ADS-B用PCBアンテナを屋根に付けてみた

実家の屋根の上にPCBアンテナを仮置きしてみた。
アンテナから受信機までのケーブルは20mを用意したが、きっかり予定のルートで通そうとすると5mほど足りなかった。
そこで、見た目は悪いが数カ所でショートカットすることで3mほど挽回し、残り2mはレシーバとPCの間のUSBケーブルで補った。つまりレシーバが予定の設置場所には置けなくなった。まぁ繋がったので良しとする。
これで受信状況を確認してみた。レシーバの熱対策はまだ行っていないのでレシーバのアルミケースをヒートシンクに乗せてケースだけ冷やした状態で実行。(ケースだけ冷やしても中は熱い筈)

アンテナを屋外に設置して試用 1
実家は関ヶ原に近い地域だが、京都のFMラジオ放送局 エフエム京都(α-STATION)の小塩山(京都市街の西側)の送信所の89.4MHz (3kW)がノイズ混じりながらも受信できている。FM受信機としてはまぁ問題ないっぽい。ただし、アンテナが1090MHz用ということもあるのか中波のAM放送は全く何も聞こえないだけでなく中波全域に電波がありそうな気配すらない状態だった。よく考えたら24-1760MHzのレシーバだったので中波が取れないのは当然だった。
確認用アプリケーションはairspy.comが提供しているSDRSharp。Airspyレシーバ用のアプリケーションだがRTL-SDRレシーバでもWindows用ドライバインストール用のZadigとSDRSharpは利用できる。

次はADS-Bの受信テスト
前回に続きxDeco.orgのModeSDeco2 (Windows用)を利用した。ダウンロードしてバッチファイル(RTL-SRDレシーバならmodesdeco2_example.bat)を自分の環境に合わせて変更するだけ。(元のバッチファイルを別名にコピーしてそれを触る)

@echo off

cmd /c modesdeco2.exe (実際は改行無し)
    --device-index 0 (実際は改行無し)
    --agc (実際は改行無し)
    --freq-correction 62 (実際は改行無し)
    --location 北緯:東経 (実際は改行無し) 
    --web 8088 (実際は改行無し)
    --google-key GoogleのMapAPIキー (実際は改行無し)
    --localtime JST

PAUSE
exit

「がとらぼ」の中の人はこんな感じにしてみた。
「北緯」「東経」の部分はアンテナの設置場所の座標にする。北緯と東経の間の : (コロン)を忘れない。
「GoogleのMapAPIキー」の部分は所有しているGoogleアカウントからGoogle MAPのAPIキーを取得(無料)してそのキーを入力する。APIキーを指定しなくても地図自体は表示されるけど警告が出るのとFor development purposes onlyという文字列が地図に沢山表示されてうっとおしい。
この例では他のアプリケーションにデータを渡さないのでアプリ連携するならオプションを追加。
バッチファイルを修正したらダブルクリックして実行する。コマンドプロンプトの小窓が開くのでそれはそのままにしてブラウザを開き、URL欄に localhost:8088 と入力するとModeSDecoの画面が開く。
周囲を飛行機が飛び回るのを暫く待つ。

アンテナを屋外に設置して試用 2
上の画面は起動後4時間ほどでメニューから[MISC]→[STATS]を選んだもの。
えっ4時間でこんだけ?

アンテナを屋外に設置して試用 3
メニューから[MISC]→[LOG]を選んだ画面。試用した限りでは起動時のログ以外は表示されなかった。

アンテナを屋外に設置して試用 4
地図の画面だが、お見せできないので起動4時間後のカバレッジというか認識された中でで遠くを飛ぶ飛行機のエリアの表示だけ残して地図は画像を加工して消している。東西でいえば約50kmで、東京でいえば、青い点(自宅)を東京駅とすれば西は立川で東は船橋くらい。青い点(自宅)が名古屋駅なら西は羽島で東は豊田市でくらい。はい、とても狭いですね。
実家の周囲の地形は北西方向は開けていて他は山が多いのだが、飛行機が飛ぶ航路は南側を東西と東側を南北が多いみたい。せっかく開けている側の飛行が少ないのが残念。
ただし、中途半端な認識分も含めれば少し遠くまでのエリアが見えてそう。おそらくアンテナケーブルが無駄に長いのでアンテナで受けた信号が減衰しているのかと。なのでLNAで増幅しないとダメっぽい。

アンテナを屋外に設置して試用 5
チャートの画面で見た距離と検知数の分布。右方向が距離(nmi=海里)で右端の17.5nmiは32.5km程度。上方向は検知数。3nmi(5.5km)が一番多いということになっているけど、そんな近くを飛ぶ機数は少なくて、南を15nmiあたりが多いのだが、その辺りを飛ぶ機の情報の殆どは中途半端にしか検知できていないようでカウントされてないっぽい。

アンテナを屋外に設置して試用 6
チャートのカバレッジパターン。北と真西以外は「白」検知無しになっているが、そっちを飛ぶ機が少ないからだと思う。

先日の周りが建物だらけで全く空が開けていない場所でアンテナを窓ガラスにガムテープでひっつけて試した時と比べると実家の屋根の上は格段に受信できている。前回はFM放送も全く受信できなかったし。
でも、アンテナケーブルが長いとやっぱり減衰してダメっぽい。AliExpressで注文した品物が揃ってBPフィルタ+LNAを取り付けてからが本番ということになりそう。

関連記事:

ADS-B用PCBアンテナが届いた

1090MHz用PCBアンテナ 1
AliExpressでRTL-SDRレシーバと同日に注文したのにレシーバより2週間遅れでようやくアンテナが到着。中国郵政のePacketにしては遅すぎ。大阪でG20がある前に注文したのだが、中身が怪しげな円筒形の荷物だったので停められてたのかしら?それにしても、もう7月中旬だしなぁ。

1090MHz用PCBアンテナ 2
白い筒状のが1090MHz用のPCBアンテナ。一緒に写っている緑のデバイスは大きさ比較用のレシーバ。購入時は割引きがあって1077円(送料無料)。何の割引も無しだと1500円程度かな。PCBはアンテナの方式じゃなくて、この白っぽいパイプの素材(ポリ塩化ビフェニル)のこと。中には基板アンテナが入っている。レシーバと比べてもそんなに大きくないしとても軽い60g。本当におもちゃ。
一応防水になっている筈なのでこのまま屋外に設置できる・・・と書きたかったのだが、接着剤の流し込みが甘い感じなので信用できない。耐候性の高い接着剤を盛った方が良さげ。
AliExpressで探すと、見た目は同じPCBアンテナだけどアンテナ基板にLNAか何かの回路が入っていてBias Teeとセットなのが3000〜4000円程度。PCBパイプ無しでアンテナ基板のみの性能(特性)が違うのが300〜400円であるみたい。

1090MHz用PCBアンテナ 3
パイプに書かれている諸元ではゲインが6dBi、VSWR(電圧定在波比)が1.1、インピーダンスは50Ωということになっている。

1090MHz用PCBアンテナ 4
端子は普通のSMAのメス。Wi-Fi用のRP-SMA端子だと嵌まらないので注意。

1090MHz用PCBアンテナ 5
購入したアンテナはPCBパイプに接着封入済みなので中身を取り出して見ることはできないが、上の画像のようなのが入っているらしい。画像に2つ写っているのは表と裏ということらしい。SMA端子からの経路の途中にハンダが盛ってあるように見える部分が肝なのかしら?この部分のハンダが無くてパターンだけのアンテナ基板だと公称2dBi程度ということなのだが、何が違うのかしら? 似たアンテナ基板で下部にLNAか何かの回路が付いているものもあるみたい。

1090MHz用PCBアンテナ 6
ハンダが盛ってあるところにインピーダンス云々って書いてあるのでやはりここが何かなんでしょう。こんなので特性変わるって電波の世界は素人には理解できない。

せっかくレシーバ・アンテナケーブル・アンテナが揃ったので、とりあえず繋いでみた。アンテナは窓ガラスにガムテープで留めた。アンテナとレシーバの間は信号を減衰させるためだけに無駄に20mのケーブルとぐろを巻いている状態。BPフィルタとLNAはSMAオス-オスのアダプタが届いていないので接続できない状態。また、窓の外は周りが別の建物で塞がれていて遠くの空を見渡すことができない悪い環境。
ソフトウエアはとても簡単なModeSDeco2を使用。ドライバは別途インストールした。

1090MHz用PCBアンテナ 7
試したのは20分ほどだけ。その短時間でレシーバのアルミの箱がアッチッチになったのでレシーバの熱対策を行うまではなるべく使わないようにしたいところ。
100km以内には10機以上はいた筈だが、電波(ADS-Bのメッセージ)を受けたのは特定方向の近くを飛んでいた1機か2機のみ。

1090MHz用PCBアンテナ 8
笑っちゃうほど酷いカバレッジパターン。一応北西方向に50nmi(海里)=約93kmということになっているけど、地図(お見せできない)によると実際は約15kmでしかない。もちろん、短時間でたまたまその方向を横切った飛行機が15kmほどの距離にいたということなのでもう少しは遠くからの電波も受けられるかもしれないけど。

実家のアンテナの設置場所は他の建物に遮られない屋根の上を予定しているのでもう少しはマシかもしれない。でも、山に囲まれた盆地だから条件が良いわけではないのよね。
あと、おもちゃのアンテナの素の状態で20mのアンテナケーブルを使うのは無謀?長いケーブル使うならLNAは必須なのかしら?

1090MHz用PCBアンテナ 9
2019年7月13日追記:
パイプのキャップの隙間部分の接着剤が少くてちゃんと防水になっているのか心配だったので屋外に出す前にパイプ両端のキャップの縁にホットボンド(グルーガンで溶かした樹脂)を盛った。これでキャップの部分から水が入ることはないと思う。あとはSMA端子部分だけど、ここは後でBPフィルタ+LNAを入れた太いパイプと繋ぐ予定なので後回し。とりあえず雨が降ってない日に屋外で試用するつもり。
SMA端子部分を含めて完全に密閉したら夏の暑い日にパイプが破裂するかしら?雨が入らないように穴を作った方が良いかも。

このページの短いタイプのLNA無し版は2022年8月現在AliExpressでは販売が無くなったようで、LNA無しのPCBパイプ入りアンテナはこの42cmタイプだけが扱われているようです。
LNA有りでBias-Tで給電するタイプです。
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