *2009年8月27日変更
* ある程度定数を決め初めました。12.28MHzは20個ほど入手したので、フィルター用に選別をしました。
  ±50Hz以内の物が14個ほど揃いました。
 (2008年12月10日)
 発振回路A
  回路定数は、トランジスタのベース・エミッタ間のコンデンサの値を下側のコンデンサより大きくすると波形が
 きれいになります。発振の安定性が悪くなるので限度があると思います。
 発振回路B
  発振回路Aと同様コンデンサを変えると波形が整ってきます。基本波発振と逓倍波発振とで定数や回路を選んで
 使用します。
RFコイル

【10Kボビン】
 左のコアボビンの溝1〜3に1次側コイルを分割
して巻きます。
2次側のコイルは、溝4に巻きます。
 50MHzのコイルは、0.2mmのポリウレタン
銅線1次側に溝ごとに2ターンずつ巻き(6ターン)
センターをタップとして出します。
2次側は、2ターンとします。
 上の写真が、作製したものです。
受信機に使用するコイルを、下の表に示します。
41.47MHzは、50MHzと同じでも良いかも!
周波数帯 1次側コイル巻数 2次側コイル巻数
53.75MHz
41.47MHz
12.28MHz 12
 半年以上そのままになっていましたが、作製を再開しました。
回路的なミスや見直した定数など一部変更しています。RFコイルは2種類で作製しコンデンサの値で53.75MHzと41.47MHzを作ることにしました。(調整にはディップメーターが大活躍です)
水晶フィルターの定数も損失が大きいので値を半分にして帯域を広げる予定です。
                    *2009年8月8日

 だいたい基板に載せる部品の半田付けが終了しました。(右の写真)
家にある部品を出来るだけ使用しているので、回路図の定数と若干異なる部分もあります。
                    *2009年8月15日
 左に2つの水晶発振回路の測定波形を掲載します。まずは、41.472MHzの波形です。まだ性格に周波数を合わせていませんが、3逓倍させるために出力にタンク回路を2段付けています。41.4742MHzに微調整させます。
振幅が最大になるようにタンク回路を調整しました。
もう一つは、12.28MHzの基本波発振回路でタンク回路を設けていないため綺麗なサインカーブにはなっていません。
高調波が乗っているので受信には問題ないようです。
IF段のタンク回路の調整は、FRMSを使用して合わせ込みました。
後は、受信周波数に合わせ込むだけです。
  2008/8/25
 受信機として完成してそのままにしていましたが、毎年肝心な日に曇りや雨が多く電波観測しかないと思いメンテナンスを行いました。
 最終的に調整するのに時間がかかりましたが動作チェック完了した物が下の回路になります。
水晶フィルターは、当初帯域を狭くしていましたが、使用した水晶のバラツキで十分な性能が出ていなかったので帯域を広げることと多少の選別をして5段に変更しました。
また直接パソコンに取り込むとゲインが足らなかった為アンプを1段追加しました。
 用途からAGC無しにしていましたが温度や環境の影響でノイズレベルが結構変わることがわかり組み込むことにしました。
別の原因で、AGC無しでよかったです。
2021/10/28 
 最近のノートパソコンは、アナログ入力がないので左のようなUSBタイプのアダプターを購入して受信機の出力を繋げます。
HROを立ち上げ、受信レベルを50〜60あたりに調整します。10分おきに受信レベルのグラフを静止画保存し続けます。
   2021/10/2
 参考で静止画を載せておきます。普通の日なので流星はありません。そのうち更新します。
4.スモール・ループアンテナ  
 小型軽量とするために、6mmφのアルミを長さ λ/6 (300÷53.75÷6=0.93)とし、リング状に加工して可変キャパシターは、受信専用と言うことで耐圧のそれほど高くない物を使用します。
約直径が30cmになります。
このアンテナを作るに当たり、色々調べて見ると過去のCQ誌(1998年,2000年)に記事があることがわかりました。設計支援ソフトもあることがわかり入手方法を調べていると、やっと見つけることができました。
菊地正之(JA1HWO)が、CQ誌に掲載された計算式を利用して自動計算ソフトを作られた物です。
JO7NLIさんのホームページの「磁界ループ各種実験中
 の中に「マグネチックアンテナ製作用ソフトダウンロード」
 としてアップされています。
 アンテナを丸く曲げるのは、丸い筒型をした物に押し当てて曲げていくようにしました。
家には適当な物が見あたらずゴミ箱とビンを利用し曲げたので多少歪んでいますが良しとします。
センターには、角材を使用し端子を設けています。
電波を取り込むループは、経が3mmのアルミを直径8cmのリングにしています。
まだ測定はしていませんが、受信機を作製してから最終調整することとし、まずは完成としておきます
   

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