GPS受信アンテナ故障交換

無線工房

GPS受信アンテナ故障取替

【　はじめに　】　2014 年 7 月

◆GPS-ANT(Antenna)が故障し、取り替えました。
その時の写真などです（ご参考まで）

◆６月下旬・・・故障発生

Thunderbolt社GPS受信機に繋いで．．．．
５年以上も使っていました・・・（24時間電源ＯＮのまま）
ＧＰＳ－ＡＮＴトラブルは「シャックの電源ＯＦＦ」に同じですね。
ＧＰＳ依存オンリーの無線機類は、すべて使えなくなりました。
（予備のＯＣＸＯなどへの切り替え装置がありませんので・・・）

◆原因は、経年劣化で回路破壊
モニタ・アラームから推測して、ＡＮＴ内部回路がオープンと分かりました。　
長期間の気温変化、紫外線などの環境変化に負け経年劣化したようです。
上の写真の様な「裸の設置状態」が悪かったかと反省しました。

◆そこで、「アンテナ収納ボックス」設置により環境改善を行いました。

◆◆アンテナ収納ボックス（カバー）の製作◆◆　　

【１】ボックスは「手持ち品」、ANT．は「新品」を使用。

【参　考　H P 】
　※　MIRAI(ミライ)社・ビニル電線・付属品カタログ　※　←　クリック一発
P.１２、P.５０参照　（手持ち品は古い物で、型番が違います）

◆ボックスは、耐候性が高い、次の物を使いました。

品名：ビニル電線・配線用付属品
MIRAI (ミライ)社製品
－－－
① 型名：PVK-A　ボックス　＠３７０円
（硬質塩ビ製、高耐候性）　　　
（　１０８ｘ１０８ｘ４８ mm　）　　　

② 型名：2K-141622　２号コネクタ　＠９０円
（硬質塩ビ製、高耐候性）　　　

（注) ①、②ともに防水タイプが販売されています。
－－－

【２】ボックスは「通気性」を持たせたため「水抜き穴」が必要です。

◆水抜き穴は必ず付けます。
同軸ケーブル通し穴で、「通気性」を持たせました。
密封による「ボックス内部の熱こもり」を解消するためです。

【３】ボックスはソケットでステンレス落とし蓋に装着しました。

◆なお、ソケット部は中空ですが「防雨対策」として効果があります。
（注）今回のように「酸化鉄シート」があれば、「ステンレス落とし蓋」は必要ありません。ボックスに取付金具を「直着け」すればOK。

【４】酸化鉄シートは、アンテナ付属品です。

◆三菱製アンテナ（ANT）

酸化鉄シートは、ボックス底面から５ mm 浮かせてあります。
工作の都合上です。

ANTは、底にマグネットが付いています。
この「マグネット」により装着しています。接着剤は使っていません。

ANTは、＋5V 18mA　アクティブ GPS アンテナで、GPS受信機のANT端子から電源を重畳して供給します。
（　Thunderbolt モジュールからは、＋5V 45 mA まで供給可能です　）

【５】今回のボックス内部は「通気性」を持たせてました。
上蓋の縁には防雨のため「自己融着テープ」を挟みました。

【６】ボックス固定の裏側
特段、めんどうな工作はありません。

◆アンテナケーブルの引き出し
ANT付属の同軸ケーブル1.5D-2Vは長さ5mでシャックまで足りませんでした。

GPS受信アンテナからの1.5GHzを考慮し、同軸ケーブルの不足分は、BSパラボラ用同軸ケーブルを使用して延長しました。
専用コネクターが無かったので、直接半田付けで、つないであります。　
（全長15ｍですが！良好です）インピーダンスのアンマッチングは度外視です。

【７】　設　置　完　了
◆GPS－ANTは、元位置に設置
チョット不細工ですが・あり合わせ材料ですから・。ソケット部は「防雨対策」として効果があります。

　◆ジオイド高とは◆　

地球の形と最も良く近似している楕円体（準拠楕円体）からジオイドまでの高さを言います。

我が国では東京湾の平均海水面を０mとし、標高を求めています。
つまり、ジオイドからの高さが【標高】になるわけです。

　国土地理院・ジオイドとは　←クリック一発

　国土地理院・ジオイド・モデル　←クリック一発

◆国土地理院・ジオイドとは～HP内、ジオイド高計算　←クリック一発
　
つぎに、画面下端の地図上から、自分のGPS-ANTの位置（緯度、経度）を、マウスでクリックし自動入力します。
すると、その地点のジオイド高が計算され表示されます。（マウス操作だけで、超簡単です）

　↓下図は「国土地理院」の Geoidサイトからの引用です。

【８】GPS-アンテナは、【南向け】に設置
Trimble社のThunderbolt-マニュアルからの抜粋
GPS衛星軌道図は、 User Guide Version 5.0より引用

（　ドイツのハンブルク　Lat 53.5N 　Lng 10.0E　 [degree]　）

アンテナは、これを参考に設置しました。　（図には説明を加筆）
南向けで、約－20　[deg]　の前傾で取付ています。
これで、８個のGPS衛星が常時捕捉できます。
Signal Level (AMU) も高め安定で★Good !です。

◆東京およびシドニーでのGPS衛星軌道シミュレーション結果
緯度が異なると、下図のように衛星軌道が変わってきます。
東京と南半球にあるオーストラリアのシドニーは対称的です。

【９】GPS受信アンテナの設置場所・・・・【参考】
◆下図のような「検討」が必要です。
これを、アバウトにやり、GPS受信機の動作がおかしいと、困っている方が意外に多いです。

　P o i n t ! 　
GPS-ANTの設置は、出来るだけ地上高が高く、電波的障害物の無いクリアな空間位置に設置します。

◆GPS衛星からの送信電波　（搬送波）

①　L１　帯C/A　（1575.420　MHz）　480　[W] 　EIRP
②　L2 　帯 P 　（1227.600　MHz） 81　[W] 　EIRP
[注]　EIRP：輻射電力・・・送信機の出力にANT.利得を乗じた値
－－－
C/Aコード（Coarse/Acuisition Code）
GPS衛星のL1搬送波に変調されているコード。

P　コード（P-code）
GPS衛星のL2搬送波に変調されているコード。　　
Precise code(精密コード)
Protected code(保護されたコード)　とも。
－－－

◆GPS受信アンテナ設置位置（留意点）

GPS受信機の動作がおかしいと困っている方のほとんどが、障害物に囲まれたベランダ、窓際などに設置しています。（これではダメです）

車載用アンテナだからこれで良いと誤解しています。
固定アンテナですから、移動する車の屋根とは条件が異なります。
電波が遮られていれば、受信できないのは当然ですね。

【10】メーカ製品は高価ですが、カッコいいですね！

手持ち材料が有れば、自作も超簡単です。。。。。　
例えば、今回のように安価で簡単に自作出来ます。