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NanoVNAを購入してアンテナのチェック

先にQFHアンテナを作製する際,アンテナの調整が必要かと思い(本来は高価なディップメーターやアンテナアナライザーが必要な訳だが)なんらかの方法で調整できないものかネットを模索していたところ「NanoVNA」なるものを見つけた

「NanoVNA」は10K以下の価格で購入できアンテナアナライザーとして十分使える物であると無線家の間では高評価を得ている装置ある(まったく認知していなかった)

装置の設計は日本人でオープン化されており,それを中華が製品化しているらしい(中華製なので安価なのか)

Amazonでも売られていいるが,ほとんど中華製ってこともありAliExpressで購入したほうが安いかなと考え,Amazonでも最新と思われる製品を購入した

珍しいことに1Wで届いたのだがやってきたのは売り場ページでの写真のものと違う(ケースが古い)NenoVNAであった

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板ケースなので横が開いている(最新ではボックスのケースになっている)

悔しいのでクレームを入れショップに納得させた上で最低の評価をして(売り場ページ写真の物と異なるので返品は可能だったが)製品は受け取ることにした

Amazonの同等品価格より2K以下だったことと中身がシールド付きのバージョンだったので返品するのが面倒だった

ケース

しかしこのままのケースでは下手するとショートしてしまうのでケースを3Dプリンタで作ることにしてSTLデータはThingiverseにてNanoVNAで検索する

最初PETGで印刷してみたのだが,この手のフレームのようなケースは印刷設定が良くないのか上手くできないようなのでPLAで印刷し直した

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左がPLA,右がPETGでどうしても細かいところに溜まりができ綺麗にできないし反りも入る

そして,この印刷したケースはバッテリーのソケットが邪魔をして使えないため結局はボツ

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バッテリーのソケットが外に曲げられて付けられている

理由は下にある(表面実装)D2(バッテリー残量表示用の接続ダイオード)があるためで,ソケットの位置を真っすぐにしようとしたらD2が取れてしまった

このD2は最初のバージョンではバッテリー残量表示が無かったため回路および基板のパターンはあったが実装されてなかったそうだ(参考

小さい物で取れてどこかへ行ってしまった物はしかたないので手持ちのショットキーバリアを付けて補修した

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ケースもソケットが曲がった位置でも問題ない物があったので再度印刷して取付け

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PLAも特有の垂れがあり削らないと入らない部分もあった

アンテナアナライザー

NanoVNAは対象に高周波を入力して反射係数・伝送係数を測定する測定器なのでアンテナの調整を行うためにはアンテナ用の設定を行う必要がある

NanoVNA User Guide

NanoVNAをアンテナアナライザとして設定する

を,参考にしてアンテナアナライザで使うための設定を行った

トレース0: CH0 REACTANCE 目盛り:25Ω
トレース1: CH0 VSWR 目盛り:0.5
トレース2: CH0 SMITH
トレース3: CH0 RESISTANCE 目盛り:25Ω

手順はリアクタンスが0に近いSWR値,レジスタンスを確認して調整となる

キャリブレーションしておかないと正確な計測ができないため,これからしばらく使いそうな周波数でキャリブレーションしてSaveした(0:1~30MHz,1:70~150MHz)

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QFHアンテナをチェックしてみたところ134MHz付近で同調していたので良しとする

QFHアンテナを正式に設置

何度かNOAAの受信を試行してQFHアンテナが十分に性能を発揮しているようなので暫定から正式に設置し直した

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RFアンプを追加したいので屋根の上への設置は止めベランダに取付け

ベランダへの取付けには「日本アンテナ アンテナ取付金具 BK-32ZR」を使用

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塩ビのマストのため揺らぎに強いと思うが隣の家へ飛んでいくと大変なのでステー(100均の被覆付き針金を使用)は張っておく

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ステー用の取付け部品は3Dプリンタでで制作(PETGで壁は厚めにした)

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追加予定のRFアンプ

利得確保のため購入していたRFアンプを試験

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電圧は10Vが効率良く効果はありそう

消費電流は23mAでアンテナ直下に設置するため電源を太陽電池+バッテリにしようと考えているが大丈夫そうだ

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NOAAの受信用にQFHアンテナを作製

NOAA専用アンテナ(共振周波数137.5MHz,右旋円偏波)を作製する

準備

参考にしたサイト

以下が材料(初期購入分)

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  • エレメントとして2.6㎜アルミ線
  • 垂直ポールとして20㎜の塩ビ管(固いやつ)
  • 水平方向のエレメント通し用として3㎜(外径5㎜)の塩ビ管(透明)
  • エレメント補助(中位置)として3㎜では弱いと考え外径8㎜の塩ビ管も追加
  • 同軸4CFB(安価だったので・・・)

補助用部品を3Dプリンタで作製(以下未使用,変更分もあり)

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部品は強度が欲しかったのでPETG(インフェル50%)で造形(PETGは紫外線に弱いらしいのでABSの方が望ましいと思う → 塗装で対応しようと考えている)

QFHアンテナの設計サイトでサイズを求める

穴空け用の貼り付け図面(切り取ってポールに貼り付ける)もあるので便利

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組み立て

①塩ビのポールに穴空け用の貼り付け図面を糊付けしてドリルで穴を空ける

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②同軸を通しバランを構成する

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このアンテナではバランは有効性がない説もある

バランは防水のため(100均にある)水道管の水漏れを補修するためのテープで巻いた

③エレメントを通す水平塩ビの受け補助を付ける

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④水平塩ビを通しインシュロックで固定

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注)水平塩ビの先に付けた部品の左右に穴があるが,これはハリスを通して水平塩ビの補強のために考えていた(現状は未使用)

⑤中位置のエレメント補助(外径8㎜)塩ビ管を設置

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塩ビの先にエレメント通し部品を付ける

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⑥2.6㎜アルミ線エレメントを通す

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ラージエレメントとショートエレメントをサイズ通り切り取りエレメントを構成する

⑦同軸とエレメントを結線する

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もともと丸端子を圧着してビス止めを考えていたが20㎜の塩ビ管には入らなくて断念

しかたないので半田付けしようとしたがアルミと同軸の半田は厳しい

心線は銅なので時間を掛ければ付いたが網線は付かないので端子を圧着して圧着部分のみ取り半田した(端子は錫メッキされているが傷を付けて付き易いようにした)

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棒端子で処理すると良かったのではないかと思う

⑧エレメントの形を補正して各所をホットボンドで固定

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天辺はホットボンドで固めて蓋を付けた

設置

ロケーションの良い場所で試行したかったが,エレメントがもろいため持ち運びするのを止め(最終的には自宅設置となるため)自宅で実験的な設置にした

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配線はTVアンテナに混合(独立に配線したかったが,新規に配線経路を構築するのに問題があったため)

→ 無理に引き込まなくても,データ処理なら外で受信サーバ化して無線LANで取り込めるし,外で受信クライアント化するやり方もある(この方が実装を考えるのが楽しそう)

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混合器を作製することも考えたが分配器の逆付けで対応

TVはBS(パラボラ)+地デジなので137MHz追加においてフィルターは無くても問題はない(改善策として後から考える)

試行

本日の衛星軌道の時間に間に合ったので受信開始

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これまで全く聞こえなかったのが受信できた(専用アンテナの効果は素晴らしい~)

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しかしデータ受信としては不十分なようだ

WS20211010_04.png

後の受信確認でも映像化は不可であった

考察

チューナーの感度が不足しているのか?

ネットで調査したところ「DS-DT305BK」が採用している(FC0012チップ)では衛星受信は厳しいようであることが記載されていた

別のチューナーを調達して試行してみることにする

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