がとらぼ

電波を受信するには、アンテナとレシーバーが必要だが、その間にはローノイズアンプ(LNA)とバンドパスフィルタ(BPF)があった方が良い。低い周波数なら要らないのかもしれないけど。
なので、おもちゃのAMラジオにはLNAもBPFも入っていないかもしれないけど、例えば現代人の必須アイテムでいえば携帯電話(スマホ)には中に必ず入っている。

今回はホビーとしてADS-B(1090MHz)を受信ということで、一応極超短波だけど信号の取りこぼしがクリティカルなものでもないし、感度命でもないのでLNAもBPFも無ければ無しで構わないかもしれないが、近くに飛行場や飛行機の航路があるわけでもない糞田舎(実家)で性能の怪しいモノを寄せ集めて使う予定ということで一応用意することにした。

• LNAは受信した信号の特に弱い方を増幅させるもの。
• BPFは受信したい周波数以外の部分、今回で言えばADS-Bの1090MHz近辺以外の低い・高い周波数の信号をカットする(減らす)もの全般。
• SAW(Surface Acoustic Wave =表面弾性波)フィルタはBPFの1つ。製品としては小型チップなので邪魔にならない。ただし熱が出る。お値段はそれなりに高い。

今回はAliExpressで893円送料無料(購入時)で販売されている激安製品を見つけたのでそれを購入。BPFとLNAを別々に購入するのもアリだろうけど接続にアダプタが必要になることが多く、しかも安くはないので大型とはいえこれで良いかと思った。こういうノウハウの塊のようなアナログなものの中華機材が実際に使い物になるのかは不明。「なんちゃって」な造りでないことを祈る。
BPFがチップではなくて基板のパターンで巨大なので設置には工夫が必要。

この製品はおそらくこの話が元でGitHubの資料を元にして作っているもの。どこまで正しく再現されているかは不明。RTL-SDR.comにも書かれている。

届いたのはペラペラの袋。袋の内側には一応薄いプチプチが付いていたけど。

中身はこれだけ。ペラ紙も入っていない。
ジップ付きの袋に基板が入っている。

これがBPFとLNAの基板。基板の大きさは105x45.7mm。
基板の右端以外の大部分を占める複数のU型パターン(ヘアピンライン)のところがBPFで、右側のADS-B FILTER+LNAと書かれているところから右側がLNA。中心周波数が高ければ小型化できるのだろうが、今回は1090MHzということでBPFが結構大きめ。パスレンジは1000〜1200MHzということになっている。 LNAの電源は8cmほどの赤黒ケーブルになっている。

裏側は何もない。

LNA部分の拡大。とてもシンプル。

基板の両端にあるSMA端子は共にメスなのでアンテナとの間に「オス-オス」のアダプタかケーブルが必要になる筈。
なお、SMA端子は通常のオス・メスの他にピンの付き方が逆になったRP-SMAのオス・メスがあるので注意。つまり端子の形は4種類。Wi-Fiアンテナ用のケーブルや端子はこのRP-SMAだったりするので間違って購入するとつながらない(ことがある)。でも、Wi-Fi用は何故か安いので理解して買うのはアリ。

AliExpressの商品説明ページによるとLNAへの電源は5Vで45mAと書かれている。これが意味が解らなくて、45mAの消費(0.225W)になりますよということなのか、45mA以上かけないとダメということなのか、45mAまでしかかけてはいけないということなのか。
5Vとしか書いていなければ特に気にならなかったのだが、ド素人なのでよくわからない。とりあえず、中間を取って15mAの定電流ダイオード3つを並列にして5V 180mAのACアダプタ(microUSBのBluetoothイヤホン用)との間に挟むつもり。正しい意味がわかる人がいれば教えていただけるとありがたいです、はい。

上のリンクから辿れるページに書かれているLNAの説明によると、同軸ケーブルから給電する場合(Bias Teeで同軸ケーブルに給電している場合)、R2を取り除き、C2を取り除いてそこ(C2部分)をジャンパすれは良いらしい。そのLNAと今回購入した基板のLNAが完全に同一であるか確認の必要あり。でも、それだとアンテナ側がBPFになるんだけどそれで良いのかしら？損失はあるけど要らない周波数を減らしてから増幅？
このBPF+LNAを作った人は(試験の結果？)フィルタの後にLNAを置いた方が性能が出ると考えているようです。

U字型のパターンが並んだやつ(マイクロストリップっていうらしい)は隙間の幅が重要らしいが、設計で想定している隙間の精度が果たして再現できているのか、試作品だけでなく量産品も精度が維持できているのかとても不安ではある。こういうのは測定できる機械がないと何も信用できなくて疑心暗鬼になるばかり。パターンを使ったのじゃなくて素子で作られている製品は設計が適切かは置いといて部品が壊れてなければその量産品もある程度は信用できると思う。やっぱり買い直そうかな。

まだ、アンテナもケーブルも届いていない(配送がYANWENだらけ)のでいつになったら使えるようになるか判らないが、とりあえずこのBPF+LNAは付けずに受信してみて、次に取り付けてどれくらいの効果があるか様子を見る予定。
具合が良いようであれば、50mmの塩ビパイプに入れてアンテナ直下に固定予定。実際には逆で、このフィルタ+LNAの基板を入れた塩ビパイプに蓋をしてそこにアンテナを固定することになる筈。