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GPSネットワークの製作と稼動 [オーディオ・ビデオ]

H.P. Z3805A GPS Frequency/Time Receiver(周波数標準器)を購入したので、GPSアンテナが足りなくなりました。アンテナを2基追加し、長いケーブルをさらに2本も這い回すのは、あまりに能がありません。といって、アンテナゲインが28dBのアンテナを使用しているので、単純に分配したのでは、lossが大きそうです。HP (Symmetricom)58532A アンテナだとゲインが30 dBi (38 dBi typical)あり、CN比も良さそうなので心配は要らないように思えます。
そこで、1基のアンテナで、3台のGPSレシーバー動かす、GPSネットワークを作成しました。工場などでは、GPSネットワークは一般的なのでしょうが、アマチュアでは、コスト的に負担が多すぎます。Booster.jpg
そこで、GPS電波の周波数が1.2GHz/1.5GHzであり、BS/CSのIF信号が1~2GHzなので、BS/CS用の分配器ブースター(写真:右)などが使えそうです。アンテナからのコネクターも、TrimbleにあわせてF型コネクターなので、そのままいけそうです。
比較的、楽に、安く、GPSネットワークが出来そうです。[exclamation]

ためしに、2Way Splitter(分配器)を使い、2台のGPS Receiverを接続してみました。
各ポートのロスが5dB程度なので、ブースター無しで使えました。GPS_Network.gif

さて、GPS Receiverは、H.P.が2台、Trimble ThunderBoltが1台あるので、3分岐できる3Way Splitterが必要です(右図)。3分岐だと、各ポートで10dBほどのロスが出ます。
BS/CS用のブースターは、C/Nを改善することは出来ないので、うまく機能するかはわかりません。しかし、分配器Gainが18~26dB程度あるので、このロスをカバーするのには使えそうです。
なお、本来、BS/CS用のブースターはTVからの電圧10V~15Vで動作するように設計されていますが、GPS ReceiverからのDC出力は5Vで、アンテナ内蔵のプリアンプの動作電圧も5Vです。

上記のことを考慮して、ブロック図を作成しました。これなら、特殊な部品を必要としません。
  ・ノーブランド アンテナ3分配器 5~2400MHz ¥321._
  ・日本アンテナ CSB-C25-SP BS/CS-IF用ラインブースター ¥3,045._
  ・ノーブランド アンテナケーブル Fコネクタ付 2m ¥352._ x3本
を、購入しました。

BS_Booster.gif

BS/CS用ブースターの電源と、GPSアンテナ内蔵プリアンプの電源をDC5Vで使用できるように、ブースターの回路を検討しました。 
運の良いことに、ブースターに入力された電圧は、内部のIC2 78L05 三端子レギュレータでDC5Vに変換されています。そこで、このレギュレータをバイパスする形で、20Ωの抵抗を追加しました(短絡でもOK)。間違ってDC12Vを入れたときの保護として5.1Vツェナーダイオードを入れました(右図の赤線)。IC2は、元に戻すことを考えて、取り外しませんでした。
これで、やや低いもののDC3.75Vを供給できるようになりました。

分配器については、アンテナエミュレーション(アンテナ模擬)抵抗の挿入なども想定しましたが、アンテナ断線エラーも出ずに無改造で使用できました。また、逆流防止ダイオードを内蔵していた為、
どの出力ポートからも同時に電源供給が可能でした。

結果は、良好!!。とりあえずの結果は:[グッド(上向き矢印)]
C/Nの値:
70~75   分配器なし(Receiver1台のみ)
45~50  2Way分配器使用
15~20  3Way分配器使用
12~17  ブースター+3Way分配器使用
160~180   〃 〃 改造(+20Ω抵抗)

この感じだと、5~6台のReceiverを接続できそうです。
あるいは、各Receiverの入力に6dB程度のアッテネーターを入れると相互干渉の心配も減りますが、アンテナへの電源供給を考えなおす必要があります。なお、今回使用した分配器は、各ポートに逆流防止ダイオードが入っているタイプなので、どのポートからでも電源供給が出来ます。
あるいは、現在、アンテナは建物1階の南面の壁に取り付けてありますが、これを屋上に取り付ける事で、ケーブル長が長くなっても安心です。
信号レベルに余裕が出来たので、いろいろ出来そうです。

使い勝手を良くするために色々くっ付けて、こんな風になりました。もちろん、必要に応じて、機器を接続しています。

GPS_Network_2.gif

ここで言うC/Nは、Z3805Aから出力される独特の値そのままです。よって、異機種、他機種間での比較はできません。同一ユニットでの良い悪いの目安にしかなりません。

BS/CS用のブースターを本来のBS/CSの受信対策に使って、改善されないと言う話を耳にします。
ブースターは、C/Nを改善することは出来ないので、受信不良の原因がノイズが大きいためである時は効果がありません。それは、ノイズも増幅するからです。
(注:ブースターには、フィルターが入っているので、ノイズの種類・周波数によっては効果があります。)地上デジタルテレビ放送(470~770MHz)の2倍の周波数が、BS/CSのIF信号に当たるので、地デジもBS/CSにとってはノイズと考えられます。わたしは、BS/CS-IFの信号と地デジの信号は別々の同軸ケーブルで送っています。そのためか、BS-IFブースター無しで完璧に受信出来ています(分岐は5分岐。ケーブル総延長は約20m。さすがに集中豪雨の時は、30分程度受信不能になりますが、1年間で1~2回途切れる程度です。)。


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