ヤマガタンver9 > 標準電波「ＪＪＹ」受信機の製作

最近、時間を勝手に修正してくれる「電波時計」が普及しています。

この電波時計が受信しているのが「標準電波」である「ＪＪＹ」ですが、普通のラジオでは聞こえない非常に低い周波数が使用されています。

この電波を受信する受信機を製作し、受信に成功していますので、紹介します。

長波ＪＪＹ受信機

来年1月1日の日本時間(JST)8時59分から9時0分の間に「うるう秒」が挿入される事になっており、この間は1分が61秒となります。

この時間、標準電波を受信しようと思います。

パソコンに高速なサウンドカードを付け、アンテナを接続すれば、ソフトウエアによる受信も可能なようです。

「JJY」をキーワードにネットを検索してみたら、こんなソフトで受信されている方のサイトがいくつか出てきました。

Spectrum Lab
http://freenet-homepage.de/dl4yhf/spectra1.html

ドイツのアマチュア無線家の方が製作された、FFTによるリアルタイムスペアナソフトで、かなり強力です。

リアルタイムでA/Dし、そのままスペクトル表示や、Waterfall Display(うまく訳せませんが、スペクトルを時間を追って表示する)、さらにはJJYを「音」として聞くのに欠かせない周波数変換機能、ノイズ除去の為のデジタルフィルタ、デジタルモード(RTTY,低速データ)やCW(モールス符号復調まで)の復調機能，時報局のタイムデコード(残念ながらJJYはサポートされていないようですが)等、盛り沢山で書ききれません。

高速なサウンドカードを使用すれば、PCとアンテナだけでJJYの受信が出来るようです。

長波受信や自然ノイズ受信(私がJJY受信の関連として紹介している「磁気ノイズ受信」)についての説明や関係サイトへのリンクもあり、そちらも気になるところ。

検索して見つかった、JJY受信に関して非常に興味深いサイトです。

１．「手軽に４０ｋＨｚを聴こう」
http://www-acc.kek.jp/WWW-ACC-exp/KEKB/control/activity/radio/

このページ、NICTサイトからのリンクがあります。

私の製作例はOPAMPを使用して高ゲインを確保する事でプアなアンテナをカバーしている感じなのですが、こちらはアンテナコイルをまじめに作っており非常に良い例だと思います。
ampはTr2段によるストレート構成で直接イヤホンを鳴らすもので、ビート発振器がないので聞こえるのは断続音のみとなります。


２．「JJYの受信実験」
http://www.eonet.ne.jp/~amayakata/yakata/kousaku/jjy60.htm

秋月のアンテナを使用し、TrによるストレートAMPで増幅、ICAMPでSPを鳴らす構成です。
TVの水平同期信号の高調波とのビートで受信する方法が紹介されています。アイディアですね。
(水晶発振ユニットを分周して使用する例もあり)


３．「VLF / LF / MW / SW受信いろいろ」
http://bar-antenna.com/lf/lf6.html
各種バーアンテナが紹介されています。

「Spectrum Lab」のドキュメントにも出てくる「PERSEUS」受信機も紹介されています。


４．pcのサウンドカードにてソフトウエア受信するもの。
先に紹介した、「Spectrum Lab」を使用しての実例です。

４−１．「長波JJYソフトウェア受信機の製作」
http://www.geocities.jp/bitalemon3000/index.html
C-MOSの発振回路を接続しアンテナの同調周波数を測定する方法が紹介されています。
私もコイルのインダクタンス測定する測定器を持っていないので発振周波数で測定する方法は頭にありましたが、回路が作れなかった・・・

４−２．未知の領域へ「0円で実現するVLFスペアナと受信機」
http://kagura.pop.tc/radio/softrx.html

受信例が紹介されています。
http://kagura.pop.tc/radio/list.html


５．（有) 海陸電子「＜４０ＫＨｚ／６０ＫＨｚ標準電波専用受信機（ＪＪＹラジオ）＞」
http://kairiku-denshi.com/index.html
一般の方でも購入できそうな市販受信機です。
手作りなのでさすがにそれなりの値段するようです。

「特許出願中」と書かれていますが、その内容がちょっと気になっています。(この番号で特許検索してもまだ出てきませんので)

６．「40kHz受信機を作ろう計画」
http://bluefish.orz.hm/sdoc/radio.html
まだ途中との事です。がんばって下さい。

この方もコイルをまじめに設計されているようです。
参考にさせて頂きます。


＜6/14追加＞
７．「PERSEUS」受信機
A/D変換によるソフトウエアレシーバです。
HF帯までカバーしているので、LVF帯，LF帯の受信には過剰性能という感じがします。(サンプリング周波数が高い分、ハードウエアの価格も高くなりますし、CPUパワーもその分要ります。)

マイクロ・テレコム社
http://microtelecom.it/perseus/

日本では受信機機器メーカーである「AOR」が取り扱っているようです。
http://www.aor.co.jp/index-j.html

＜追加おわり＞


話変わりますが・・・
アンテナの変わりに、超音波まで帯域が伸びているマイクを接続すれば、こうもり等の声を聞く事が出来そうです。
(注：入力部のアンプ、ここまでゲイン要りません。)
この仕掛け「バット・ディテクタ」と言われているそうです。

「Spectrum Lab」でのテストに向けて受信実験の機材準備中。

アンテナは「磁気ノイズを聞く」で紹介した、
電線保護のモールを三角形にして巻いたループアンテナ(一周約1m,20m巻)・・・下記アドレスの「タイプ１」
http://www2.jan.ne.jp/~jr7cwk/electro/m_noise/zu/zu2.gif

メインのアンプは「磁気ノイズを聞く」で紹介したもの。
http://www2.jan.ne.jp/~jr7cwk/electro/m_noise/m_noise1.html

周波数変換部は、周波数を読む都合があるので、JJY受信専用に製作したものではなく、とある多重無線の復調用として製作したものを使用。
http://www2.jan.ne.jp/~jr7cwk/radio/r_radio/multiplex/tajyu1.html

これらを接続し、屋外の電線の少ない場所を選んで受信テストしてみたところ・・・
聞こえないと思っていた60kHzのJJYも弱いながら受信できるようです。

そのちょっと上の周波数(カウンタを用意していないので周波数の直読は出来ませんでしたが)で、JJYの信号とはちょっと異なるフォーマットの別の電波が受信出来ました。
(中国の標準電波「BPC」？)

また20kHz付近で、なんかピロピロというのが聞こえます。
(宮崎県にある「JJI」？)
これはPCにアンテナ接続すれば確認できそうなので「Spectrum Lab」を使用して再確認する事になりそうです。

周波数をずっと上げていくと100kHz付近でなにか聞こえます。
これがロランCでしょうか。


実際に受信の実験してみると、機材でいくつか課題が出てきました。

・アンプの利得及び周波数特性改善
　「磁気ノイズを聞く」為のものは可聴外周波数の増幅はあまり考慮していないので、100kHz以上あたりは少々厳しいようです。

　VLFの「自然ノイズ」を聞くには利得が少々足りません。
(以前、さらにアンプを追加して利得を上げた際には「ホイスラー」らしきノイズも確認できましたので。)

・周波数変換部のローカル発振周波数の周波数範囲
　高い周波数で目盛が詰まってしまうのと、周波数上限の制約があるので、発振回路のコンデンサを切換できるようにしておく必要がありそう。

・周波数直読
　周波数カウンタｏｒＰＬＬかな？

　カウンタは外部接続でも止む無し。

　PLLは159kHzまで1kHz単位で設定できるものは製作してありますのでこちらを活用したほうが良いかな・・・


これらを改善したものを、「VLFレシーバ」として1台のケースにまとめておきたいところ。

福島原発周辺地域の避難指示の関係による職員退避により、おおたかどや山送信所の標準電波の送信が3月12日19時46分より停止しているそうです。
従って東日本エリアでは電波時計が正常にあわせられないようです。

http://jjy.nict.go.jp/

おおたかどや山標準電波送信所(福島局)が停波中ですが・・・
部屋の電波時計は、受信完了表示が出ています。

自作受信機では(40kHzの福島局)受信出来ないのに、何故・・・と思ってよくよく考えたら、九州局(60kHz)拾っているみたいです。

ちゃんと設計された受信機は感度が違いますね。
アンテナをまじめに設計(調整)すれば受信できるのでしょうけど。


送信所、一度見てみたかったんですけど・・・この分では近づけそうにないですね。それも当分。
(ヨウ素ならすぐレベル下がるんでしょうけど、セシウムが多かったら厄介です。)

それにしてもセシウム原子の振動数を基準にしている標準電波が、(放射性)セシウムによる影響受けるとは皮肉なものです。

福島第一原発事故による退避指示により停波していた、おおたかどや山標準電波送信所(福島局)ですが、4月21日13時54分に暫定的に送信を再開したとの事。
ただし当分は無人での送信になるようで、送信状況は通信回線によりモニタするようですが、今後遠隔操作で送信の停止／再開ができるように検討するようです。