周波数変動の原因さがし
目次
下の観測データを見ると、周波数が大きく変動しているのがわかると思います。
問題の観測データ
送信電波を直接受信していると思われる1kHzの信号が、時々、大きく変動しています。
ひどいときは数分周期で変動してしまいます。
また、1kHzの記録の上下には、飛行機と思われる横線がいくつもあります。
しかし、これらは別の原因があって記録されているのかもしれません。
そこで、これらの原因を調べる為に色々な実験を行いました。
同じように周波数が変動して困っている方の参考なればと思い、それらをまとめたのがこのページです。
このページは実験を行った順番ではなく、項目別に分けて書いています。
ですから、同じような問題に出会った場合、書いてある順番に作業を行うのではなく、
できるものから順番に実験してみて下さい。
いくつもの機器を使って観測しているため、まずは、どの部分に問題があるか切り分け
個別にチェックしていかなければいけません。そこで、次の様に分けてチェックしてみました。
- 外部の問題
使っている機器には問題は無く、アンテナに届いている
電波が既に問題があるのかもしれません。
- 無線機の問題
電波を受信している無線機
に何らかの問題があるのかもしれません。
- パソコンの問題
無線機から出てくる信号(音)には問題は無いが、それを処理しているパソコン
に何らかの問題があるのかもしれません。
詳細は、それぞれの章をごらんください。
無線機からは正常な信号(音)が出ているが、それを受け取っているパソコン側が
何らかの原因で正常に受け取っていないことが考えられます。
例えば、パソコンの電源容量の不足やサウンドカードに問題があるのかも知れません。
普段は無線機をつないでいるパソコンのサウンドカードにマイクを接続して、
NTTの117の時報の音を入力してみます。
117時報は、0,10,20,30,40,50秒の音がちょうど1kHzになっています。
117時報を入力
真中が切れているのは、117は9分を越えると自動的に切れてしまうためです。
わかりにくいですが、きれいに１直線に並んでいます。
２台の異なるPCで同時に記録をおこなってみましょう。
パソコンの問題であれば、それぞれが違った記録になるはずです。
無線機の出力がヘッドフォン端子等から出ているステレオ信号の場合は、
それぞれのパソコンにＬまたはＲをつなぎます。
無線機の出力がイヤフォン端子等から出ているモノラル信号の場合は、
１つの信号を２つに分けられるオーディオケーブルでそれぞれのパソコンにつなぎます。
普段、観測に用いいているPC(486マシン+Jazz16)
比較用のもう１台のPC(Pentium2+SoundBlaster)
２台パソコンの時計が同期していないので、少しずれていますが、同じように記録されているので、
問題はなさそうです。
→複数のパソコンの時計を合わせる方法
きっちりと周波数の決まった音をパソコンに入力してみます。
２台のパソコンがある場合は、１台のパソコンのサウンドカードの出力を
もう１台のパソコンのサウンドカードの入力につないでやります。
そして、出力側のパソコンで一定の音を出力してやる方法が簡単です。
パソコンでテスト音を出すには以下のファイルをサウンドレコーダ等で再生して使って下さい。
きちんとした正弦波であり、周波数確度も厳格にしてあります。
テスト用のサウンド(wav)ファイル
1khz.wavを5回、800hz.wavを4回、6_11hz.wavを4回、1khz.wavを1回再生
これらの結果からパソコン側の問題ではなさそうです。
流星の電波観測では、他の人も同じ電波を使って観測しているので、
送信されている電波が変動していれば他の人の所にも同じようになっているはずです。
しかし、そういうことはほとんど無いと思います。(あったとしても自分では対処できません)
アンテナに届いている電波かどうか調べておけば、無線機やパソコン内部の問題かどうかわかります。
問題の無線機とは別にもう一台無線機を用意します。その無線機を使って観測し、
比較することで、アンテナに届いている電波かそれ以外の問題か切り分けることができます。
しかし、その前に記録を行うパソコンに問題が無いか調べておきましょう。
全ての無線機を同時に動かして、記録するのが一番いいのですが、アンテナが１本しかないので、
順番にテストしています。
問題の無線機、ＩＣＯＭのＩＣ−７０６ＭＫ２
中島さんからお借りしたＫＥＮＷＯＯＤのＴＳ−６８０Ｖ
中根さんからお借りしたＩＣＯＭのＩＣ−７０６
中島さんからお借りしたＫＥＮＷＯＯＤのＴＳ−６８０Ｖも、
中根さんからお借りしたＩＣＯＭのＩＣ−７０６も、
両方とも、直接受信していると思われる1kHzの信号は、
変動も無く、きれいにまっすぐに記録されています。
また、1kHzの信号の上下には横線が全ての無線機で記録されています。
ということで、
- アンテナに届いている電波が変動しているのでは無い。(無線機の問題)
- 1kHzの信号の上下の横線は、アンテナで受信している信号。
ということがわかります。
1kHzの信号の上下にある横線は、真横ではでなく斜めになっているので、
飛行機による反射がドップラー効果で周波数が変動しているものと思われます。
また、パソコンに問題が無いのであれば、無線機に問題があると
いうことになります。
無線機に何か問題があるのかもしれません。無線機そのものがおかしいとか、
無線機に供給している電源に問題があるかしれません。
複数台の無線機を用意して、比較テストを行うのが一番わかりやすいです。
問題の無線機以外に無線機を用意できる方は、まず、これを行ってみるのがよいでしょう。
実験の内容は「外部の問題」の
「別の無線機でテスト」と
同じですので、そちらを御覧下さい。
全ての無線機で同じ現象であれば、無線機は問題なし。
問題の無線機だけ異常がある場合は、無線機に問題があると判断できます。
ただし、パソコンに問題が無いことを確認していなければいけません。
100Vのコンセントから、何らかのノイズが入っているのかも知れません。
また、安定電源装置の出力が不安定なのかもしれません。
そこで、もっとも安定している電源である、バッテリーで動かしてみます。
また、アンテナのオートチューナを使っているので、それも付け外しして実験してみました。
９：０５、電源をバッテリーに交換。
９：１７、電源はバッテリーのまま、アンテナのオートチューナを外してアンテナを直結。
９：３４、元に戻す。
電源をバッテリーに換えても、アンテナのオートチューナを外しても全く変わらないので、
電源、オートチューナには問題が無いと判断できます。
使っている無線機(
アイコム IC-706MK2)
の内部にファンが付いています。このファンの動作によって、ノイズが発生しているかもしれません。
また、ファンが動作することによって、本体(発振回路)の温度が変化するのが原因かも知れません。
そこで、無線機の蓋を開けて、ファンの動作を確認しながら観測記録をチェックしてみました。
ビンゴ！ファンの動きと周波数の変動が一致しています！
このことで、無線機内のファンが原因で周波数が変動していることがわかりました。
更に原因がこのどちらにあるのかを調べなければいけません。
- ファンの動作によって、ノイズが発生している。
- ファンの風によって、本体(発振回路)の温度が変化する。
しかし、ノイズの方は調べるのが容易ではないので、温度変化を調べてみましょう。
ファンの風によって、本体(発振回路)の温度が変化するために、
周波数が変動しているのかどうか確認してみました。
無線機の蓋を開けて、ファンの動作を確認し、ファンが動いていないときに、ノイズの心配が無い
うちわで風を送ったり、止めたりしながら観測記録をチェックしてみました。
これまたビンゴ！うちわのON/OFF(?)と周波数の変動が一致しています！
ということで、問題の周波数の変動は
ファンが動作するとその風で本体(発振回路)の温度が変化するために起こっている
ということが判明しました。
Special Thanks
大谷さんには、テスト用のサウンドファイルを作って送っていただきました。
中根さん、中島さんには、無線機を貸していただきました。
メーリングリスト(ｍｕｒｏｎｅｔ)の皆さんには、色々と貴重なコメントをいただきました。
皆様のおかげで問題解決できましたことを、深く感謝いたします。ありがとうございました。
お問い合わせは：山本道成までどうぞ。