今回、ソフトウエアラジオを制御するPCが屋内で、アンテナがおよそ20m離れた屋外の予定。
機器の設置について4つのパターンを検討した。
パターン1
室内にPCと受信機を置き、屋外のアンテナ側にLNAとBPフィルタを付ける。受信機までは長いアンテナケーブルにする。
おそらく最も普通な構成だと思うが、LNAで信号を増強するとはいえ長いアンテナ線で信号が減衰してしまう可能性がある。そこで太くてノイズに強いアンテナケーブルを使いたいところだが、そういうのはかなり高価。
LNAの電源はアンテナ近くに電源を取れるところがあれば良いが、無いということであればアンテナ同軸ケーブルから電源を取れるようにする、合わせて受信機から屋外への間の何処かでアンテナケーブルへの電源供給を行うようにする。
パターン2
パターン1との違いは受信機をアンテナ側(屋外)にすること。アンテナから受信機までのアンテナケーブルは最低限で済むため信号の減衰を殆ど心配する必要はない。ただし、屋外と室内の間はワンルームのベランダですらUSBの通常ケーブルの上限5mを超えることがあるほどだから、家の屋根の上や庭のアンテナに繋ぐということであれば10〜30mほど伸ばす必要があり、おそらくリピータケーブルを使うことになる筈。このリピータケーブルをどの程度信頼して良いのか、また変な遅延が入るととても困るので難しいところ。
パターン3
PC(ここではSBCなどが現実的)まで全て屋外に設置。Wi-Fiで屋内の別のPCとネットワーク通信する。
屋外のPCに時間合わせのGPSのNTPを付けてしまえばWi-Fiの遅延も関係なく安心して使えるパターンではある。
ただし、Wi-Fiが常に安定して通信できなければ困る。
屋外のWi-Fiだと2.4GHzと5GHzのW52, W56が選べるが、W52の条件付き許可取りは現実的ではないので除外、W56はDFS問題があるので除外。となると、2.4GHzしか選択肢はない。都心だと混み合う2.4GHzは悪い条件だが、ど田舎なら問題ない？電波状況が良くても、場合によっては電波が届かないこともあるので屋内から屋外にWi-Fiアンテナを出せるアンテナ端子付きAPが必要になることも。
無線LANの代わりに有線LANという手もある。LANケーブルは意外と安いのでまともな雷対策さえできるなら検討するのもアリな筈。
パターン4
屋外に出すのがアンテナだけなので、構築時に最も楽な構成。屋外の電源の心配も無い。
机の前の窓から棒に付けたアンテナをヒョイと出すだけとか窓ガラスにアンテナを貼るだけというのもあるかもしれない。ただし、その場合は家が影になる方向は電波の回り込みがあっても受信が弱いだろうけど。
アンテナが屋根の上とか庭だとかアンテナの設置条件としては良くても、アンテナケーブルが長くなると元々弱い信号がさらに減衰してまったくどうしようもないことも。なので最も避けたいケース。
今のところはパターン1で準備している。長いアンテナケーブルが最大の心配。とくに今回は安物を揃えるという条件でやっているのでアンテナケーブルもWi-Fi用のメッチャほっそいの。それが20mという長さなので使い物になるのかしら？
ダメだった場合はパターン3で。この場合は屋外に普通のPCを置くわけにはいかないのでRaspberryPiのようなSBCを小型の箱に入れてPC代わりにすることになる。つまりそれも購入することになるのでイヤだけど。あと、SBCの内蔵Wi-Fiってアンテナ外出しにして電波飛ぶのかしら？弱かったら届かないかも。
このページの図ではアンテナの次にLNAで信号を増幅してからBPフィルタで不要な周波数をカットということにしているが、アンテナの次にBPフィルタで、LNAが後という考え方もあるみたい。前日購入したBPフィルタ+LNAはそういう思想で作られたモノだったし。
追記:
OneSDR-無線および無線技術に関するブログに参考になる記事があった。フィルタの前または後に低ノイズアンプを配置する必要がありますか？(FMラジオなど)どこかの周波数に強い信号がある環境ならBPFが先(アンテナに近い側)の方が良いとのこと。そうでなければLNAが先。
このページの図には避雷器は入っていないが、屋外アンテナではパターン3を除いてガスアレスタくらいは付けておかないとヤバいかも。LNAの電源を家庭用の交流電源からACアダプタなどで取っているならこちらにもせめて気休めのバリスタ程度でも何か付ける。でも、これ下手に接地すると避雷器どころか誘雷器になっちゃうのよね。難しい。雷は諦めても静電気対策はしなきゃ。
あと、パターン3だけで触れたけど、3だけでなく全ての場合で時刻合わせのNTPサーバは要る。どうせアンテナ張ってとかやるなら時刻ソースはGPSが簡単。テキトーにやってもそれなりに精度出るし。
こんにちは、楽しく読ませて頂いております。
私も同じような企てを持っているのですがアマチュア無線をやっていた経験からするとパターン①で行こうと思っています。
アンテナ直下のＬNＡでアンプしてやれば後段のレベルはなんとでもなるのですが、ケーブルで減衰した信号をアンプしても効果は直下に比べて劣るからです。
ノイズに埋もれる前にアンプする方が良いという理屈です。
コメントありがとうございます。
天邪鬼なので敢えて反抗的にいろいろしましたが、結果が大きく違うので結局アンテナ直下にBPF+LNAというので落ち着いてしまいました。
やはり先人の知恵はないがしろにはできません。