毛虫計算機:Blog

（1年前に書いていて投稿を忘れていたので放流）  ゼロ年代後半　個人的にオシロも持っておらず、プロトコルアナライザもデバッガの概念もなかったころ、デバッグ中の基板にはAMモードにした広帯域受信機（DJ-X11）を近づけて動作検証していた。   一昔前の5V動作の16bitマイコンはクロックの放射ノイズも大きく（周波数拡散クロックなんて無かった）、ループ処理の過程でピーとかザーとか激しく主張していた。UARTもRS232レベルシフタを通していたので、文字送信があるたびに 　チ、チ、チ、 とリズムを奏でていた。書き込まれたプログラムが止まってしまうとそうした喧噪も止まり、ユニバーサル基板の切れ端とUEW線とリード抵抗の足の切れ端だらけの机はホワイトノイズに包まれた。  機器間通信が増え、処理性能とソフトウェア規模が肥大化し、無料版の純正ツールやフレームワークに落とし穴があることが前提な昨今、ハードウェアの挙動をリアルタイムで把握することは問題の早期解決に役立つ。  4年前に  https://www.saleae.com/ja/  のロジックアナライザ を導入して使っているが、早くから導入していればと思ったデバイスの一つ。現在はソフトウェアがLogic 2.xになり大幅に更新されている。昨今の半導体不足の流れで一度仕様変更があり、いつの間にか市販価格が倍近いお値段になっている…。 収録動作  理論上ＵＳＢ3.0帯域をフルで使う信号キャプチャ機器なので、レコード長はPCのメモリ容量に依存する。なのでＲＡＭ容量が許すかぎり設定したサンプルレートで連続したキャプチャを続けることができる。 ロジックの場合変化が無い区間はデータは増加しない。 負荷テストということでわざとアナログ多チャンネルの高速キャプチャを行ってみると、数秒でGB単位の信号がRAMに保存される。    開発PCのメインメモリを64GBにしたので、限界まで収録できるか実験してみたが、クラッシュせずちゃんと記録できた。  サンプルレートの最高値はUSB3.0の帯域を上限に、同時に取得するch数で割ることになる 。 　パラレルバスや多数の信号を同時にデバッグするなら、値段を気にせずLogic Pro16を買っておくのが良...

自宅で電波観測 衛星運用で鍛えた心眼（？） を鈍らせないために、天体観測の延長で電波観測設備を構築してみることにした。   ひとつのきっかけはSkyWatcherのAZ-GTI。自動架台として数kgの物体を振り回せる能力があるのを知って興味が湧いた。  さらに21cm線専用のLNAを見つけた。SDRのオプションとして製造されたものが、安価に入手できる。  果たして都市雑音に包まれ、携帯基地局が林立する都市部という悪条件でも検出できるだろうか。   装置構成  先行事例に習い、アンテナと受信系はまず流用で済ませる。 例１  https://spectrum.ieee.org/geek-life/hands-on/track-the-movement-of-the-milky-way-with-this-diy-radio-telescope 例2  https://cyberdynesystems.ai/cheap-and-easy-hydrogen-line-radio-astronomy-with-an-rtl-sdr-wifi-parabolic-grid-dish-lna-and-sdrsharp/ 今回の実験における装置構成は以下のとおり。 Antenna: Wifi Grid dish (24dbi@2.4GHz ビーム角は10度ほど) LNA+Filter : SAWbird + H1  https://www.nooelec.com/store/sdr/sdr-addons/sawbird/sawbird-h1.html SDR          :  Airspy R2 or mini  Softｗare  : Astro spy （SDRSharpに付属）  Wifi用のグリッドパラボラについて。同じスペックのアンテナをいろいろなサプライヤが提供していて、OEMかどうかはわからないが入手性は良い。グリッドなので多少の風があっても安心。21cm線観測だけなら天頂に向けて固定すればよいので、後述の架台は必要無い。    電動架台にはAZ-GTiを使用。アリミ...

 2016年も残り僅かな今日この頃。 2年越しのプロジェクトがひと段落したので、AIRSPY R2を入手。  現在、地上局に組み込んでいるRTLSDRの困りごとは、周波数の近い業務用テレメトリの混信がひどく、観測時の切り分けが難しいこと。 解決策はフィルタを入れてしまうことだけれど、広帯域で観測できる（遊べる）利点がなくなるので避けていた。  AIRSPYでは改善されているようで、同じアンテナで帯域をのぞいてみても、混信由来の信号はほとんど見えなかった。  RTL‐SDRを代替するなら、広帯域が必須ではないため、姉妹品のAIRSPY miniでも十分そうだ。 SDR#をインストールすると、AIRSPY用ツールがいくつかついてくる。 スペクトラム監視ツール（Spectrum SPY）で、チューナーIC（R820T2）の全帯域を覗いてみる。 屋外のUHFの衛星観測用アンテナに接続したときのもの。 1.8GHｚを掃引するのに2秒ほどかかる。 業務無線や放送、携帯電話などのピークがよく見えている。 こちらは920MHｚ帯を20MHｚ幅で見渡してみたもの。 短いパケットがたくさん見えていた。 キャリアセンスや時間制限があるので、すぐには飽和しないと思うけれど、インフラとして今後どうなっていくのか興味深い。

冬になってから､屋外に設置していた受信機ボックスとの接続が断続的になり､取り外して改修をすることにした｡ Funcube Dongleを接続していたUSBデバイスサーバーは動作はするものの､通信が不安定になっていた｡ 劣悪な温度環境で4年程度ノーメンテで動作していたことを考えると､よくもったなぁ､と思う｡ ボックスを再利用して､もともと検討していたRaspberryPiによる地上局構築をしてみる｡ 今回はRTL-SDRのTCXOつき公式モデルを入手したので､それを設置してみよう｡ 構成としては､RTL-TCPによる遠隔接続をすれば､今までどおり､他の端末からSDR#による観測が可能となる｡ RTL-SDRをRaspberryPi2につなぎ､AndroidタブレットのSDRTouchからネットワーク経由で接続してみたところ｡ FM放送のウォーターフォール画面を表示している｡ 気になる消費電力だが､Raspberry Pi2を利用して､有線LAN接続した状態で､ SSH接続中は1.8W RTL-tcpで待機させると2.5W  待機中でもRTL-SDRは動作状態になので､発熱も増えてしまう｡ RTL-SDRは､RasPi2と一緒に10cm角のアルミ板に固定してある｡ RaspberryPiを単体で屋外においておくのはなんとなく物足りないので､とりあえず部品箱から余っていたRTCを取り出して取り付け､時刻保持ができるようにした｡ また､LM60と12ビットのA/Dコンバーターを搭載して､複数箇所に温度センサを配置｡  GPIOやバスへのアクセスも､今はWiringPiやProcessing等の環境が整備されているので､SSH経由でソースをちまちま書いて､機能確認できる｡  Linux系の衛星追尾ソフトとTNCをインストールしておけば､単体で衛星追尾と記録も可能になってしまう｡ 手がまわらないけれど･･･｡ 屋外設置 RaspberryPi2の基板にはハヤコートによる防水､防湿コーティングを施した｡ タカチの防水ケースの中に組み込む｡ アンテナも秋月のモービルアンテナから､自作のUHFクロス八木に変更｡ 天頂パスにも強くなった｡ デスクトップのSDR#での受...

円筒の上が余っているのは、QFHの素子を逆向きに巻いたため。製作時に意図していた向きと逆さまに… 寒さと記録的大雪でも特に問題は起こらず、正常稼働している全方位固定アンテナと屋外受信機。 (奥の秋月の140/430ホイップアンテナは偶に切り替えて使用中) QFHアンテナを常設しはじめたのが新年なので2ヶ月目だが、プラスチックの円筒にそって這わせた構造でも意外と耐えることが分かった。 地元は豪雪地帯なので、いつか設置するとしたら埋没対策を考えねばと思う…。 このアンテナはちょっと問題があって、モノポールアンテナと比べるとノイズフロアばかり上がってしまい、期待したほどの性能が出ていない。　SWR値を測ったり、田舎で使ってみて検証する必要がありそう。　衛星の電波を見るだけなら、秋月アンテナで十分楽しめる。 今のケースを製作する前は、真夏も含め1年以上、電子機器を大きめの食品用保存ケースに入れて運用してきた。 最初の頃の記事  http://blog.kemushicomputer.com/2012/12/lan.html 立て付けが悪く、梅雨の後で見に行くと若干水が溜まっていてちょっと危なかったこともある。  落雷が近づいた時は、電源を抜き、窓際に中継アダプタを介している屋外のLAN配線を切り離すことにしている。 去年の集中落雷の時は怖かった。  冬の夜間の寒さでも問題なく動いているので、好きなときに観測できて便利だ。 偶にUSBデバイスサーバーを見失うことがあるが、電源再起動が必要なことはない。 すこしメンテナンスを兼ねて開けてみた。 天井は結構土砂が付いているが、中は水の侵入も無く綺麗なまま。 箱にシリコン充填剤で固着してある電源、LANコネクタ、BNCコネクタ周りも異常無し。 デバイスサーバーとFunCubeDongle Pro+も見た感じは綺麗。  このタカチの防水ケースは一応カメラ用の光学窓を設けている。蓋に穴を開け、顕微鏡のスライドグラスに車のガラス用の撥水コートを施した代物。  USBデバイスサーバーのポートは2基あるので、USBカメラなども繋げられる。USBポートが屋外にあると、多目的につかえて面白い。

お正月は430M帯QFHアンテナの3代目を作り(前記事)、PC上のSDR#で衛星のCW信号をずっと追いかけてました。アンテナはそんなに問題なかったものの、ソフトウェアの設定で最初手こずっていたので少しまとめました。 PRISMのビーコンをドップラーシフト補正でとらえたもの。 アンテナは秋月のモービルアンテナ SDRはハードウェアも安価で、USBでPCにつなぐだけなので入門しやすいですが、ドライバ設定や個体差のキャリブレーション、受信設定についてはユーザー任せです。 　ソフトウェアも自由度が高くアップデートが頻繁にあるので、できれば手元には問題切り分けのためにちゃんとした無線機/広帯域受信機が一台あって、慣れ親しんだほうがやりやすいでしょう。　 　 今回使用した機材 ・Funcube Dongle pro+ ・RTL-SDR (2種類) ・DJ-X11(確認用) アンテナ ・145/430モノポールアンテナ　秋月 ・自作430M帯QFHアンテナ 復調 ・SDR# v1.0.0.1145 FCDやRTL-SDRを認識し、復調できるソフトウェアは幾つか種類がありますが、最近はもっぱらSDR#を使っています。必要な機能が揃っていて導入も簡単です。　プラグインでDDE経由のドップラーシフト補正もできます。　入れるときはStable版ではなくDev版の最新バージョンにしましょう。　周波数合わせがマウスだけで出来ます。　 　最新開発版を追いかけてインストールしていると、結構挙動が変わって混乱します。　インストール不要なので、設定確認のために古い環境も残しておきましょう。 ドングル側のドライバ設定  ここでは 周波数校正値の設定 と ゲイン設定 を確認します。　  SDR#では、ドングルを接続し選択した状態でConfigureというボタンを押すと、各種ドングル向けのドライバ画面が出てきます。  とりあえずゲイン設定です。FCDのIF Gainの欄では最大で30～50dBまで設定できます。 最初はできるだけ上げていたのですが、これは失敗でした。 ノイズフロアも上がってしまい、信号が埋もれてしまっていました。 混信もあり、過大入力になって信号レベルが大変動するので良いことがなかったです。 　...

2013年最後の製作。　衛星初期捕捉用の430M帯QFHアンテナ。 アンテナの形さえ保てれば支柱構造である必要は無いので、今回は素子の横幅に合わせた円筒を作成して、そこに真鍮ワイヤを巻きつけてみた。　素材は0.5mm厚の樹脂板を接着して作成。　 屋外設置のFuncube Dongle pro+　とUSBデバイスサーバー。　タカチの防水ケースを刷新して、同軸とLANコネクタの防水加工をした。　RTL-SDRをRaspberry Piにつないで内蔵したいけれど、まだ手つかず。 　ところで、DNEPRで打ち上げられたアマチュア衛星のFuncubeは、ダウンリンクが145MHz帯なので、こっちは145M帯のQFHアンテナを作らないと…(来年に続く)　 参考　Quadrifilar helicodial　 http://www.jcoppens.com/ant/qfh/calc.en.php

端末変えたので、AR八木アンテナもバージョンアップした。 アンテナは相変わらず自作のSWRがあまりよくない3エレ八木である。　ちゃんとしたハンディアンテナ買いたいなぁ。 主に端末のおかげだが、使い勝手はだいぶ向上した。　追尾精度も上がってる気がする。　 Xperia　Rayは3.7inch画面、100g程度と小さいため、大半の人にスケール感が伝わりにくいかもしれない。　アンテナへは、透明な保護ケースを強力な両面テープでL型金具に固定して取り付けている。   現状では追尾にとどまっているが、将来的には、下の画像のようにRTLSDRを動かせるといいかなと思う。　アプリを動かす性能はあるが、RTLSDRのドライバと相性が悪く、Xperia　Rayでは動作検証できていない。　でもこの構成はとても魅力的だ。　ソフトウェア次第で、スマートフォンのみで追尾スケジュールの取得、自動受信、デコード、結果のアップロードまでできるだろう。　でも何時着手できることやら…

RTLSDR Scannerというツールがあるというのを知ったので、 Windows環境で構築して、広帯域の電波強度を見てみた。 地上デジタル放送が確認できる 800MHz帯の携帯電話 今なら、aitendoでR820TベースのDVB-Tドングルが600円台で購入できるので、ローコストスペアナとして使える。 ※　2013/08/23　追記 　 現在は実行ファイルが提供されているので、dllだけ用意すれば試せます。　 参考 海谷の凧 http://kaiyanotako.blogspot.jp/2013/08/rtl-sdr-scanner-binaries.html ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ Pythonベースで、任意の周波数帯を掃引できる。 http://eartoearoak.com/software/rtlsdr-scanner 開発元の情報を元に導入してみた。 pythonの環境も64bitに対応したライブラリを導入している。 Python環境の構築  ・2.7.5(64bit版)　 　 →環境変数の登録  ・distributeのインストール  ・numpy 64bit対応版  http://www.lfd.uci.edu/~gohlke/pythonlibs/  ・mathplotlib (64bit版)  ・wxPython(64bit版) RTLSDRまわり  ・pyrtlsdr　 https://github.com/roger-/pyrtlsdr 　　 　任意のディレクトリに置き、コマンドプロンプトで当該ディレクトリに移動してからpython setup.py installを実行する。 RTLSDRのドライバ http://sdr.osmocom.org/trac/attachment/wiki/rtl-sdr/RelWithDebInfo.zip 　環境変数に登録するか、pyrtlsdrのディレクトリに64bit版ドライバのファイル群をコピーする。 SDR#等でRTLSDRの動作確認が済んでいる環境なら、ここでpyrtlsdrのtest.p...

 aitendoで扱われ始めた　RTL2832U搭載のDVBドングル。　。 今サイト見ると新しく入荷したり、安い同等品も扱っているみたいだ。 http://www.aitendo.com/product-list/437 尚、RTL2832UとR820Tのチップ単体でも取り扱いがあった。　(上級者向け?) http://www.aitendo.com/product/7150 http://www.aitendo.com/product/7151 中身はこんな感じでシンプル。 SMAコネクタへ交換 元あったコネクタをペンチで除去して、秋月の基板取付SMAコネクタに交換。 コネクタの信号線がややスルーホールより太いので、スルーホールをドリルで拡張した。  ハンディ受信機のアンテナを取り付けてみたところ。 シリコンチューナーのE4000がディスコンとなった今は、R820Tを使ったドングルが主流になっている。　使い勝手は変わらないので、また放熱とか運用を考えてみたい。

USBデバイスサーバ+FunCubeDonglePro+ をタッパに収めたお手軽受信局を作り、現在運用実験中。 屋外に設置して3日目だが、雨天続きでもトラブルもなく使用できている。 アンテナは秋月の130/430Mモービルアンテナ(モノポール)だが、いろいろな周波数を聞く には調度良かった。 見晴らしの聞くベランダの金属の台の上に設置。北と東側に高さ15度くらいの障害物があるほかは、地平線が見わたせるロケーション。  屋外のUSBデバイスサーバまでLANケーブルを延ばすのは、それほど困難を伴わなかった。 使ったケーブルはフラットタイプのケーブル。自宅に関しては、窓サッシに沿って折り曲げることができて、かつ窓が閉まる選択肢だった。室内を5m、屋外へは15mのケーブルを伸ばしている。 避雷針があるので直撃はしないけど、雷対策として、窓のすぐ下で中継コネクタを挟んで切り離せるようにしてある。  むしろ電源の確保が難しいかもしれない。 たまたま屋外コンセントがいくつかあって、それを使うことができた。 モノポールでAPTを受信してみたのデコード結果。 パスによってはこのくらいデコードできる。 これでFMを聴いたり、ACARSパケットをデコードしたり、NOAA衛星の気象画像(APT)をデコードしたりしている。モノポールながら、衛星も仰角と偏波で感度が落ちるけど聞くことは可能。  使い勝手としては、ネットワーク内のどのマシンからでもアクセスできるので、受信時を逃しにくくなって便利になった。 なにより自分の机のデスクトップで運用しつつ、受信機自体は屋上におけるというのが便利。 あとは小型ローテータとマシなアンテナのみ…