2013年 10月 10日

勉強

ham

アンテナの設計とか測定とかをしているうちに、もうちょっとちゃんと無線工学を学んでみようということで、いろいろやってる。

しかし、実際はじめてみると、そもそも中学生レベルの数学がぜんぜんできないことがわかったので、高校受験用中学生向けドリルを買ってきてやってみた。やってみると、解きかたが全くわからないというわけではなくて、うる覚えであったとしてもだいたい答えまでは導ける (あるいは単に考えて式をつくれる)。ただ、とにかくひどく計算ミスが多い。とにかく多い。分配法則を適用するとき文字を1つかけわすれるとか、符号を間違えるとか、本当にひどい。

原因を考えみると、数字の計算(だいたいは九九だけど、足し算・引き算も)に意識がいきすぎていて、ほかのことまで考えが及んでいない。つまり、九九がまともにできてない。大変、根本的な問題である。先日は計算中に 7 × 9 がパっと出てこなくてあせった。ひどいとしか言いようがない。

普段の生活だと、まず暗算に頼ることがない。第一に自分の計算能力を全く信用していないというのがあり、計算機が手元にないことがまずないので、2桁以上の数字の四則演算からして全部計算機に丸投げしてる。全く計算について考えないで生きてる。おかげでこのザマだと思う (小学校のとき体に沁みわたりまで九九をやらなかったのがそもそもだけど)。

教訓としては、九九は本当に大事なので100万回ぐらいやったほうがいいし、できないと人生が終わると全国のこどもたちに伝えたい。

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2013年 10月 05日

モールスコードを再生できるだけのページ

ham モールス

をつくった。

だいたい、符号って長点短点を可視化して見せてしまっていることが多いんだけど、あれはモールス学び初めの人には害でしかないので、そういったものが一切ない、すなわちそれぞれ音だけ聞けるページが欲しくて、作った。

20wpm 固定で鳴らしてる。Web Audio なので対応ブラウザならスムーズに鳴るし、スマートフォンでも問題なく鳴る。

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2013年 09月 30日

最近のモールス訓練

ham モールス

23wpm で文字+数字、数字だけ、文字だけ、をそれぞれ90%なんとかとったので24wpmでやりはじめてる。20wpmだと完全ランダムでだいたい90%前後がとれるようになったけど、普通文だとそれほどとれないので辛い。十分単語に慣れた人なら普通文のほうがとれるみたいだけど、単語に慣れていない場合、普通文のほうが短い符号の文字が多いので頭が追いつかない。

これが、実際に交信になると、テンパってしまって速度が遅くてもほぼ聴き覚えがある符号しかとれなくなる。599BK 式で、余計な符号がほぼ入らなければなんとか交信できる。CQ を出して、呼んでもらう場合、18〜20wpm なら2回コールしてもらえばとれる感じ…… CQ を出している局は 22〜30wpm あることが多いので4回〜6回聴かないと確定できない……

599BK で CQ を出している局を呼ぶか、自分で CQ を出して 599BK に付きあってもらうか、どっちもメリットデメリットがあってつらい。

CQ 出している局を呼ぶ場合

大抵、599BK でやっている局は JCC サービスなので、パイルになってることが多い。この場合、こちらからの電波が相手に十分届いているか、ある程度パイルが捌けるまでわからないので、非常に効率が悪い。

コールサイン、JCC などまで聴きとった状態で呼ぶので、ほぼ聴きとる必要がなくて気は楽だけど、何か想定外のことを打たれた場合、速度が早くて返せないので、その点で緊張する。

自分で CQ を出す場合

まず第一に、相手にメリットがほぼない (こちらのロケーションは政令指定都市なので別に珍しくもないし)。なおかつ、18wpm 程度で CQ を出すと、相手はラバースタンプ程度の長さを期待する (と思われる) ので、599BK で終わらせると偲びない。

ちょっとやった感じだと、相手の QTH が JCC/JCG で送られる場合、案外聴きとれるけど、それ以上に何か送られるとつらい。なのでだんだん申し分けない心持ちになってくる。

今後の予定

とにかく結構辛いんだけど、CQ 出している局を呼んで、自分のコールサインが呼ばれたとき結構嬉しいのがいい。電波届いたのも嬉しいし、「あっおれだ」っていうのが分かるのも嬉しい。

訓練は続けつつ、599BK であっても CQ を出すのに慣れるのがいいかなあとは思ってる…… けどほんとメンタルが弱すぎて聞きとれるものも聞きとれない。メンタルを強くする方法はわからないので、とにかく聞きまくって慣れるしかないかなと思う。それまで続けられるか心配。

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ログ管理ツール

tech ham

交信履歴をつけるツールにいろいろ機能をつけてる。

(というかそもそも記録するという一番大事な部分にバグがあって一部の交信が消えた感じがするけど、ようやく直ったような……)

コールサイン地域補完


コールサインのプリフィックスを入力した時点で、どのあたりの地域の人かわかるように。日本の局の場合エリアまで出すようにしてるので便利。慣れてる人は覚えているからこんなのいらなそう。

これは typeahead.js で実装してある。

JCC 補完

国内の場合、だいたいの人が JCC/JCG を送っているので、それを補完してどこかわかるようにした。JARL が提供してる .txt (クソフォーマット) をパースして JSON にしてる。取得時にソートしてインデックスを作ってるのでJS側はかなり簡単。

これは jQuery.textcomplete で実装してる。いろいろ補完できそうで夢が広がる。

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バンドごとの印象

ham

CW 以外殆ど聞いてない。アパマンハムはやはり厳しいなあという感じ。聞こえてこないぶん、卑屈になる。

7MHz

深夜以外はだいたい聞こえる。

深夜はDXが聞こえるらしいんだけど、うちのような2m程度のアンテナの環境だと殆ど聞こえない。たまに韓国の局が聞こえてくるけど、あちらはかなりパワー入れてるみたいで、こちらから呼んでもとってくれない感じ (実際 JA の局が呼んでるけど、向こうは一切反応なし、というのを何度か見た)。

その他のDXは聞こえたことがない。

18MHz

太陽が昇ってる時間だとときどき DX が聞こえる。一方日本の局はあんまり聞こえない。バンド狭いのでちょくちょくコンディションが良さそうなときに聞いてるけど、あんまり聞こえてこない……

ビーコンも殆ど聞こえない。中国のビーコン100Wがかすかに聞こえたことがあるかな〜 程度。せめてビーコンがちゃんと聞こえるぐらいのアンテナを張りたい……

21MHz

クラスタを見てて 21MHz が多いな〜 と思ったら見る程度で、こっちも昼間たまに DX が聞こえてくる。けど基本殆ど聞こえない。結構バンド広くて、なおかつ慣習がいまいちよくわからないので、どのへんを聞いたらいいのかわからず。

こちらもビーコンがあるけど聞こえてこない。

28MHz

聞こえたことがない。バンドが広いので探すのも大変。

どこを重視すべきか

まだわからない。7MHz は賑やかなので今でもそれなりに聞いてて楽しい。ただ、夜になると全く聞こえなくてつまらない。

18MHz, 21MHz は、うちのようなショボい設備でも DX のチャンスが多そうかもしれない。もっとずっと聞いててもいいかもしれないけど、基本何も聞こえてこないので面倒くさい。アンテナが7MHzに比べたら短いので、モノバンド短縮アンテナを作ってみたら今より良くなるかもしれないし、いずれやってみたい。

まだ聞いたことがないバンド、特にローバンドの1.9MHz, 3.5MHzも聞いてみたい。マイクロバートアンテナなら効率はともかく一応送信もできるのが作って設置できそう。3.5MHz は夜・冬に使えるバンドみたいなので、次 7MHz のアンテナと交換する形で作ってみる。

ベランダなのであんまりいっぱいアンテナを設置すると怪しすぎるので避けたい。4本程度が本当に限度だと思う。なのでマルチバンドホイップ (UHV-6) は大変便利に使ってるし、割と性能もいい感じで気に入ってる。

うちのベランダは本当に狭くて、横方向にも3mぐらいしかないので、ダイポールを上げるのはどんな手を使っても不可能。しばらくは長さに自由度があるマイクロバートアンテナをバンド別に何度も作ってみたい。

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2013年 09月 26日

HTML5 Web Audio でモールスを解読する

tech html5 audio dsp ham モールス

というのをちょっと前に作ったけど日記に書いていなかった。

デモ (音アリじゃないとよくわからない)：

デフォルトだと、信号がありそうなところを適当に追跡してデコードする。上のスペクトラムをクリックで、その周辺の周波数領域のデコードだけをするようになる。一度に1つのデコーダーだけが動く。

何もハッシュをつけない場合マイク入力からになる。あと Chrome でしか見てない。

Web Audio で信号処理

Web Audio を使って、マイク入力を信号処理しようと思うといくつか躓くところがあった。

  • サンプリング周波数を指定できない
  • AnalyserNode を任意のサンプリングタイミングで呼ぶことができない？
    • あとサンプリング周波数が指定できないので分解能に限界がある

モールスのデコードに高いサンプリング周波数は必要ない。しかしサンプリング周波数は Web Audio 側で固定になっているので、自力でダウンサンプリングしている。これは ScriptProcessorNode の onaudioprocess を使い、Float32Array にリングバッファ状に落としこんでる。なんかもっといい方法ありそうだけど、わからなかった。

まだ onaudioprocess の挙動が不安定で、データがこなくなったりすることがある。毎回 onaudioprocess に対してコールバックを代入しなおしたりいろいろやったけど、最近直ったような気がしないでもない。

FFT も AnalyserNode のを使うのではなく、このダウンサンプリングした信号に対し、JS レベルで実行してる。これは dsp.js を使ってる。

モールスデコード部

それなりに工夫して作った。最初のころ Description of RSCW's algorithms というのを見つけてよく読んでみたけどよくわからないことも多くて、僕でも実装できる程度に落としこんで結局以下のようになってる。

  • 適当にデコードしたい周波数を決める
    • 直近で信号強度が強い周波数
    • または手動 (スペクトラムをクリック)
  • その周波数に対し、2位相ロックインアンプ相当の処理をする
    • 本当に単純にその周波数の矩形波を90°ずらして合成してローパスフィルタにかけて、、というのをナイーブにやってる
  • 適当に閾値を決めて2値化する (むずかしい……)
    • ここまでで 0/1 になる
  • 0 の連続または 1 の連続のうち、最小の長さを見つける (モールスの符号単位)
  • 符号単位の2倍以上なら長点、そうでなければ短点として表から符号をデコードする

デモのようなホワイトノイズ + それなりの強さの信号でかつ、機械的に綺麗な符号なら、結構いい感じにデコードできるけど、実際の交信だと思ったより厳しい。

  • SN比がもっと悪い。フェージングで信号強度がよく変化する
  • 符号が綺麗なことが少ない

なので、なんらかの統計的な、機械学習のような要素を入れこんで (隠れマルコフモデルとか？) やりたいけど、そのような技術力がない。あと、別に全域常時 FFT して全チャンネル同時デコードとかも、ギジュツリョクがあればできるだろうけど、できてない。

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2013年 09月 24日

MicroVert アンテナの設計ツール

ham javascript

なんかエクセルで計算できるのがでまわっているっぽいのだけれど、HTML で計算したいので JavaScript で書きなおした。

自分で書いたら欲しい機能増やせるし便利。特に、計算したパラメータから、必要な材料の長さを出したりしたかったので canvas で全体像をレンダリングしている。

コイルも密巻きの場合を簡単に求められるようにしたりした。ただ、細長いコイルはQ値がさがってよくないらしいので低い周波数では調整する必要があるのかもしれない。でもそれでどの程度効率が変わるのかがわからない。

7MHz MicroVert アンテナを制作

φ25mm φ22mm のアルミパイプそれぞれを 1m ずつ買ってきて作った。設計上は 1m + 0.85m で 15cm ほど重ねるイメージ。

コイルを設計通りに巻くのがかなり難しく、はじまりとおわりの処理の仕方がよくわからなくて、これはうまくできたとは言い難い。

7MHz だとカウンターポイズが 8.3m 必要だけど、なんとなく買っておいた 10m の 5D-2V があったので頑張って計って切った。コアは 50MHz 用のコブラアンテナを試作したときのを流用した (12ターン 3D-2V がW1JR巻きで FT240 #44 に巻いてある)

ちなみに、設置ロケーションは給電点地上高 2m 程度で、建物からは 30cm 程度しか離すことができないので全く SWR が落ちないような予感がしていた。やってみなければわからない、と自分を励ましつつやったが、案の定全く下がらなかった。

複素インピーダンスを広域で一覧するとだいぶ下 (6.8MHzヘルツぐらい) に同調しているような感じだったのでエレメントを短くしてみたりしたが、なかなかうまくいかず。

カウンターポイズのはわせかたを変えたり、エレメントの長さを変えたりいろいろ試行錯誤しまくったあげく、7MHz 付近でエレメントは共振しているようだが SWR は下がらない (リアクタンスがないけどインピーダンスの実数が低すぎる)、という状態になったので、カウンターポイズを動かし、ようやく 1.5 程度まで下がった。

インピーダンスが低めに出ていたので、カウンターポイズをできるだけエレメントから離すように置いたら効果があった。

エレメントの長さによっては、特定の周波数 (だいたい6.8MHzぐらい) で SWR が 1.0 程度になったりした一方、7MHz 以上では SWR が下がりきらなかった。たぶんコイルの巻きすぎ？だと思うが、ほどくのが大変面倒なので、一度コイルには手をつけずエレメントだけで調整し、7.000〜7.200MHz、すなわち 7MHz 帯全域で SWR 2.0 以下にできた。最低 SWR 点が 1.5 程度なのがちょっと微妙だけど、とりあえず気にしない。

しかしその後一旦コイルの固定やらで取り外すことにしたので、コイルも1ターン巻き戻して再調整したところ、7.0MHz 付近で SWR 1.1〜1.2 ぐらいまで落とすことができた。もう1ターン戻してもよかったかもしれないが、メインで運用しているのはバンド下限あたりなのでこれでよさそう。

帯域が広いのは事前情報で知ってはいたけど、なんとなく信じていなかったので、設計時に 7MHz をターゲットにしたのがよくなかった。今回の場合 7.1MHz ぐらいをターゲットにして作る (計算上はコイルが1ターン減るだけ) と丁度よかったかもしれない。

制作上思ったこと

  • できれば調整部分は手の届く範囲にすべき
    • 1段目を短めにしたほうが調整しやすい (70cmぐらい？)
  • LCR メータがあったほうがいい (自分は持っていないのでコイルのインダクタンスがどんなものなのか、計算でしか求められない。アナライザーでも一応測れるけど結構ナイーブで値が信用しにくい)
  • アナライザーなしでは調整が困難
    • カウンターポイズを使うアンテナでは必須だと思った
  • マストと固定するため、塩ビパイプのコイルから下側は長めにしたほうがいい

使用感

UHV-6 という 2m 程度の短縮マルチバンドアンテナとの比較しかできないが、今のところ感じるのは以下の通り

  • 信号は UHV-6 と同じか、それより弱く聴こえる
  • SN は UHV-6 より少しよく感じる
    • 特に、7.01MHz 未満では、UHV-6 はなぜかノイズが常時ひどくで聴こえなかったのが、MV で聴こえるようになった。設置位置の関係かもしれない
  • とにかく帯域が広くて 7MHz ならどこにでも出れる。UHV-6 はチューナーなしだと 7.00 から 7.025 ぐらいまでしか出れないので、嬉しい感じ。

ベランダのスペースの関係上、UHV-6 と今回作った MicroVert アンテナは開けている方角が違うので、相手局の位置によって変わりそう。もうすこし耳が良いのを期待したけど、それに関しては少し期待はずれだった。短いアンテナなので、結局その点に関しては短縮ホイップと同じなのかもしれない。

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2013年 09月 22日

交信ログを公開

ham

交信ログの一部を公開するようにした。ずっとやってないと恥ずかしい感じになる。

交信ログのとりかた

Windows なら Turbo HAMLOG for Windows というのがあって、大変使いやすいし、それでいいのだれど、Mac だと無料で丁度いいのがない。有料で超高機能、みたいなのはあるけど、そこまで必要がないし、こういう「データ」が主のもので、データ管理とかが実際どうなっているのかもよくわからないソフトウェアに金を払いたいと思わない。

なので、自分に必要最低限の機能を実装しようと、SignalReports というロギングツールを自分で書いて使ってる。ローカルで動くウェブアプリの形式にした。

機能的には大変シンプルでただとにかく記録していくだけの機能がついてる。あえて「機能」と呼べるようなものはコールサインを入れると地域を表示したりするぐらい。この程度でも別に困ってない。QSL カードを発行する人は印刷機能とかいるんだろうけど、当面発行する予定もないのでこれでいい。

データのもちかた

データは単に SQLite の DB に入れるようにしてる。プロジェクトディレクトリをまるごと Dropbox に入れているので、DB ファイルも Dropbox 上でバックアップ・履歴管理される。

交信ログ公開の仕組み

Dropbox 上に DB ファイルが置いてあるので、Dropbox の API でその DB をダウンロードして、Perl で適当に HTML にして static に吐いている。特に変なことはしていなくて、あとは cron に登録してある。

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2013年 09月 19日

初の DX

ham

火曜日の8時〜9時ごろ、出社前にワッチしていたら 21MHz バンドでカナダの局が強力に入っていた。少しきいてるとレポート交換だけのQSOだったので、すぐ呼んでみたら普通に 599 でとってもらえた。かなり嬉しい。

ちょっと満足したあと、21MHz が開けてるときなら 18MHz はもっと良かったりしないのかな？と思って 18MHz バンドをちょっとワッチしていたら、すぐマレーシアの局が弱め 559 程度で聴こえたので呼んでみた。こちらも599で返してくれた。

いつも出社する時間に決めてる時間が迫っていたのでそこでやめたけど、簡単な交信とはいえ短時間に2局もDXできたのですごく満足した。

コンディションと相手の設備さえ良ければ、こちらのロケーションが地上高が殆どないマンション1Fでアンテナが短縮多バンドモービルホイップでもとってもらえることを実感した。

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CWゼロインのインジケーター

ham

FT-450D には CW ゼロイン時のインジケーターがないので作ってみたくなった。既にやってる人がいたので、それを参考にしつつ、定数だけちょっと変えた。NJM567 の 1pin, 2pin のコンデンサ容量をどちらも 2.2μF にした。ブレッドボードで組んでいくつか定数を試しながらやってから基盤に実装した。

この状態で実際よくよく使ってみると、かなり帯域が狭く (100Hz未満)、ほぼオンフレでないと反応しない感じ。このへんは好みだろうけど、もうちょっと広くてもよかったかもしれない。なんともいえない。帯域が狭いので弱い信号だととれない。

これがあってもなくても、どっちにしろ耳で音程をあわせる必要はあるので、完璧主義的には十分狭いほうがいいかもしれない。ただ、実際の交信では結構ずれて (ずらして？) 交信しているケースもあるので、100Hz〜200Hz ぐらい幅があってもいいような気がした。

もっと便利にするなら、どれぐらいずれているか、を表示するインジケーターにすべきだと思う。単純に考えて、5個ぐらい NJM567 を並べて、それぞれ調整して帯域をもたせたらそういうのは作れそう。しかしそんなに作ってる暇があったら耳を鍛えたほうが早いという感じがする。

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