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2013年10月19日 (土曜日)

受信したノイズを再送信するアンテナの考察

受信したノイズを再送信するアンテナというオカルトっぽいタイトルの記事にしましたが、フト原因らしき理由を思いつきました。
受信した「ノイズ」を再送信する「アンテナ」ではなく、受信した「電波」を再送信する「エレメント」と読み替えれば理解していただけるのではないでしょうか?

そうです。パラスティックエメント動作です。

パラスティックエレメントとは、ある周波数で共振したアンテナエレメントAの近くに、他の周波数に共振したエレメントBを配置すると、AのアンテナにBのエレメントが共振している周波数で送信すると、アンテナエレメントBには給電していないのに、エレメントBから電波が輻射されるという仕組みのことです。

この方法は、多バンドのエレメントを同一ブーム上に配置して、エレメントが相互に干渉することを利用して利得を稼ぐことを、フォーワードスタッガと名付けて一世を風靡したForce12のマルチバンドアンテナの一部で採用されています。

送信電力と異なり、輻射されているノイズは電力としては微小ですが、そもそも受信機は非常に微小な電波を何回も増幅して耳で聞こえるレベルまで増幅しているわけです。
ですから、近くにノイズの周波数で共振するエレメントがあれば、パラスチックエレメントとして動作して、パラスチックエレメントから輻射されたノイズを受信できるのではないかと思います。

アンテナがノイズを再送信する??と考えるのは、オカルトみたいで非常に気持ち悪かったのですが、筋が通る説明ができるので気分はとてもスッキリ。
ノイズキャンセラーをお使いで、ノイズキャンセル用のアンテナとは別に同じ周波数のアンテナがある場合は注意が必要ですね。

そもそもウチみたいにS9++で発生するノイズがないと発生しないと思うので、レアケースかなぁ・・・。こういう環境だと色々と経験できますねぇ(しなくても良い経験ともいいますが)。

あ、SteppIRをお使い方で、近くにモノバンドのアンテナがある方であれば、似たような現象をを確認できるかも。モノバンドアンテナで受信しながら、SteppIRの同調周波数を変化させるわけです。

■追記■
このエントリーへのコメントをご覧いただけばわかるように、上記の考察はANIの妄想でハズレです。フムフムなるほど・・・と納得されてしまった方、大変申し訳ありませんが、ぜひコメントをご覧ください(2013年10月25日)。

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コメント

ご無沙汰しております。以前に、2009年12月13日の記事
「FE-5680A オーディオマスタクロック(その5)」
で引用して頂いたスピノルです。

当時はオーディオ一筋だったのですが、貴ブログを拝見している
うちにすっかり刺激されてしまい、今年2月に30年ぶりに開局し
てしまいました。

本題の「受信したノイズを再送信するアンテナ」ですが、
たまたま「アンテナ・電波伝搬」虫明康人、コロナ社を
読んでいたら、39-42pに、
3.10 散乱断面積
という話があり、
# レーダ波が、航空機に反射されて戻ってくるとかですね。
さらに、
3.10.2 アンテナの散乱断面積
という章がありました。
例えば、整合している受信アンテナの場合、受信機に伝達
されている電力に等しい電力が同時に再放射されているの
だそうです。

詳しい方には常識かも知れませんが、ご参考になりましたら。

当局は、ベランダダイポールを用いてCWのみで運用しております。
http://spinorlab.wordpress.com/
に若干の記事があります。もし、宜しければ相互リンクでも
させて頂ければ有り難く。

de JH1OOD Mike (ex. Spinor)

投稿: JH1OOD | 2013年10月19日 (土曜日) 19時47分

スピノルさん
再開局されたのですね。ちょっと遅いですが、おめでとうございます。
また、貴重な情報をいただき、感謝しています。受信している共振したアンテナは受信機に伝達した電力と同等の電力で再輻射しているとのこと。
まさにその現象ですっ。いゃぁ、オカルトじゃなくて良かったです。
相互リンク、宜しくです。色々と計測されたりしていて参考になります。

投稿: JI1ANI/福井 | 2013年10月20日 (日曜日) 18時58分

早速リンクして頂きありがとうございます。

>> 例えば、整合している受信アンテナの場合、受信機に伝達
>> されている電力に等しい電力が同時に再放射されているの
>> だそうです。

> 受信している共振したアンテナは受信機に伝達した電力と
> 同等の電力で再輻射しているとのこと。

私の書き方が良くなかったのですが、ここで「整合している」
というのは、アンテナが共振しているという意味ではなく、
アンテナの特性インピーダンスと受信機の入力インピーダンス
とが整合しているという意味でした。

虫明本によると、再放射の電力はアンテナの負荷インピーダンス
(=受信機の入力インピーダンス)の関数で、これが最大に
なるのは、負荷インピーダンスをゼロ(=短絡)にしたとき・・
となっています。

不完全な要約ですが、新しい記事を書きましたので宜しければ
ご参照下さい。

http://spinorlab.wordpress.com/2013/10/20/scattering-from-a-receiving-antenna/

de JH1OOD Mike (ex. Spinor)

投稿: JH1OOD | 2013年10月20日 (日曜日) 21時47分

OODさん
いえいえ、こちらこそお手数をおかけしました。私はどうもパラスチックエレメントに考え方が引っ張られすぎていました。
記事を拝見して、自分が先入観にとらわれていることに気づきました。本当にありがとうございました。
いやー、しかし、良い経験になりました。アンテナ工作に役立つかは?ですけど、チンチク語れそうです(笑)。

投稿: JI1ANI/福井 | 2013年10月21日 (月曜日) 12時11分

初めて投稿いたします。
うーん・・・と言ったところです。

以前、鉱石ラジオのレシーバーに大声で話せば近くのラジオに声が聞こえると言う話題がありました。
実際実験してみるとその通りでした。

中波の大入力の電波が電源となり
検波ダイオードがミキサーとなり
レシーバーがマイクとなりミキサーに入り
アンテナから再送信していました。

ゲルマラジオに大型アンテナを付け、放送局から十分な高周波電圧を受けた状態で、セラミックイヤホンから大きな低周波電圧を得て、それをダイオードで検波(mix)してANTから再送信します。

近くのラジオからは放送局の音声に混じってセラミックイヤホンに向けて怒鳴った音声が聞こえました。

ANTは整合がとれていない場合受信したエネルギーを再送信しているようです。(完全不整合なら全てかな?)

投稿: tanaka | 2013年10月24日 (木曜日) 19時48分

tanakaさん
コメントありがとうございます。tanakaさんがコメントの最後に指摘されたように、OODさんからコメントいただきましたが、ANI説はおおハズレでした。
ご指摘ありがとうございました。

投稿: JI1ANI/福井 | 2013年10月25日 (金曜日) 20時58分

http://spinorlab.wordpress.com/2013/10/20/scattering-from-a-receiving-antenna/
で紹介した虫明本に出てくるアンテナの散乱断面積Asを求める式
As=(R^2/abs(Z+Zl)^2)*4Ae
で考えると、

# 一般に、物体の散乱断面積に入射波の電力密度を掛けると、
  物体から散乱される全電力になる。

ここで、アンテナの特性インピーダンスZ=R+jXと、
アンテナの実効面積Aeは、アンテナが決まれば固定なので、

可変要素として、アンテナの負荷インピーダンスZl
(例えば、受信機が繋がっていれば、受信機の入力インピーダンス)
のみを考えることにすれば、例えば、以下の3通りを考えて、

(1)アンテナが短絡されたとき

この時は、Zl=0なので、
As=(R^2/abs(Z)^2)*4Ae=Rで、等号成立はX=0のときですが、
  もし、アンテナが共振していれば、
  そのときX=0になっている(共振の定義)。

(2)アンテナが整合しているとき

ここで整合とは、アンテナの負荷インピーダンスZlが、
アンテナの特性インピーダンスZlと等しいというか、
複素数なので、複素共役になることなので、、
Zl=R-jXを代入すると、
As=(R^2/abs((R+jX)+(R-jX))^2)*4Ae=(R^2/(4R^2)*4Ae=Ae
となるので、実用状態では整合が取れていると考えれば、
受信アンテナの散乱断面積と実効面積とは等しく、結局、
受信機に供給される電力と等しいだけの電力が空間に再放射
されることになります。

(3)アンテナが無負荷のとき

Zl=無限大を代入すると、As=0となりますが、物体が存在して
その散乱断面積が完全にゼロということは考えらにくいので、
これは、上の式の近似範囲を超えていることになりますが、
虫明本によれば、
「普通の線上アンテナでは、電圧給電の場合を除き、端子を
開放したときの散乱電力はゼロと考えてさしつかえない」
だ、そうです。

以上、長々と失礼致しました。

de JH1OOD Mike

投稿: JH1OOD | 2013年10月26日 (土曜日) 09時41分

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