（C）2024 OGURA MUSEN. .....New hybrid radio station.

ＱＦＨアンテナの試作 　2010年（H22）3月

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■ＱＦＨアンテナは気象衛星ＮＯＡＡがＶＨＦ １３７MHz(FM５０ｋHz）の電波で送ってくるＡＰＴ信号を受信するためのアンテナです。

円偏波のフェージングが無くなり、きれいな画像受信ができました。

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●パート１(自作品事例です)

↓クリック一発（下段のはじめへ）





●パート２(市販品事例です)

↓クリック一発　(別のページにジャンプします)

sisaku　　



はじめに

【１】ＱＦＨアンテナは気象衛星ＮＯＡＡがＶＨＦ １３７MHz(WFM５０ｋHz）の電波で送ってくるＡＰＴ信号を受信するためのアンテナです。
「クワッドリファイラー へリックス アンテナ」（QuadriFilar Helix Antenna）の略称です。

【２】NOAAは「ノア」と読みます。
米国海洋大気庁「National Oceanic and Atmospheric Administration」の略称です。

【３】ＡＰＴは「気象衛星ＮＯＡＡから送られる雲画像ファックス」 (Automatic Picture Transmission)の略称です。

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★下の写真は、自作した「QFHアンテナの完成時」です。


★下の雲画像はNOAA 19からの受信音響を、「WXtoImg」アプリにより復調（フォルス カラー化）した画像です。
「春分の日」の翌日　2010(H22).3.22 12:29 昼時の雲画像です。

★画像表示用アプリは、下記サイトから無料でダウンロードできます。


おすすめデコードアプリ

Download WXtoImg (無料）　へのリンク
ニュージーランド製品です。疑似カラー画像が楽しめます！
私は、これを使用しています。

WXtoImg　取扱マニュアル（日本語版）　へのリンク


参考Ｗｅｂサイト　（クリック一発）

気象衛星NOAAの受信画像（Top）　へのリンク

NOAA気象衛星運用状況　　　　　　へのリンク

★下記のサイトは、ＮＯＡＡ画像受信について、とても参考になります。
ＰＤＦファイルです。(小学生高学年 以上向け解説です)

NOAA気象衛星雲画像を受信する方法　　　←　クリック一発

教材提供 　：日本宇宙少年団厚木分団 林正之氏
お問合せ先：財団法人日本宇宙少年団
発行 ：宇宙航空研究開発機構 宇宙教育センター

★気象衛星 NOAA 受信方法・・・・詳細な解説です。





★ＱＦＨアンテナ工作手順★

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★今回の試作は下記のサイトを参考にしました。
ビル・サイクスさんとボブ・コベイさん！へのリンク

Bill Sykes氏と Bob Cobey氏らのサイト資料によれば、ＱＦＨアンテナは円偏波アンテナで、最大利得は5.64[dBi]。

水平面の指向性は円形均一な特性であり、垂直面の半値角は、１００[deg]で低仰角の信号受信を可能にしている。
エレメントの外形寸法は高さ５６０mm、直径３７４mmの円柱形。
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八木アンテナなど指向性のあるもので、自動追尾するのが理想的ですが、QFHアンテナの簡単な設備でも、良好な画像が得られます。
「ＱＦＨ＋ハム用受信機＋パソコン」で、地上約８５０kmからのAPT雲画像が容易に得られます。
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【１】学習しましょう・・・２の１
写真は、スタディー模型です。(共振周波数137.550 MHz)

このエレメントの回転方向を逆に製作して失敗している方が
サイトで見受けられます。
NOAAは、右旋円偏波(CW: clockwise)で送信してます。
このため、模型を作り、これを基に正確に工作します。



【２】学習しましょう・・・２の２

下の画像(ＣＧ)は、このアンテナの給電部です。５Ｄ−２Ｖとエルボを使って接続します。

このエルボ使用は、私のアイディア（着想）です。
この頂部は、最後に「ホットボンド」で接着固定し最後に塩ビキャップを被せて強度を持たせます。
◆特にエレメントの微風振動による同軸芯線の断芯が　無いようハンダ付けには注意してください。


製作要点：　スモールエレメントとラージエレメントの接続を間違いないことです。
下の仮組写真を参考に製作してください。

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【３】さて工作にはいります・・・・工具の準備

工作工具類を準備します。

特別な工具は、エレメントの接続（ハンダ付け）に使うガスバーナー、液体フラックスとハンダ（フラックス無し）くらいですね。

近くの工務店（住宅設備工事店）から借りてきました。
ここには、ありませんが「ホットボンド用スティク」が必要です。



【４】材料の準備　

ここでは、外径８mmの灯油配管（銅パイプ）を用意します。

この銅パイプは、一巻２０ｍが定尺で売られている物です。住宅設備機器問屋から入手しました。

実際には、５ｍあれば足りますが、DIY店で１ｍ物を５本買うより安価でした。
一巻２０ｍ（塩ビ被覆）で約７,０００円でした。９０度エルボも一緒に用意します。（１０個）



【５】支柱加工（頂部）



頂部の穴開け加工ですが、できるだけ正確に加工してください。
バランの穴は、同軸ケーブルを通し易いようにヤスリで斜めの溝を作ります。

このバラン（Balun）は、平衡ではないアンテナを同軸ケーブルに接続するためのフロートバランです。
したがって、出来るだけ給電部に近づけて巻き付けてください。ここでの６５mmは加工の容易さで決めました。




【６】支柱加工（下部）



下部加工も、エレメントがスムースに貫通するように正確に穴位置を決めてください。
ここでは、１個づつ計４個の穴をあけることがコツです。
卓上ボール盤での「貫通あけ」は、正確に塩ビパイプ中心をセットしないと失敗します。



【７】エレメント加工　


上部エレメント：１７８mm×２本　　１８２mm×２本
下部エレメント：３５６mm×１本　　３７４mm×１本

スモールループ：７５８mm×２本
ラージ ループ　：８１２mm×２本

巻いてある銅パイプを真っ直ぐにするには、カーペット上で足の指で踏みつけながらスライドさせると簡単です。

エレメントの成型は、自動車の１６インチタイヤ外周に押しつけると
簡単に成型できます。平面円弧です。ねじれはありません。

仮り組の段階で、細部の曲げを修正します。この時点で、各部の寸法を確認します。

（注）全てのエレメントの両端はエルボとのハンダ付け接続のため塩ビ被覆をむき取ってください。（約１5mm）




【８】仮り組(プロトタイプ)　

（注）上部スモールループ材は２４mm下向きに曲げます。ラージループ材は水平のままです。
エレメントの加工が済みましたら、仮り組をしてみます。

�@バラン（Balun）作製
５D-２Vを塩ビ支柱（VP-25）の下端から通し、バランの下部穴から支柱の外側に出し、４回巻き付け支柱の内部に差し込み、頂部に先端をだします。木ハンマーでタタキながら巻き付けると簡単です。

�A支柱の穴に上下エレメントを通しテープで仮止めします。つぎに、エルボでループエレメントを仮接続します。

�Bこの時点で、各部の寸法を確認します。

以上でプロトタイプの出来上がりです。



バランの写真は、完成後です。



【９】頂部加工の詳細　

以下に給電部の加工詳細を示します。[スモールループ]と[ラージループ]の接続を何度も確認してください！





【１０】給電部の接続　

（注）　エレメントの微風振動による同軸線の断芯が無いようハンダ付けは堅牢にしてください。ビス留めが★Good !です。　





【11】エルボ接続加工　
※【エレメントとエルボの半田付けは仮組状態で１箇所づつ行います】※






【銅管継手接合手順】　←　YouTube　動画です。

ガスバーナーと液状フラックス等をお使い下さい。手順通りガスバーナーを使うと１箇所３０秒で接続完了します。
半田は、パイプとエルボの隙間に、瞬間的にスーッと染み込みます。火傷予防に作業用革手袋をお使い下さい。

エルボ部分には、上の写真のとおり銅パイプ腐食防止のためチューブを被せてください。（接続する前にあらかじめパイプに通しておきます）


【12】組み立て完了　

塩ビ支柱方向から見るとエレメントが真円に見えます。


塗装：酸性雨による銅パイプ腐食（緑青発生）防止にもなります。

白色塗装（フッ素樹脂系）をして乾燥中・・・（耐久年数 ： 13年〜15年）
塗装すると、見栄えがします。。。マリンイメージ !?
　[アンテナ強度]　
このまま横倒ししても、エレメントが曲がるような事はありません。台風で吹き飛んでは危険ですので頑丈に製作します！




【13】完　成　

（注）上部スモール水平材は２４mm下向きに曲げます。ラージ水平材は水平のままです。


↓ラージループ側から見る



◆マスト取付後の共振周波数測定

当初設定の寸法のままで、共振周波数は右の通り→１３７.５５０MHｚ　VSWR＝１：１.２ 、Z = 51 Ω　★Good !　



なお、共振周波数が １３１.３０MHz付近にもありました。
ACARS(エーカース航空機関連データ通信の受信に使えますね。
周波数は、131.250、131.450、131.950MHz
（注：共振点は設置環境で変わりますので参考まで）

測定器は クラニシ 計器製
Standing Wave Analyzer　ＢＲ−２００ を使いまた。


◆パンザーマストに設置、ＱＦＨアンテナの地上高は約１５ｍです。

左：上段が１.２GHｚコーリニアGP-21 、下段が広帯域デスコーンD-130
右：上段が今回製作のQFH、下段が地デジテレビANT



◆酸性雨　

エレメント腐食防止対策をしないとこうなりますよ。
酸性雨の原因物質である硫黄酸化物と窒素酸化物を削減する対策が世界的に推進されていますが・・・



●既製品QFHアンテナ情報

平成２２年３月末にナガラ電子工業からＱＦＨ-１３７が新発売されました。
販売価格　約 16,0００円、高さ　約1m、前後左右　約0.42m、重量　1.10Kg



◆参考リンク


市販品　QFH-137組立キット(NAGARA社製品)のレビュー記事はこちらです　

●パート２（私の組み立て事例です）
市販品　QFH-137組立キット(NAGARA社製品)の　組み立て記事はこちらです。






◆NOAAーAPT　専用受信機《余談》


【参考】
R 139　取説、調整、回路図など　PDF

R 139 　受信機の解説　PDF

米国　ハムトロニクス社製
Hamtronics, Inc.　65 Moul Rd., Hilton, NY 14468-9535 U.S.A.

R139 Rev-D Weather Fax Receiver
Channels : 137.100, 137.500, 137.620, & 137.9125MHz NOAA APT Satellites and 137.400 Meteor.

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当初、ICOMのIC-910D（受信帯域拡張済み）を使用しましたが、中間周波数帯域幅が15kHzのためファックス信号にノイズが混じり、鮮明な画像受信ができませんでした。

APTの受信帯域幅は、30kHz〜50kHzが必要ですので、受信機はこの帯域幅を扱えるものが好ましいです。
ワイドFMは一般な無線機では 230KHz、ナローFMは上述の通り15KHzですから、ＮＯＡＡはその間です。

そこで、R139専用受信機を購入しました。少し勿体ないと思いましたが円高の時期でしたので・・

◆個人輸入(2010年3月)しました。Eメール発注後１０日で手元に届きました。
（「PayPal」で支払、＄279）
追記：（2016年に、R-139は製造中止になったようです）

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　R139 Rev-D Weather Fax Receiver











気象関係参考図書
★おすすめ書＝図書館で下見してから購入をお決め下さい。

★【１】一般気象学　第２版　小倉義光　東京大学出版会　ＩＳＢＮ978-４−１３−０６２７０６−６

★【２】気象予報のための　天気図のみかた　下山紀夫　東京堂出版　ＩＳＢＮ978-４−490−20832−0

★【３】気象衛星画像の見方と使い方　　長谷川隆司ほか　オーム社　ＩＳＢＮ978-４−２７４−２０２１２−７

★【４】よくわかる気象・天気図の読み方・楽しみ方　木村龍治　成美堂 ＩＳＢＮ978-４−４１５−０２６８３−４

★【５】雲をみればわかる明日の天気　塚本治弘　　地球丸 ＩＳＢＮ978-４−８６０６７−０６６−５

★【６】空の名前　高橋健司　光琳社 ＩＳＢＮ978-４−７７１３−０１２３−９

【７】完全図解　気象百科　櫃間道夫　 オーム社　ＩＳＢＮ978-４−２７４−９４８８９−７

【８】最新・天気予報用語集　新田　尚　　東京堂出版　ＩＳＢＮ978-４−４９０−１０７７５−３

【９】天気予報が楽しみになる本（小中学生向け）　 渡辺博栄　　数研　ＩＳＢＮ978-４−４１０−１３８２９−４

【１０】健康気象学入門（相関指数　確率９割）村山貢司　日東書院　ＩＳＢＮ978-４−５２８−０１６８７−３



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