49:1 トランスフォーマー その２

新たに見つけたBNCコネクタを使って

　BNCコネクタにもいろいろ種類があるようだ。基板取り付け用のコネクタは横に寝かせて取り付けるものが多い。いろいろ探しているうちに基板に垂直に取りつけるタイプを見つけた。４本足がGNDになっていて、センターピンが真ん中から出ている。この形を見て閃いたのだ。トランスフォーマーと一体化できるのではないか。

　EFHW（終端給電半波長アンテナ）では給電部のインピーダンスがとても高いので、リグと接続するためにはインピーダンス変換のトランスフォーマーが必要である。アンテナエレメントの終端にトランスフォーマーを取り付け、そこから同軸ケーブルを使ってリグと接続するのが一般的だが、同軸ケーブルを用いず、アンテナエレメントを直接接続するようにすると大変コンパクトなアンテナシステムになる。移動運用などで便利なのだ。
　その際、エレメントとリグを繋ぐためのトランスフォーマーとして、コネクタ一体型をこれまでも作ってきた。しかし、なかなかスマートなものではなかった。今回見つけたコネクタを使えばスマートなものができそうだと閃いた次第である。

shig55.hatenablog.com

　トランスフォーマーはトロイダルコアのFT50 #43を使った。インピーダンス変換を49:1とするため、１次側を3回巻き、2次側を21回巻きとする。1:7の巻き数比だが、インピーダンスの変換比はその2乗、1:49となる。半波長のエレメントの終端部でほぼ50Ωに変換してくれるのだ。これを携帯性を考慮して、エレメントを脱着可能な仕組みにする。ギボシ端子をエレメント取り付け部に設置した。コネクタの4本のGNDの足のうちセンターピンを挟んだ2本の間に穴あき基板を取り付け、トロイダルコアを配線する。コネクタと反対側にギボシ端子を付けた。配線ができたところでエレメントの変わりに数キロΩの抵抗をGNDとの間に取り付け、狙った変換が行われていることを確認する。周波数帯によって変換率が多少異なるが、HF帯においてほぼ想定通りの変換ができていた。保護のため熱収縮チューブを被せて完成である。
　このトランスフォーマーをリグに取り付け、ほぼ半波長の長さのワイヤーを伸展すれば運用ができる。142.5÷使用する周波数(MHz）でおおむねエレメント長を求めることができる。だが伸展の状況によって最適な長さは異なるので、必要女場合には調整が必要である。

　握った手の中に隠れてしまうほどコンパクトで、すっきりしたものができあがった。実際に使ってみるとエレメントにテンションが掛かるとギボシ端子が抜けてしまう弱点があった。エレメントの端をコードで繋いで端子にテンションが掛からないようにフックを取り付けた。同軸ケーブルを接続して使う場合はこのフックを使ってアンテナを設営することができる。
　
　普段から困ったことを意識しながらネットを散策しているとおもしろいものに出会うことができる。本来の使い方ではないやり方で使うのもアイディア次第である。柔らか頭で物事を見るているとまた何か見つかりそうである。

「アマチュア無線の魅力向上アイディア」

トンツー　トンツーが言葉として聞こえてくれば･････

 ＪＡＲＤ（日本アマチュア無線振興協会）が「アマチュア無線に関心をもつ若年層が増加することを期待して、若い世代に魅力あるアマチュア無線とするためのアイディア」を求めている。

　今は映像や動画、テキストが表示されるのが当たり前になっている。特に文字はキーボード擬きから入力すれば漢字などへの変換をしてくれ、もし間違って入力した場合には編集することもできる便利さである。通信ではそのデータがどのように送られているかを意識することなく便利に使っている。
　それに比べてモールス符号を使った電信は一文字一文字を短点と長点、スペースの組み合わせの符号に変換して電波の断続という仕組みでシリアルに送る。間違えて送った場合には、訂正符号を冠して訂正する部分を再送信しなければならない不便さである。和文のモールス符号もあるが、漢字が送れるわけではなくひらがなかカタカナである。濁点、半濁点はあるが、促音を示す小さな｛つ」や「や、ゆ、よ」などはないので、言葉の前後関係から内容を推測するしかない弱点もある。何よりも一文字一文字、順に送るので通信速度が殊の外遅い。
　技術が進歩し便利な方法がさまざま開発されたお陰で、この不便なモールス符号による情報伝達はごく一部でしか使われなくなった。それでもアマチュア無線ではモールス符号通信が健在であり、最近では新たに電信モードを使ってみようという人も増えてきている。

　電話やデータ通信などさまざまなモードがあるアマチュア無線で、ＣＷ（電信）のどんなところに魅力があるのだろうか。それは電信の奥深さなのではないかと思う。
　耳で電波の断続を聞き、モールス符号を解読して何を意味しているかを知り、電鍵やパドルを操作してモールス符号でこちらの意図することを送信する。手間の掛かる作業だがその過程を楽しんでいる。モールス符号を習得することは難しいのだが、難しいが故に自らの技能を高めていくところに喜びがあるのだ。言葉を覚えることと同じように、音の断続がひとつの塊として文字を想起できるようになり、符号の塊が語として想起できるようになってくるのは嬉しいものである。達成感が味わえるのだ。
　さらに、電信の特性としてノイズに埋もれたような微かな信号の中から意味のある文字列を見いだし交信できる経験をすると、電信をやっていてよかったという気持ちが湧いてくる。努力したことが報われる成功体験である。

　技術の進歩と併走してきた昔のラジオ少年にはこのおもしろさがわかるのだ。若い人たちにとって現在の便利は当たり前であり、あえて不便なことに取り組もうとは思わないだろう。しかし、人は自己実現が喜びとなり意欲に繋がる。アマチュア無線の活動の中に電信モードあることを知ってもらえばアマチュア無線に新たな魅力が開けてくるのではないかと考える。次世代を育成するには電信のおもしろさを伝えていく必要がある。モールス符号の習得の難しさこそ、そのおもしろさの原点である。難しいからやらないではなく、人間はこんなこともできるんだということを周知していくことが大事なのだろう。そして初心の方たちを支援する仕組みを整えていくよう努めていきたい。

for the time being

For the time being 「取り敢えず」

　同調や整合がしっかり取れたアンテナでなくても、とりあえず電波が出ればよいという状況がある。そのような時、設営の容易なRandon length Antenna（ランダム長アンテナ）を使うことがある。波長に対してきちんとした長さではないが、給電位置を工夫することでインピーダンス変換コイルを使って給電するものだ。一般に、終端部から給電することが多く、この場合、同軸ケーブル（COAX）を使わず、リグとアンテナを直接接続して使うこともできる。何とも手軽なアンテナである。
　ランダム長とは言っても、使う周波数によって使える長さが決まってくる。エレメントに電波が乗っているのでエレメントのそれぞれの位置でインピーダンスが異なる。特定の長さのエレメントにすれば終端部のインピーダンスが複数の周波数で同じようになるものがあるのだ。そこでトランスフォーマーを使って給電点のインピーダンスが50Ωに近似になるような長さを探し出して給電する。特定の長さは実験から多くが見いだされており、ネットに公表されている。これをマルチバンドアンテナとして使うことができる。

　「取り敢えず使えるアンテナ」というコンセプトで実験をしてみた。１本のワイヤーでマルチバンドで使うアンテナである。あまりSWRは低くはないがそれなりに電波が乗ってくれるアンテナである。扱いやすさを考慮してエレメントの長さは11mで終端給電とし、インピーダンス変換は9:1のトランスフォーマーを用いている。BNC変換コネクタを使ってリグに直接接続でき、収納時にエレメントワイヤーを巻き取る枠となるようにアクリル板を細工して組み上げた。              
　　　　　　　　　　　　　  XRQTechLabサイト　9:1トランスフォーマー 

　実際にエレメントを伸展して測定してみると7MHz、10MHz、18MHz、21MHzでSWRが2前後の値を得た。決して良好な値ではないが、全く電波が乗らない状態ではない。効率が悪いことを承知の上で、「取り敢えず」という理解ならばどうにか使えそうである。波長から言えば11mという長さは14MHzの半波長に近いのだが、14MHzではSWRが高く使えそうにない。また21MHzではSWRが１に近い値まで下がっていて十分に使えそうである。
　　
　電波は不思議である。効率を求めればさまざまな工夫ができるのだが、今回の実験のような簡易なものでも電波は飛んでくれる。その微かな信号を取ってくれる人がいれば交信ができる。 QRPは出力電力だけではない。このような貧弱な設備での運用もQRPと言ってもよいのではないか。
　「取り敢えず」というコンセプトでの試みをしたのだが、この試みはQRP前提である。もし大電力で、整合の不十分な設備を使ったら周りに迷惑をかける畏れがある、慎まなくてはならない。

CW KeyPer Project 次世代支援

KeyPer Project

　道路の脇などに並んでいる柱を電柱とか電信柱と呼んでいる。しかしその柱のほとんどが電力線や電話などの通信線、データーを送るグラスファイバーなどが設置されたものである。商業電力が広まる前に、電信の信号を伝える線を張るために設置されたことからこの名前が残されているようだ。違和感なく「でんしんばしら」と呼んではいるが、電信という言葉自体は既に死語に近いものになってしまった。

　電信にはさまざまな種類があるのだが、耳で信号を聞き、手で送ることができるモールス符号を使った電信は今ではごく一部を除き公衆通信では使われることはなくなってしまった。それでもアマチュア無線においては細々と伝承されている。

　モールス電信を使えるようになるにはそれなりの修練が必要である。習得することは難しいが、自分の技能が徐々に上達していく喜びも感じることができる。また、単純な短点と長点の組み合わせの符号という特性は雑音の多い伝播状態の中でも微かに聞こえる信号から解読することが可能であり、困難な状況の中でも通信ができたという喜びは大きい。

　モールス符号による電信は使う人がいてこそ意味があると思う。本に書かれた記録としてのモールス符号では電信の奥深さを伝えていくことは難しい。

　電信のおもしろさに惹かれて集ったA1CLUB（エーワン　クラブ）ではモールス符号による通信の魅力を広く伝え、後世に引き継いでいくための活動を行っている。
『そこで我々は愛すべきCWを後世に残していく活動を推進する者を
CW KeyPerと称して敬意を表し記憶（記録）に残していくことにしました』
というKeyPerプロジェクトである。ものとして電鍵などを引き継ぐことも行っているが、プロジェクトの第2弾として 『次世代支援プロジェクト』が始まった。

　支援内容
A1CLUBメンバー有志より電鍵、パドル、その他CW関連機器を寄贈する
　支援対象
日本全国の学校の無線クラブ局（既存または計画中）、
学校にクラブ局がない学生個人やCW経験者がいない一般クラブ局も応相談

　携帯電話やインターネット等を使った通信が一般化した昨今、一文字一文字を手送りで送るという通信を知る若い方々は少ない。電気通信の原点とも言えるモールス電信を実際に使うという技能を継承していくことは喫緊の要事である。クラブのメンバーはかつてのラジオ少年だった方々が主流で若い人は少ない。モールス符号を習得する困難に何らかの支援ができるのではと思案しながらこのプロジェクトは進められている。新たなラジオ少年が生まれてくることを期待したい。

ATtiny202という小さなマイコン

小さなマイコンで工作を楽しむ

　これまでPICを使っていろいろなものを作ってきた。しかしArduinoが出てきて、完成された基板にプログラムを書き込むだけでさまざまな動作をさせることができるという便利さに、PICを使う工作から遠ざかっていた。ただ、ArduinoはUNOにしろnanoにしろ結構大きな構成になりちょっとした回路として組み込むにはあまり適さない。12F675や12F629のような小さなチップで間に合うことも多いのだ。ところがPICに戻って工作をしようと思ったとき、書き込み装置が行方不明になっていた。PICはプログラムの書き込みにチップに対応した書き込み装置とアプリが必要なのだ。
  困って思案しているとき、ArduinoIDEでプログラムできるマイクロコントローラーチップを見つけた。このチップならArduinoの豊富なライブラリを活用し、ネットに公開されているスケッチを参考にさせてもらい容易に製作ができそうだ。早速、秋月からATtiny202というチップを入手した。書き込み方式が電源、GNDと信号線１本だけでできるUPDIという仕様になっている。ROMは2kと12F675などと同じようだ。ArduinoIDEにいくつかのファイルを読み込み、書き込む環境を整えることができた。ネットからさまざまな情報を得ることができるのはありがたい。

　ライブラリを使って簡単に液晶の表示ができるようだ。「Amateur Radio Station JA1XRQ]というメッセージと「CQ CQ CQ  de　JA1XRQ]というメッセージを16文字2桁の液晶表示器に交互に時間差を付けながら表示させるスケッチを作ってみた。8ピンのPICでは液晶表示など考えることもなかっらがこのATtiny2028という小さなチップの中に組み込むことができた。だが、この動作だけでROM使用率は93％とプログラムの占有は大きく、容量は目一杯である。さすがに実用的な表示装置を作るのは難しそうだ。
　ライブラリーを使わず論理だけでプログラムを書けばもう少しメモリーの使用率を減らせそうである。JH7UBCさんのサイトに公開されているエレキーのスケッチを使わせていただいた。ATtiny402で製作されているがROM容量が402の半分の202でも組み込めそうである。実際に書き込んでみるとROM使用率45％と余裕のあることがわかった。このスケッチはキーヤーとして機能はするがシンプルである。もう少し機能を追加できそうである。

　半導体の進化はめざましく、新しい技術が次々に生まれている。郷愁を持ってこれまでのものを使っていくのもよいが、新しいものに挑戦していくのもおもしろい。USBでシリアル接続するだけで基板に組み込んだ状態でもスケッチを書き換えられるUPDIという方式はありがたい。小さなマイコンでまだまだ遊べそうである。

K3NGキーヤーをキーボードで操作する

キータッチ数回でQSO

　部屋の片づけをしてキーボード操作のキーヤーを見つけた。UNOやnanoのシールドとしてではなくATMega328pを単体でArduino機として、簡易な構成で動作させることに凝っていた時期に作ったものだ。PS/2キーボードに4本の線で接続するだけでK3NGキーヤーを操作することができる。今ではログアプリの中にこの機能が組み込まれていてキーボードの操作でログの記録からモールス符号の送信までを行うことが普通になっているが、これを作った頃はまだその過渡期だった。まだPCとキーヤーの接続はアダプターを介して行うことが一般的でログソフトとの連携はまだ行われていなかったように思う。

　久しぶりに通電して使ってみた。K3NGキーヤーには驚くほどたくさんの機能が搭載されていて、ATMega328Pを使ったArduinoではメモリーが十分でないようになっていた。UNOやnanoで動作させるにはさまざまな機能を取り外し、機能を絞った構成で組まなくてはならなかった。そのためディスプレーも省かれていて、通常パドルで行う操作をキーボードで行うのみのシンプルな仕様になっている。キーボードの文字ボタンや数字ボタンを押すとそれに対応したモールス符号が送出される。キーボードはUSB接続ではなくPS/2という仕様のものだ。キーヤーには4本の線で接続されている。キーヤーのメモリーはキーボードのF1～F12に割付られていてメッセージを収納できる。ここに定型文を入れておけばファンクションキーを押すだけでラバースタンプQSOは出来てしまう。符号の送出速度も上下の矢印キーを使って容易に変えることができる。          
  　　　　　　　　　　　XRQTechLagの製作記事

　実際の交信で使ってみる。移動局を見つけ、こちらのコールの入ったファンクションキーを押す。何回か呼び掛けるうちに相手局からコールバックがあった。599などのレポートが入ったファンクションキーを押す。相手局から了解した旨の信号が届き、TNX GLなど感謝の挨拶の入ったファンクションキーを押す。そしてE　Eとお別れの信号を送って交信が終わった。キーをいくつか押す操作だけでの交信である。何とも味気ない。しかし、効率的ではある。メモリーから符号が送出されている間にログブックに記入することができるのだ。
　この装置はリチウム電池での駆動になっているので屋外への持ち出しもできる。今ではこのような操作はノートパソコンを持っていけば済むことではあるが、こんな手作りの装置で手書きログの運用をするのも面白い。

　電信は電波の断続で符号を作り交信する。とても手作り感のあるモードである。電鍵がパドルに替わり自動化が進んではいるが、自動化がどの程度までなら人と人とがやり取りするモールス符号の醍醐味が味わえるのか微妙である。
　昔の工作を弄びながら電信の奥深さを考えたひと時であった。

コンテストとQRP

コンテストを小さな設備で楽しませてもらっている。

　先日のコンテストに短時間だが参加した。特に今回のメインバンドは14MHzである。このバンドは海外などとの交信が多く行われていて、普段はあまり出てくる局が少ないのだ。コンテストなら多くの局が出てくるので、交信する機会が増える。もう一つ、コンテストに参加する利点は、どの局も数多くの局と交信することを目指しているので、微弱な電波でも状況によってはピックアップしてもらえるる機会があるのではと考えた。さらにハイパワーや強力な設備を整えた局も多く、耳の良さが期待できる。そして運用技術に秀でた方が多く、ノイズにかすれた信号でも解読してもらえそうだ。華麗な信号を送ってくる方々なので是非、QRPにお付き合い願いたいと思うのだった。
　そうは言っても、限られた時間内で交信数を競うコンテストなので、微弱な信号で相手局に手数をおかけし、邪魔にならないように気をつけなくてはならない。相手局の強い信号が聞こえていても、それはコンディションによるものではなく、ハイパワーと巨大なアンテナから放出されているからかもしれない。こちらからの微弱な電波はノイズに埋もれてしまう畏れもある。呼びかけをする場合には他の局と重なるようなタイミングは避けた方がいい。呼び掛ける局が徐々に減って相手局がCQを繰り返すようなタイミングを狙って呼びかけをする。一発で採ってもらえることは少なく、コールサインの一部と？が返ってくることがある。その場合繰り返してコールすることもあるが、あまりしつこくならないように気をつけている。貴重な時間を取らせてしまい相手局に迷惑をかけてしまうのは避けたい。こちらは交信したいという気持ちがあるので諦めるのは無念なのだが、そこはしっかりわきまえて無理な状態なら諦めるしかない。
　さて、今回のコンテストではおおよそ2W出力のQRP機にアルミワイヤーを輪にしてトロイドコアのリンクコイルから給電したMLAを部屋の中に設置して参加した。いつもは聞こえてこない信号がこの日はたくさん聞こえてきた。最初の交信局は東京の局だったが、その後四国、中国、九州、北海道など遠距離の局とも交信でした。さすがにナンバー交換で何度か聞き返されることがあったが、相手局の寛容と忍耐のおかげでポイントをゲットできた。強力に聞こえている局に呼びかけてもまったく反応がない場合が多かった。微弱な電波を相手局に気づいてもらうことは難しい。だが、幸運に恵まれ多くの局と交信をすることができた。QRPのおもしろさを味わったのだった。

　コンテストの趣旨は互いに競い合い、技能を高め、設備を工夫し多くの得点を得ることである。しかし、それに逆らうように貧弱な設備で参加するのは、得点よりも交信できるというそれ自体を楽しむためである。普段アクティビティーの低いバンドでも交信チャンスがある。その時間、その周波数にたくさんの局がいることで交信できるチャンスが高くなる。邪道かもしれないが、こうした楽しみ方も受け入れてくれるのがアマチュア無線である。