Micro-Whipアンテナ

【この記事の所要時間: 356秒】

MALACHITE DSP SDR RECEIVER HQには如何なるアンテナも内蔵されていないため、受信するためには外付けのアンテナが必要。
⇒【今風の見えるラジオ…MALACHITE DSP SDR RECEIVER HQ

本体に合わせて購入したロッドアンテナを繋げば、FM放送と短波放送の一部(強力な局)は受信出来るようになったが、中波放送は超強力なローカル局(ラジオ日本)を除くと辛うじて聴き取れるレベル。
それでは…と、以前TECSUN PL-365用に作った高利得フェライトバーアンテナを使った同調ユニットを作成。
⇒【高利得フェライトバーアンテナ用同調ユニット製作

格段に受信状況が向上し非常に満足しているけれども…完全中波帯特化なのでFM放送や短波放送では使えず、また比較的コンパクトにまとめたとはいえケーブル接続の完全外付けタイプなので手軽さに欠ける。

比較的広帯域(中波〜短波)に対応し、直結出来るのコンパクトなアンテナを探していて、見掛けたのがkerokeronyororoさん作成の「Micro-Whip」というアクティブアンテナ。
⇒【Micro-Whip】(kerokeronyororoのblog)

特殊な部品は無く、回路や構造も比較的簡単なので、早速作ってみた。
※RF(HF/VHF)増幅用のFET「2SK192A」のみ随分前に廃番になっていて市場在庫も払底している模様なので、代替品を調べて「J211-D74Z」に変更した。(実はこの変更が…。)

Micro-Whip

作成メモ

作成で最も手間&時間が掛かったのがケースの加工。
単三乾電池×2本用のスイッチ付きケースをベースに、単三乾電池×1本用に変更し、SMAコネクタ取り付け用の穴開けと余計な出っ張り(蓋固定ネジ留め用ダボ…装着したアンテナで蓋が固定されるのでネジ留め不要…と電極固定用隔壁)を切削した。

上:加工前、下:加工後
加工後

出っ張りはただ削り落とすだけではなく、SMAコネクタの固定用ナットが空回りしない程度に引っ掛かるように加減した。
そのため、SMAコネクタの固定時にナットを押さえる必要がなり、作業が容易になった。

外観

電源スイッチが標準装備なので、後付け・配線が不要。

使用アンテナ

この回路はゲインが高いため、余り大きな/長いアンテナは適さない…とのことなので、以前購入したやや短めのホイップアンテナを使用。

短縮時
伸張時

ロッドアンテナのような構造で先端を引き出して伸ばすことが出来る。
短縮時は21cm、最大に伸ばすと36cmになる。

フレキシブル

比較的軟らかい素材で出来ていて曲げることが出来る。

アンプ部分と合わせた全長(最短)は約30cm
アンプ部分と合わせた全長(最長)は約45cm

受信

念入りに各部をチェックして、アンテナを装着し、MALACHITE DSP SDR RECEIVER HQに接続して…いよいよ火入れ。
結果は…う〜ん(^^ゞ

L型アダプタを介して接続…コネクタ部分で回るのでバランスを取るのが難しい
FMヨコハマ受信中

対応帯域外(元記事によると長波〜16MHz辺りが実用範囲とのこと)ながらFM放送が良好に受信出来る。
ちなみに、バッテリー切れで内蔵時計が初期化されてしまったため、時刻は全く合っていない。

ラジオNIKKEI受信中

短波放送も結構良好に受信出来る。

多くの局で確認したわけではないけれど、FM放送と短波放送は効果をほぼ確認出来た(と思う)。

では、肝心の中波放送はというと…おおよそ1000kHz以下の受信レベルがかなり低く(例えば、在京7局の内で実用になるのは文化放送:1134kHz・ニッポン放送:1242kHz・ラジオ日本:1422kHz)、ノイズや妙な発振も目立つ。
今回、廃番になっている2SK192Aの代替として使用したJ211-D74Zは他の代替品と比べてゲインがかなり高いらしいことが何か影響しているのかもしれない。
また、もともとHF/VHF帯域用(FMチューナーやVHF帯増幅などの用途が多い)ということも関係しそう。
いずれ時間と気力があれば、他の代替品でまた組んでみたい気もする。
その前に、配線の引き回しを見直したり、アースの強化(場合によっては銅箔テープ貼付によるシールド)なども試してみるかな。

まずはFM放送と短波放送でそれなりに効果が得られたことを良しとしよう。
久しぶりに物作りも楽しめたしね。

[Raspberry Pi] RadPad 3.0とIC-705でFT8運用環境(JTDX)

【この記事の所要時間: 334秒】

RasPad 3.0のセットアップもひとまず完了したので、次はいよいよ最大目標のFT8運用環境構築。
⇒【[RASPBERRY PI] RASPAD 3.0でタブレット化

FT8運用環境といえば、既にGPD P2 Maxでも構築しているが、IC-7300用にセッティングしていることと、ログ管理など様々な関連アプリを組み合わせているため、なるべく現状を維持したい。
また、RasPad 3.0の方が手軽に使えそうな感触を得たので、IC-705と組み合わせた移動運用も視野に入れて、新たに構築することにした。
まぁ、Raspberry Pi弄りをしたい…という理由が一番大きいわけだけども。

構築環境

アプリ選択

FT8の運用アプリはJTDXを選択。
公式サイトから「JTDX v2.2.0-rc155 (RaspiOS Buster, compiled on Raspberry-PI4)」をダウンロードしてインストールするだけ。

ちなみに、WSJT-Xも公式サイトから「Raspberry Pi OS Buster, ARMv6, … : wsjtx_2.5.2_armhf.deb」をダウンロードしたものの、インストール時にライブラリ依存関連のエラーが出て中断。
その後、Raspberry Pi OSの「Add / Remove Software」で古いバージョン(2.3.0)を見つけて、こちらは正常にインストールされたが、少々古いため使用は見送り。

IC-7300ではWSJT-Xを使っていたので設定や操作など慣れてはいるが、JTDXも設定はそれほど大きな差異は無く、操作も使っている内に直ぐに馴れそう。
それ以上に、JTDXはログ管理やeQSL.ccへのログ送信などの機能があり、他のアプリを使うことなく完結出来そうな点が期待できそう。(WSJT-Xは古いバージョンしか知らないので最新ではいろいろ機能追加されているかも。)

設定

IC-705のCATコントロール、受信信号のデコード、送信(PTT)コントロールに関連する設定を行う。
その他の機能については、おいおい設定を詰めていきたい。

【設定】⇒【無線機】タブ

CATコントロール用の設定。
リグ一覧にはIC-705も用意されているが、そのままではエラーになってしまう。
シリアルポート/データビット/ストップビット/ハンドシェーク/PTT方法を変更した。
モード/スプリット操作は見直しの可能性有り。

【設定】⇒【オーディオ】タブ

サウンドカードの入力と出力を変更。
変更すると直ぐにデコードが始まった。

お試し環境

IC-705とmAT-705mk2(ATU)

IC-705は外部電源稼動だけど出力は最大5Wに抑えている。
一応送信チェックもするのでATUも用意。
⇒【IC-705 … オートアンテナチューナー(MAT-705)導入】(リンク先のmAT-705は旧モデル)

Alexloopアンテナ

こちらも送信チェックに備えて久しぶりに引っ張り出したアンテナ。
鉄筋集合住宅室内の窓から離れた所ながら、結構賑やかに受信(デコード)出来た。
⇒【ループアンテナ新調 … ALEXLOOP WALKHAM PREMIER

RasPad 3.0(Raspberry Pi 4B)w/JTDX

そしてRasPad 3.0。
タッチ操作でも十分使えるが、今回はセットアップということでBluetoothキーボード(トラックパッド付き)を使用した。

USBアイソレーター

IC-705とのUSB接続にはUSBアイソレーターを使用した。
回り込みによるCATの切断やノイズによるデコード率の低下を軽減する…という謳い文句なので、まぁ御守り的にね。
実際、出力低めながらアンテナ直近で使っていて特に不安定になったりはしなかった。
尤も、RasPad 3.0の場合は樹脂ボディなのでUSB以外にも回り込みやノイズに弱そうな気はする。
(内側全体に導電塗装を施すのはどうだろうか?)

というわけで、実際の交信は未だだけど、ほぼ目標を達成出来たかな。

[Raspberry Pi] RasPad 3.0でタブレット化

【この記事の所要時間: 1256秒】

ほぼ一年前にRaspberry Pi 4Bを購入して、Virtual HereでUSBデバイスサーバにしたり、SSDを内蔵(対応ケース)してファイルサーバにしていたが…実のところ殆ど活用していなくて隠居状態だった。
⇒【[RASPBERRY PI] USBデバイスサーバ強化(ラズパイ3B+⇒ラズパイ4B)

アマチュア無線に対するモチベーションが下がって、USBデバイスサーバとしての目的である無線機(IC-7300)とPCをワイヤレスで繋ぐという需要も減り、また、ファイルサーバとしての目的である複数機器間でのファイル共有の需要が思ったほど無かったため。
また、操作する際にディスプレイとキーボード&マウスを繋ぐ手間、VNC接続でもリモート操作用のPCを起動する手間が割と面倒になったせいもある。

サーバ的な需要は今のところ無いと思うけど、せめて単体完結(タッチパネル内蔵でソフトキーボードやマウス操作も画面タッチで出来る構成)で手軽に使えれば、別の無線機(IC-705)と組み合わせてFT8運用に使えるし、ひいてはアマチュア無線のモチベーション復活にも繋がるかもしれない。

と考えてタッチパネル一体型のケースを探していて、RasPad 3.0という製品を見つけた。

RasPad 3.0

一見するとiPad風の外観で、10.1インチ(1280×800)のマルチタップ・タッチパネルを搭載している。
これくらい大きめの画面だとソフトキーボード操作も難無く行える…まぁ、その分、画面の有効範囲は半分程になるけどね。

購入品

RasPad 3.0本体
[3]の表記を含めて全体になんとなくAppleっぽいデザインのパッケージ。
価格はそこそこするけれど、10.1インチタッチパネル/サウンド機能/バッテリー内蔵を考えれば割とお得じゃないかな。

RTCモジュールとボタン電池

Raspberry Piには時計機能が実装されていないので、後付けモジュール(DS3231)をGPIO端子(I2C)に装着する。
また、使用するボタン電池(CR1225)はコンビニなどで見掛けないため、一緒に買っておいた。
コンビニによっては見掛けることもあるCR1220(僅かに薄くて容量がやや少ない)でも使えるらしい。
ボタン電池ではなく充電池が実装されたモジュールもあるが(こちらの方が安価)、電池交換出来るほうが後々便利かな…と。

Bluetoothキーボード(トラックパッド搭載)

タッチ操作(ソフトキーボード)で操作出来るが、テキストの編集などではやはりハードキーボードの方が作業性が良い。
特にこの製品はマルチタップ対応のトラックパッドが搭載されているので、マウス操作もコレ一つで出来る。

内蔵するRaspberry Pi 4Bとシステム格納用microSDは手持ち品を使用する。

RasPad 3.0

本体

正面

タッチパネルには保護フィルムが貼られているが、反射や指紋付着への対策は無く、擦れ痕が付きやすいため、いずれ、ノングレアで指紋が付着し難く、ブルーライトカットの強化フィルムへ貼り替える予定。
当然ながら専用品は無いしジャストサイズで流用出来そうな物も無いので、フリーサイズから自作かな。

底面

放熱口らしき開口部が上下左右に四ヶ所見られるが、右上は貫通していない凹みのみ、下の二つは内蔵スピーカーの音出し用で、実体は左上の一箇所だけ。
発熱量が多いといわれるRaspberry Pi 4Bだけに放熱性が気になるところ。(一応内蔵ファン有り)

正面向かって左側面

各種I/Fポートが並んでいる。
左から、Ethernet、USB3.0×3、HDMI、ヘッドホン(3.5mmΦ)、DC入力(15V/2A)。

正面向かって右側面

こちらはインジケーターや操作系。
左から、Power(電源ON時に赤点灯)、バッテリー残量表示(3段階)、ディスプレイ輝度/音量下降、ディスプレイ輝度/音量上昇、電源スイッチ(3秒以上の長押しでON/OFF)、microSDスロット(裏面を上にして装着)。
ディスプレイ輝度/音量の調整ボタンは、最初に音量マーク/+を押すと音量調整、輝度マーク/−を押すと輝度調整になる…文章にするとややこしいけれど、直ぐ慣れる。

起動は電源スイッチでONするだけ、一方、終了はRaspberry Pi OSからシャットダウンしてもRasPad3.0の電源はONになったままなので、シャットダウン後(画面に未接続の通知が表示される)電源スイッチでOFFにする必要がある。
Raspberry Pi OSでシャットダウンせずに電源スイッチをOFFにした場合の挙動は未確認だけど、外部電源強制断と同様かな。(Raspberry Piと連携してシャットダウン処理後に給電断しているとも思えないし。)

付属品

電源アダプタ

Input:100-240V、50/60Hz、Output:15V、2.0A(30W)
ノートPC用のアダプタ並みでやや大きい。
最近のモバイルバッテリーには15V、3.0A程度の出力でノートPCへの給電が可能な物もあるので、接続プラグを作れば流用出来るかも。

内部接続ケーブル

Raspberry Piを組み込む際に内部で接続するケーブル。
上から、USB-A、Ethernet(RJ45)、USB-C、microHDMI(長短二本)。

モジュール類

左から、Raspberry PiのmicroSDスロットに装着して信号を引き出すアダプタと、GPIO端子(I2C)に装着する傾きセンサー。
このセンサーを使うことで、RasPad 3.0の縦横(90°単位で四方向)向きに合わせて画面表示を回転出来る。(ソフトセッティング要)

放熱用ファン

内部(底カバー)に装着する放熱用ファン…筐体サイズに対して結構小振り。
ユーザーのインプレでは駆動音は大きめながら風量は控えめだそうな(^^ゞ

ヒートシンクとネジ類

Raspberry Piの主要チップに装着するヒートシンク(三種類…SoC、メモリ、USB3.0コントローラー用)と、ネジ(Raspberry Pi固定用、ファン固定用)。 
ネジはそれぞれ予備が二本付属している。

説明書

両面印刷の一枚ッペラ。
以前は割と厚めの冊子が付属していたようだけど、今はオンラインマニュアル(英文)がメインになってコストダウンされたか?(まさか欠品ではあるまいな…)
組み立てるだけなら必要十分の情報量だけど、各種セッティングはオンラインマニュアル(とネット上の情報収集スキル)が欠かせない。

付属ドライバ
プラス/マイナス両対応

組み立てはこのドライバ一本でOK。
見た目はチープだけど、ガタつきや噛み合わせの不安定さも無く、十分使える。

組み立て(Raspberry Pi組み込み)

ディスプレイ側

底カバーの四隅と中央にあるネジ(計5本)を抜くと、簡単に開くことが出来る。
尚、組み立て後に開腹する際には事前にmicroSDカードを抜いておく必要がある。(底カバーにも注意書きラベルが貼付されている。)
上部に見える黒い円筒がリチウムイオン・バッテリーで、11.1V/3200mAH(18650×三本直列)…使用状態にも因るが稼動時間は2〜3時間とのこと。

Raspberry Pi装着

Raspberry Piを所定の場所に置き、付属のケーブル(計5本)で右側の基板と接続、microSDアダプタで左側の基板と接続する。
USB-AケーブルとmicroHDMIケーブルが結構硬めなので、事前に曲げ癖を付けておいたほうが良いだろう。
尚、Raspberry Piの固定(ネジ留め)は全ての接続を終えてから行う。
併せて、ヒートシンクを装着。(以前使用していたケースはケース自体を接触させて放熱をしていたため、Raspberry Pi側にはヒートシンクを装着していなかった。)

ファン装着

付属のファンを底カバーにネジ留めする。
ファンに貼られたラベルが外(底カバー)側に向くようにする。
Raspberry Pi用ケースではファンはラベルをRaspberry Pi側に向けて装着する物が一般的だけど、RasPad 3.0では逆。

傾きセンサー装着

GPIO端子の左端に合わせて傾きセンサーを装着する。
貫通タイプなので他のモジュールを重ねて接続出来る。

RTCモジュール装着

傾きセンサーに重ねるよう、GPIO端子の左端に合わせてRTCモジュールを装着する。

ファンのコネクタも接続して、後は底カバーを閉じれば完了なんだけど…。

いざ、底カバーを閉じようとしたら、ファンがRTCに当たっている様子。(そっと被せて良かった)
というわけで、干渉回避の改造開始。

ちょっと改造(ファンとRTCモジュールの干渉回避)

RTCモジュールとSoC用ヒートシンクの干渉

ファンとRTCモジュールの干渉以外にも、RTCモジュールのチップとSoC用ヒートシンクも干渉している模様。
上の写真ではチップに圧されてヒートシンクが斜めになっている。

ヒートシンク変更&増設
RTCチップとヒートシンクの干渉回避

SoC用ヒートシンクを背が低い物に交換してRTCチップとの間に余裕を持たせた。
ついでに有線LANコントローラーにもヒートシンクを装着。

ファンの装着位置移動と放熱口増設

ファンを横にずらせばRTCモジュールとの干渉を回避出来ることが判ったので、取り付け用ダボの左側二本を使って固定することにした。
移動したファンの位置に合わせて放熱用に穴開け…目測作業なので見た目はイマイチだけど、底面で目立たないから良し。
右側二本のダボはRTCモジュールに干渉するため切除。

ファン固定用スペーサー

片側のみのネジ留めなので、もう片側には硬質ウレタンで作ったスペーサーを挟んで固定する。

ファン装着(変更前)
ファン装着(変更後)

最初は説明書通りにファンのラベルが外側に向くように装着していたが、しばらく使って、試しに逆向き(ラベルが内側)にしたところ、こちらの方が温度上昇が抑えられた。
Raspberry Pi用の様々なケースを見ると、ラベル内側が一般的な様子。

ちょっと弄り(操作性、安定性向上)

折り畳みスタンド装着
使用時

外光の反射軽減やタッチ操作(特にソフトキーボード)の向上を狙って、手持ちの折り畳みスタンドを装着。
放熱口を塞ぐため使用時には必ず立てる(開く)必要があるが、使わない時には持ち回り時の指掛けになるし、増設した放熱口を隠すのにも良し。

ゴム脚装着

立てて置いた時の安定性&傷防止のためゴム脚を装着。
ただ、RasPad 3自体の奥行き(厚さ)がさほど無いため、安定性の向上は今一つ。

各種セッティング

システムmicroSDを流用したことで、OS(Raspberry Pi OS Buster)のインストールやWi-Fiなどの基本的なセットアップは既に済ませているので割愛。
RasPad 3.0で新たにセッティングした以下の三つは基本的には公式オンラインマニュアルの記載に従って行ったが、一部悩んだ点があるので覚え書き。

  1. 仮想キーボード(ソフトキーボード)⇒【Install Virtual Keyboard on RasPad】(公式)
  2. 長押しタップでの右クリック有効化 ⇒【Right Click on RasPad】(公式)
  3. 画面表示回転(90°単位で四方向)⇒【Install Rotating Screen Service】(公式)

1,仮想キーボード(ソフトキーボード)
 公式オンラインマニュアルに記載されている手順のみでOKだった。

2.長押しタップでの右クリック有効化
 公式オンラインマニュアルの記載通りに進めてもビルドエラーになる。
 Makefileの一部(手持ちの版では14行-19行)を修正することで無事解決。

 【修正前】
  $(OUTDIR)/%.o: %.c
      @mkdir -p $(OUTDIR)
      $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@

  $(TARGET): $(OBJS)
      $(CC) $(CFLAGS) $^ -o $@

 【修正後】
  $(OUTDIR)/%.o: %.c
      @mkdir -p $(OUTDIR)
      $(CC) -c $< -o $@ $(CFLAGS)

  $(TARGET): $(OBJS)
      $(CC) $^ -o $@ $(CFLAGS)

 ビルドが正常に完了し、手動実行はOKだけど、rc.localでの起動時の自動実行が失敗する。
 ログを見ると、実行時にタッチパネルを未だ認識出来ていないようなので、10秒ほどのウェイトを追加。

 【rc.local記載】※末尾の「exit 0」より前(上)に記載する。
  sleep 10
  sudo /usr/local/bin/evdev-rce &

 ※rc.local自体が機能しない場合は、raspi-configを起動し、
  【1 System Options】⇒【S6 Network as Boot】の「Would you like boot to wait until a network connection is established?」で<はい>を選択する。

3,画面表示回転(90°単位で四方向)
 公式オンラインマニュアルに記載されている手順のみでOKだった。

RTC関連のセッティングでは『「Raspberry Pi (ラズパイ)」に RTC(リアルタイムクロック) 追加 (2021年 6月版)』(Snow in Novemberのブログ)を参考にさせていただきました。(多謝)

Bluetoothキーボード

折り畳み時
展開時

左右それぞれを二つ折りにする構造で、折り畳み時:15.2×9.8×1.8cm/展開時(使用時):30.4×9.8×0.8cmのコンパクトサイズ。
展開した状態でも左右は固定されないため、不安定な箇所・姿勢ではやや使い難いかも。
キーボードの右側には比較的大きめ(広め)のマルチタップ対応トラックパッドが有る。
Windows/Android/IOSに対応していて、最大三台の機器と接続登録出来る。

RasPad 3.0とのサイズ感
割と近い色合い

公式の対応OSにRaspberry Pi OSは無いが、トラックパッドも含めて問題無く使用出来ている。

RasPad 3.0を立てると画面表示が180°回転する。
それにしても画面への映り込みが激しい…早い内に保護フィルムを貼り替えよう。