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200MHzから6.5GHz帯のパルス波の測定方法について
- 200MHzから6.5GHz帯のパルス波の測定方法を詳しく教えてください。
- カラー・デジタル・オシロスコープIWATSU DS-5102を使用した測定方法を教えてください。
- 検波器やアンテナのメーカーや型番も教えてください。
- sibahara
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書き込み拝見しました。 「測定」ではなく、電波が出ているかどうか調べたいぐらいの「確度」でよければ、アマチュア無線の機材や技術が流用できます。 本来アンテナは「202.25MHz」などと運用する周波数を1点に決めて、その周波数で最良の特性が出るように調整して作ります。「200MHz～202MHz」といった使える範囲に幅のあるアンテナは、その幅の中の中心の1点で最良になるように調整しながら、幅の両端でそこそこ性能が出るようにします。測定用のアンテナは「測る周波数を1点決めてもらって」、精密な測定器のあるアンテナ会社に特注となりますが、「おおざっぱに受信ができればいい」なら、受信したい電波から周波数の近い「市販のアンテナを流用する」手があります。 100MHzくらいから140MHzの陸上・航空業務通信が多い周波数なら144MHz帯のアマチュア無線用アンテナを代用したり、調整しなおして使ったり。800MHzあたりならUHFのTVアンテナを使うなど。もっと性能を割り切るなら、小型無線機や携帯型広帯域受信機用にいくつかの周波数帯で受信に使えるように調整された小型のホイップ型アンテナを使う方法もあります。 検波器ですが、測定用は計測器メーカーに「使用機器や周波数を指定して」特注で作ってもらうことになるでしょう。挙げられたwebサイトで売っている中古検波器は、スカラネットワークアナライザというアンテナや無線機器回路に使う部品に正確な電波信号を流し、特性を測る計測器の専用オプションです。あう本体がないと使えないですし、その本体はスペアナより高価です。 AMラジオのような低い周波数で、性能にこだわらないなら「ゲルマニウムダイオード1本」でも検波器になります（ゲルマニウムラジオ）が、周波数が高くなるほど複雑な回路が要求されます。TV用や衛星放送チューナーの受信回路を組み立てる苦労になってきますので、まずは参考図書も材料も豊富なFMラジオの検波回路から学習されるといいのでは。測定用の性能が必要なら「校正用の測定器」も必要ですが、これが用意できない時点で「測定用のもの」は無理、「強さ弱さの判断ができる」レベルで満足せざるを得ません。 内容を伺うと「とにかくオシロで数字を測りたいんだ」というこだわりを感じるのですが、もしそうでしたらわけを明らかにされる方が「何度も質問して十分な回答が出ない」袋小路に入らずにすんだような気がします．．．。
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- sono512
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書き込み読みました。 質問者様が以前投稿されたほかの質問もあわせて拝見し、電磁波問題に関心があって「手持ち機材でなんとか調べられないか」というお気持ちであること、お察ししました。室内外で、200MHz～6.5GHz帯のパルス波の存在と、その強さを計測したい－というのが希望の内容でしょうね。 結論から言うと「もう少し対象の周波数範囲を狭くするか、測定の内容を簡易的にするか」しないと、「星を竹ざおで落とそうとする」試みで終わってしまいそうだ、という感触です。 質問の中で引用された総務省の文書は、「無線設備の保有者が、その設備で送信している周波数も出力もわかっている状況で測定をする」ことを前提に書いています。たとえば携帯電話の基地局では800MHz帯とか1.5GHz帯の電波を使っていますが、「携帯電話で使っている800MHz帯」か「携帯電話で使っている1.5GHz帯」に限って測定をするためのアンテナや検波器（要はラジオの検波回路です）を作るのは割合簡単です。800MHzの携帯電話用の周波数に同調させ、利得を測定したアンテナに、検波回路（電波－電気信号への変換効率を測定済みの、という条件がつきます）を組み合わせれば、オシロで観測できた信号の強さにアンテナ利得と検波器の能率を足し算すれば結果が出る、というわけです。 ご質問のような非常に広い周波数の範囲だと、この範囲で測定に必要な「利得の均一なアンテナ」というのは技術的に実現困難ですし、検波回路も周波数ごとに多数作って組み合わせるしかないため、測定の正確度も悪くなります。盗聴器を探す探偵のように「とりあえず電波が出ているらしい・電波の強さや方向を”強・中・弱”くらいの目安で認識する」くらいのことしかできなくなり、その仕事をするのに「最低限」必要なのが、先にあげたレベルのスペアナになってしまいます。 （周波数がわかっている場合は同調測定方式のオシロスコープの出番となりますが、周波数がわからない場合は広い周波数範囲で探す”非同調方式”になり、スペアナが必要、ということです。先のたとえで挙げた盗聴器発見の探偵も、ちゃんと電波のことをわかっている人はスペアナや、場所に応じて使い分ける複数の「性能がわかっている」アンテナを使っています） パルス波（方形波）に限定されている理由が不明ですが、まずは信号の変調方式や信号の形にとらわれず、広帯域受信機を使って各無線周波数帯をスキャンされてみるといいでしょう。「測定」からはだいぶ離れてしまいますが、電磁波対策グッズとして売られている「電磁波チェッカー」などよりはマシな結果が得られます。「昼間の街中ではVHF帯が混んでいる」などの「電波状況の勝手」がわかるようになります。「このパソコンを動かしているときは、AMラジオにノイズが入りやすいな」という「ノイズ」の元をさぐることもできるでしょう。そのうち、「1.5GHz以上を受信できる機材が高価」だとか「V/UHF帯で受信に使えるアンテナには、どれくらい費用が必要か」といった事情もわかりやすくなります。（6.5GHz帯まで実用に耐える受信機の値段をみると、スペアナの価格が「お買い得」に見えてくるかもしれません） 広い周波数の範囲で電波の強さやその信号の形・内容を把握するのは大変技術的にも高度で、かんたんなことではありません。違法無線局の位置を即座に割り出す総務省のセンサスシステム（の移動局だけでも）を見学した無線に詳しいアマチュア無線の局長さんも「機械がお札のカタマリにみえる」と話すほど、そうした測定に必要な機材は「技術と高い費用のカタマリ」です。測る人にも技術と経験が求められることも「高いハードル」でしょう。まずはVHF帯など身近な無線の周波数で、電波の強い局がないかを受信機で探すところから始められてください。その間に無線技術の勉強を重ねられ、さらに高度な内容の活動ができるように研鑽されればいいでしょう。 電波の存在と、健康問題との関連を語るのは「疫学的検証」という、さらに別の専門的技術を要求される分野での仕事がすっかり済んでからになってしまいます。「電磁波があるよ＝これは危ないよ」とはいえない点にご注意を。電磁波問題にさいし「よくわかんないけど危ないよ」とあおる人が多い中で、質問者様の「まず調べてみよう」という意欲に敬意を表します。
補足
sono512様 ご無理なご質問をしてしまい大変申し訳ありませんでした。 詳しくご回答をいただき、とても勉強となりました。 さて、オシロスコープによる測定の難しさ とてもよく理解できたのですが、 再び、不躾な私めのご質問にお答えいただけないでしょうか。 詳しい周波数、出力が分からないとオシロスコープによる 測定が難しい事は、理解させていただきました。 なら、その具体的な出力と周波数を限定した場合、 そのアンテナと検波器は自作しなければならないのでしょうか？。 HPなどを調べていると下記のアドレスのようなものが 検波器として見つかり、形状もオシロスコープに接続出来る BNCコネクータの形をしているのですが、これは、 市販の検波器と言えないのでしょうか？。 ご回答宜しくお願い致します。 （もし、そうなら、そうだと、そして、違うなら、 その他のメーカーや自作できる方法、本などの ご紹介をご無理でない範囲でいただけるとさらに助かります。） URL ： http://mpl.jp/mixer/mixer.html
- sono512
- ベストアンサー率69% (87/126)
はじめまして、おはようございます。 リンク先の文書の内容からして、「近くに無線局など電波を出す施設があるらしいが、どれだけ強い電波を出しているかわからない。周波数と強さを測れないか」という趣旨ではないかと存じます。計測にかかわるご質問では、できるだけ目的や対象（何を測るのか）を詳しく書き込まれてください。「電気の計測がしたい・電波の計測がしたい」だけでは、それぞれの事例にあった計測機器や方法がまったく違い、アドバイスのしようがなくなってしまいますので．．．。 お察しした計測目的であれば、アンテナ＋スペアナの組み合わせが適合するでしょう。ただ目的とされている周波数範囲が広いので、機材の準備は大変です。これだけの範囲に対応できるスペアナだと http://www.tek.com/ja/products/spectrum_analyzers/rsa6100a/ のようなものがありますが、非常に高価です。 アンテナもこの周波数範囲で利得（電波をとらえて電気信号にかえる「能率」だと思ってください）がフラットというものはありえないので、200MHz帯用・300MHz帯用．．．とそれぞれアンテナを用意し、計測結果をアンテナの特性で修正する必要が出てきます。（UHFのTV放送に使うアンテナでも「その周波数範囲のなかでさえ」フラットではありません） とりあえず動きたい、けど右も左もわからない．．というお気持ちだと存じます。わからない点の書き込みをお待ちしてます。
補足
sono512様 親切なご回答大変ありがとうございます。 大変参考となるご意見で とても勉強となりました。 しかし、スペクトルアナライザーとても高価そうなので 手が届きそうにありません。 私は、施設や、大型、小型を問わず、高周波発生器が 発生させている200MHzから6.5GHzの電磁波、 それもパルス波を測定したいのですが、 上記にお書きしたオシロスコープのみを 所有しておりますので、 それを活用した測定方法などをご存知ありませんか？。 出来れば、総務省の法案に則った測定をしたいので、 上記のような検波器をご紹介していただけると ありがたいのですが？。 アンテナなどのバリエーションがいくつか必要な方法などでも 結構です。 後、測定環境は、室内、室外、問わずいろいろな状況を 想定してお教えいただけると有り難いです。 基本は、まず、室内の高周波発生器の近くでまず、 測定して見るつもりでいますが、 後に、室外に出ての測定もしてみたいのです。 宜しくお願い致します。
お礼
御回答、ありがとうございます。 おっしゃるとおり、アマチュア無線機のプリアンプと 八木型アンテナをオシロスコープに取り付け、 何とか、電波？らしきものが測定出来るようになりました。 もう少し、正確な測定というものを行ってみたいのですが、 また、何かあれば、御回答宜しく御願い致します。 では、今回は、ご親切な御回答、本当にありがとうございました。