JP7FKFの備忘録

ヒトは,忘れる生き物だから.

EME, JT65備忘録

ただの備忘録です.
referenceにあるページから引っ張ってきたやつを一部引用させていただいています.

JT65関連

JT65は流星痕反射通信用に開発されたデジタル通信技術を、ノーベル物理学賞受賞のK1JT/Dr.Joe TaylorがEME(月面反射通信)などの微弱信号通信を目的として改良・開発した狭帯域通信モードであるWSJTのうちの一つ.
JT65には3つモードがある.
JT65AはHF/50MHz用、JT65Bは144MHzと432MHz用mJT65Cは1296MHz用となっているらしい.
JT65プロトコルは65-tone(65個のトーン)を使い,1270.5HzのサブキャリアをAFSK変調する(65FSK).この変調方式はon-offキーイングよりも非常に効率が良く,PSKよりも周波数変動に対する許容度がはるかに高い特長がある.
ソフトウェアはとりあえず現在はWSJT-Xを使っていればよさそう.

JT65A(HF)運用周波数

JT65Aの国際的な中心運用周波数は以下.モードはUSB.
1.8MHz帯 : 1838kHz
3.5MHz帯 : 3576kHz
7MHz帯 : 7076kHz(但し、日本ではバンドプランによって受 信のみ、代わりに7039kHz)
10MHz帯 : 10139kHz,10147kHz
14MHz帯 : 14076kHz
18MHz帯 : 18102kHz,18106kHz
21MHz帯 : 21076kHz
24MHz帯 : 24092kHz
28MHz帯 : 28076kHz
50MHz帯 : 50300~51000kHz

EME関連.

QRPpな局は,グランドエフェクトをうまく利用するとよい.
これは大地反射により利得が大きく見える.最大で+6dB程度利得増加が見込めるらしい.
月の出と月の入の際に,月が地面に近づくときがチャンス.
月の仰角が10度前後までならグランドエフェクトを利用するために仰角は水平にしておくと良いらしい.
グランドエフェクトは仰角20度くらいまでなら使えるらしい.

月のコンディションに関しては,DGRDという評価項目がある.
これは月の背景ノイズ,月との距離などから算出されるらしい.
算出された結果によるコンディションがカレンダーになっている.
EA6VQ EME calendar
DGRD が -5.0dB から 0dB の間がターゲットになる.欧州の QRP 局は -2.5dB を切ったあたりからアクティブになる傾向があるらしい.
JT65Bのデコード限界値はS/N -32dBほどらしいので,相手局の出力やアンテナを考慮して,受信レベルから相手が受信すると想定されれるレベルを計算して-32dBを下回っていないか確認すると良いかも.

偏波面問題

EMEでは偏波面が変わってしまうことがある.
変わる要因は主に2つあり,Geometric RotationとFaraday Rotationである.
Geometric Rotation が |0-20| または |70-90| くらいの範囲で, Faraday Rotation がおとなしい時にだけお互いの偏波面は保存される.
ファラデー回転は電磁気学の法則であり記録媒体であるMOディスクとかに使われている技術ですよね.今はもう使われなくなってきましたが.
Geometric Rotationは月とお互いの位置によるものらしい.WSJTにおいては,Dpolという表示があり,これがGeometric Rotationを示しているらしい?
これが0の時は受信と送信は同じ偏波を使えば良いが,45の時は送信と受信で偏波面を変えてやるとよいとのこと.

EME関連チャットツール等

WSJT EME Link by NØUK
HB9Q - Home
MMMonVHF
LiveCQ

R言語を使ってアンテナの指向性パターンをグラフ化する

電磁界と戯れる場合,アンテナと戯れることになる.
アンテナを議論する時に,主な評価項目として,VSWRと利得,ビームパターン(指向性)が議論されることであろうと思う.
VSWRと利得は数値として得ることができるから良いものの,ビームパターンは測定には電波暗室が必要であるし,個人でやる上ではビームパターンを測定することすら難しいであろう.

仮に測定できた場合や,シミュレーションで角度と利得の数値が得られたとしても,グラフ化するソフトがあまりないのだ.
今回はこのグラフ化に関して書いていきます.

フリーで指向性パターンを描画できる簡単なソフトとして,plot32 (Plots32の詳細情報 : Vector ソフトを探す!)や,AP Chart(APchart Homepage)というソフトがある.

しかしながらこれらのソフトはイマイチ勝手が効かなかったりすることも多い.
そこで今回は統計解析言語であるR言語のグラフプロット機能を利用してみることにする.

R言語による指向性パターンの描画には protrixパッケージを用いて,レーダーチャートを利用して描画を行う.
レーダーチャートとはその名の通りレーダーのような図であり,一般に複数の項目のバランスなどを議論する際によく用いられます.
ゲームとかでよくあるこんなやつですね.
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レーダーチャートをベースとして指向性パターンを描いていきたいと思います.
必要な情報は,アンテナを回したときの角度と,そのときの利得です.
利得でなくても,受信電界強度などでもよいです.せっかくR言語を使っているのですから,R言語にフリスの伝達公式のとおりに計算して貰えばいい話です.

まずはplotrixをロードします.

# パッケージの読み込み
library(plotrix)

これでplotrixが使えるようになりました.
パッケージがそもそもインストールされていない場合は,

install.packages("plotrix")

でパッケージをインストールします.

アンテナの回転角と利得のデータは,CSVやタブ区切りなどで保存されている場合が多いかと思います.
回転角とそれに対応する利得のデータをロードします.

# ファイルのロード(必要に応じてread.csv()などを用いればいいと思います)
hplane <- read.table("ファイルまでのパス")
#余計なカラムがある場合は,必要なカラムのみにしておくと見やすいと思います.
#たとえば1列目と9列目のみを抽出
hplane <- hplane[,c(1, 9)]

ここからはフリスの伝達公式の計算です.もともと利得がわかっている場合は計算する必要はありません.
電波暗室などで測定したとして,送信電力100mW(20dBm), 送信アンテナのゲインが真数で10, アンテナ間の距離が3m,波長が0.1223642686 m(2.45GHz)と仮定してみます.
hplaneの2列目に受信電界強度[mW]が入っているとすると,下記によって一気に計算してくれます.

send_power <- 100
sender_gain <- 10
distance <- 3
wavelength <- 0.1223642686
calced_hplane <- 10*log10((10^(hplane[,2]/10))/send_power/sender_gain*(4*pi*distance/wavelength)^2) 

calced_hplaneには利得[dB]が入っていることになります.

さらに,角度軸の準備をします.
何度のところに線を引いておきたいかによってこの値をいじります.
45度ずつ,上が0度ならばこんな感じです.

azimath <- c(180, -135, -90, -45, 0, 45, 90, 135)

これでデータの準備はできました.
描画をします.たとえばこんな感じに引数を渡します.

radial.plot(calcd_hplane, labels=azimath, rp.type="p",start=pi/2,clockwise=TRUE, radial.lim = c(-40,20),radial.label = "", lwd=2)

凡例はたとえば以下のように,

legend("topright", legend = c("H-Plane", "E-Plane"), lty = c(1,3), lwd = 3)

これで電磁界解析ソフトを利用したシミュレーション結果をR言語とplotrixを用いて描画してみた結果が以下のようになります.
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わりと綺麗に描画できていると思います.
引数はたくさんあるので,リファレンスを参照するとよいでしょう.
たとえばですが,

radial.plot(
  [描画するデータ],
  labels=[ラベルデータ], 
  rp.type="p", #r:radial lines, p:polygon
  start=-pi/2, #描画スタート位置のオフセット,デフォルトは3時の方向
  clockwise=TRUE, #時計回りに描画
  radial.lim = c(-20,15), #ここでいうゲイン軸の範囲,つまり円に垂直な軸の範囲
  lty = c(1,2), #line type, 直線,破線,いろいろあります.
  lwd = 2, #line width, 線の太さ
  main="Directivity" #主題です.
)

等,いろいろあります.
plotコマンドに使い慣れていれば,それをサポートしているらしいので,似たような感覚で使えると思います.
R言語は統計解析の計算のみならず,可視化にも優れています.
こういう風に,アンテナの指向性パターンも綺麗に描画できました.めでたし.

# References
http://ww36.tiki.ne.jp/~natsu/
レーダーチャートを描く - langstat blog
グラフィックス | Rで各種グラフの描き方,折れ線,散布図,ヒストグラム,棒グラフ,円グラフ,ボックスプロット
https://cran.r-project.org/web/packages/plotrix/plotrix.pdf

ディスコーンアンテナを作ってみた話

題のとおりです.

まずはモノを見ていただきましょう.

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100均の用品をふんだんに利用して安価に仕上げています.
エレメントには100均の園芸用洋ラン線を,形状の保持には100均のまな板に穴をあけて使っています.

f:id:jp7fkf:20161104191032j:plain
同軸の芯線側(ディスク側)はこんな感じで接続,固定しています.

f:id:jp7fkf:20161104191155j:plain
被覆側(コーン側)はこんな感じ.

すべて圧着端子で仕上げています.あとはボルトで接続.
これであとは防水関連の処理をしてあげれば屋外でも使えます.
ブチルテープ(自己融着テープ)や,ホットボンド等で絶縁をします.

割と形状もよく,思ったより良い出来映えでした.
送信用に使うにはなかなか難しいかもしれませんが,広帯域の受信用アンテナとして活用できると思います.
安価に仕上げているので,もしよろしければ作ってみてはいかがでしょうか.

OSXのMACアドレス変更方法

なんとコマンドはすごく簡単らしい

$ sudo ifconfig [変更したいインターフェース名] ether [変更したいMACアドレス]
$ sudo ifconfig [変更したいインターフェース名] down
$ sudo ifconfig [変更したいインターフェース名] up

MACアドレスをランダムに生成したい場合は以下のとおり

$ openssl rand -hex 6 | sed 's/\(..\)/\1:/g; s/.$//'

変更前のMACアドレスをきちんと残しておくこと.
再起動後は元のMACアドレスに戻るらしいが.

DMM.makeに出品したCanon MP640のカムを用いて修理してくれた方がいた

題のとおりです.
私は先日DMMでCanon MP640の後ろトレイの下のあたりのカムを出品させていただきました.
そのカムを用いて,ご自分のMP640プリンタを修理してくれた方がいらっしゃいました.

私としては,そういうように利用していただける方がいてうれしい限りです.
DMMでナイロン樹脂を用いてプリントし,該当部をヤスって修理をされたということです.

その方に送っていただいたDMM.makeで印刷されたナイロンカムの画像が以下になります.

f:id:jp7fkf:20161006145531j:plain

一番右側のカムがMP640にもともと入っていたカムで,ぱっきりと割れてしまっています.
左側と真ん中の2つがDMM.makeによりプリントされたものだそうです.

一般的なFDM方式の3Dプリンタよりきれいな造形物と成っている気がします.
ただ,表面に若干の毛羽立ちが見られるような気もします.

この方は,MP640をたくさん所持していらっしゃり,その使い勝手の良さからオークションなどからも入手して利用し続けているとのことでした.
自分の作製した3Dデータが簡単にシェアでき,造形物がすぐにネットで注文できてそれで故障品の修理までできてしまうことが実現されました.
こちらとしても非常にうれしいことだと思います.直せるものはできるだけ直して利用していきたいものです.

交流回路の進み,遅れの話

交流回路を勉強しているとよく見るのが,「コンデンサは進み要素だ」とか,「コイルは遅れ要素だ」とかいう表記を見つけたりします.
いや,確かに間違っていないと思いますが,実は「コンデンサは遅れ要素だ」,「コイルは進み要素だ」などと言っても間違いではないと思っています.
これは基準をどう取るかという問題で,"何が","何に対して"遅れ,進みであるかが重要です.

コイルは,"電圧に対して電流が","遅れ"であり,"電流に対して電圧が","進み"であります.
逆にコンデンサは,"電圧に対して電流が","進み"であり,電流に対して電圧が","遅れ"であります.

電気回路を勉強したての頃,これでちょっと迷ってしまったことがあります.
基準がどっちだかわからなくなることがあったからです.
進み,遅れという相対的な議論をしているにもかかわらず,基準が曖昧だったのです.


また,電気回路を学ぶときにフェーザ表示,フェーザ図などを見たことがある人もいるかも知れません.
これは,ガウス平面に対して複素数で表される電流,電圧をプロットできるという図です.
フェーザ表示はその複素数のmagnitude(大きさ)とphase(角度,つまり基準との位相差)を表します.
このフェーザ図を用いると,"電流を基準"として,理想コンデンサを直列につないだとき,電圧は虚軸の負の向きを指します.
これは,電流に対して電圧が90度遅れであることを示しています.
また,理想コイルを直列につないだとき,同様に,電圧は虚軸の正の向きを指します.
これは,電流に対して電圧が90度進みであることを示しています.
図に示すと以下のようになります.
f:id:jp7fkf:20160927172934p:plain

時系列に見ると,このフェーザ図が時間ごとに反時計回りに回転します.
コンデンサを直列につないでいるときに関して,時系列ごとに見てみます.
f:id:jp7fkf:20160927175311p:plain
ああ見にくい....
これをもっと繰り返すと...
f:id:jp7fkf:20160927181310p:plain
ご覧のように,遅れ,進みを議論するときによく用いられる時系列のグラフになります.
(keynoteを使ってちまちま書きました.なんとかできた)
こんな風に理解すると,理解しやすいかも知れませんね.

普段,時間と電圧,電流のグラフで遅れ進みを議論するときは,「コンデンサは,"電圧に対して電流が","進み"」などと,電圧を基準にコンデンサは進みだ!という風に教えられることも多いでしょう.
しかしこのフェーザ表示では,基準を電流とする(実軸に電流を重ねる)ことも多くあり,この場合は電流を基準に電圧は遅れなのです.
このあたりが遅れ,進みがこんがらがる要因な気がします.
(私はこれでこんがらがった記憶があります)


話は変わりますが,一般に現実世界のコンデンサやコイルは直列抵抗成分などを持っています.
もちろんコイルには線間容量が,コンデンサにはESLの成分もあります.

このような様々な要素から,現実世界のLやCは,0度から90度の間の範囲で位相をずらすことになります.
純粋なコンデンサやコイルはぴったり90度ずれることになっていますが,一般に現実ではそれは不可能です.
LCRメータで,位相角をみることができるものがありますが,人間が巻いたコイルなどを測定すると位相角は89度とかになります.

今回はLCRと交流の話になりました.
少しくらい復習になった気がする.
遅れ,進みを議論するときは基準を大切にすること,フェーザ図なども基準が大切ですというのがこの記事のまとめです.

Canon MP640のカムをDMM.makeに出品してみた話

以前投稿した,Canon MP640プリンタ給紙機構の修理 - JP7FKFの備忘録という話で,カムを3Dプリントして修理するということをしていた.
その記事を見てくれた方から,同じ症状で壊れてしまっているという報告を受け,なんとか協力できないかと検討してみた.

そこで,私はその方にDMM.makeの3Dプリントサービスを提案してみることにした.
DMM.make モノが作れて世界で売れる。製造・流通を支援

これは,個人でモデリングしたものをDMMが3Dプリントして発送までしてくれるというものである.
さらに,そのモデリングしたものを公開すれば,あらゆる人がネットショッピングのような要領で購入することができる,クリエイターズマーケットというものもある.
このマーケットは,自分で価格を設定することができ,材料費や諸経費を除いたものは出展者の利益となる.
今回,私の作成したカムはこのクリエイターズマーケットにも公開されている.
Canon MP640 給紙トレイカム - DMM.make クリエイターズマーケット

使い方はいたって簡単で,まずはモデリングした3Dモデルをアップロードする.
普通のSTL形式でOKだ.ほかの形式も使えるらしい.
f:id:jp7fkf:20160926003131p:plain
f:id:jp7fkf:20160926003348p:plain

ここで,アップロードしたSTLデータが3Dプリントするうえで問題がないかチェックされる.
チェックの状況はメールで報告されるほか,マイ3Dデータからも参照できる.
たとえば私のカムのモデルはすでにチェックされているが,このようになっている.
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修正の必要がある場合は,有料だがデータ修正のサービスもある.
もちろん自分で修正すればOKだが.

あとはこれを公開すれば,みんなが購入できるようになるし,
自分だけで楽しむ場合はこれをDMMで3Dプリントして発送してもらえばよい.
なんと送料は無料だ.

材料も,以下の中から選択可能だ.
 石膏フルカラー
 フルカラープラスチック
 アクリル(Ultra Mode)
 アクリル(Ultra Mode) レッド
 アクリル(Ultra Mode) ピンク
 アクリル(Ultra Mode) ブルー
 アクリル(Ultra Mode) パープル
 アクリル(Ultra Mode) ブラック
 アクリル(Ultra Mode) オレンジ
 アクリル(Ultra Mode) イエロー
 アクリル(Ultra Mode) グリーン
 アクリル(Xtreme Mode)
 ナイロン
 ナイロン レッド
 ナイロン ピンク
 ナイロン ブルー
 ナイロン パープル
 ナイロン ブラック
 ナイロン オレンジ
 ナイロン イエロー
 ナイロン グリーン
 ガラスビーズ強化ナイロン
 シルバー 鏡面
 シルバー 未処理
 シルバー バレル研磨
 シルバー いぶし仕上げ
 シルバー 梨地仕上げ
 シルバー ヘアライン
 真鍮 未処理
 真鍮 鏡面
 真鍮 K24メッキ
 真鍮 K18メッキ
 真鍮 K14メッキ
 真鍮 ピンクゴールドメッキ
 真鍮 ロジウムメッキ
 真鍮 ブラックロジウムメッキ
 真鍮 ガンメタロジウムメッキ
 ゴールド
 プラチナ
 チタン
 クリアアクリル
 ゴムライク(FLX9995)
 ゴムライク(FLX9985)
 ゴムライク(FLX9970)
 ゴムライク(FLX9960)
 ゴムライク(FLX9950)
 ゴムライク(FLX9940)
 ゴムライク(Tango+)
 ゴムライク(RGD8630)
 ABSライク
 ポリカーボネート(PC)
 PC-ABS
 インコネル
 マルエージング
 アルミ
 アルミ(ショットブラスト)
 アルミ(アルマイト
 アルミ(テフロン加工)
 ジュラルミン
 ステンレス SUS304
 ベリリウム
 ガラス

金などでも造形できるのはすごい.
安価なのは石膏やナイロン,ABSだろうか.

ということで,だれでも私がモデリングしたMP640の後トレイのカムを買うことができる.
もしお困りの場合はぜひ利用してもらえるとよいかと思う.

また,このモデルにはちょっと手作業で修正が必要だ.
必要な修正はこの部分.
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ここを
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このように切り取る形で加工をしたい.
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この部分は,カムが抜けないようにするツメのようなものだ.
かぎ状になるように加工をする.
完成品がこんな感じだ.
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f:id:jp7fkf:20160926005727j:plain
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最終的にはプリンタに実際はめてみて,うまくハマるかを確かめながら少しずつ削って調整をする.

3Dプリンティングサービスで,修理するパーツもシェアできるいい時代ですね.