単一リチウムイオン電池で動く受信用アクティブアンテナ「Mobile-Whip」

携帯受信向けに小型化したアンテナ

「Mobile-Whip」は、携帯無線機やスキャナーに取り付ける、受信専用の小型アクティブアンテナです。アクティブアンテナは、短いアンテナ素子と増幅回路を組み合わせ、小さな素子で受信する方式です。開発中の設計で、単一のリチウムイオン電池またはUSB電源で動作します。

設計の基になったのは、PA0RDTらが手がけたMini-Whipです。Mobile-Whipは周波数範囲を絞り、基板を一体化して小型化するとともに、電池用の充電回路を組み込みました。

開発者の仕様では、主な対象はHF帯の100kHz〜30MHzで、全長は200mmです。FMラジオの100MHzやVHF帯の150MHzも、ある程度受信できるとされています。

電池・USBなど複数の給電方法

電源は単一のリチウムイオン電池のほか、5VのUSB電源、4.0VのRTL-SDR V4バイアスT、12〜15VのMini-Whip用バイアスTに対応します。バイアスTは、同軸ケーブルを通じてアンテナ側へ電力を送る仕組みです。

増幅回路には、入力容量の小さいLTC6268オペアンプを採用しました。従来のJFET入力方式から変更したことで、消費電流は約50mAから20mAに減ったと開発者は記しています。

短いアンテナ素子で受信する際、素子は周囲の電界の電位を受け取り、増幅回路は素子と接地側との電位差を受信機へ伝えます。増幅回路は入力インピーダンスを高くして素子への負荷を抑え、出力側で同軸ケーブルを駆動します。そのため、素子の長さだけでなく、回路の接地側をどの電位に置くかも受信に関わります。

接地と雑音への向き合い方

同軸ケーブルのシールドが、屋内の雑音を拾う接地につながっていると、その雑音がアンテナの接地側にも現れ、受信信号に加わる場合があります。雑音を抑える方法として、マストを接地するか、非導電性マストの場合はケーブルのシールドを接地電極につなぐ方法が挙げられています。

接地が適切でないと、アンテナが受信する素子と接地側の電位差に、屋内の電気雑音が入り込むことがあります。S3の解説では、ケーブルにコモンモードチョークを入れる方法も紹介されていますが、マストがまったく接地されていない場合は効果がないとされています。

アクティブアンテナの増幅回路は広い周波数帯の信号を受けるため、近隣の強い放送波で過負荷になることがあります。回路が非線形になると、強い信号と弱い信号が混ざり、実在しない信号が受信機に現れる場合があります。受信機の近くに直接つなぐ構成では、増幅によって信号とともに雑音も強まる可能性があるため、設置場所や周囲の電気雑音も受信環境に影響します。

開発段階と組み立て上の注意

Mobile-Whipは初期リビジョンの試験用設計で、開発者はまだ問題が残っているとしています。専用ケースは未完成で、3Dプリント製ケースは今後の項目として記載されています。

送信時の逆流を防ぐ保護回路は、現時点で備わっていません。無線機に取り付けた状態でPTTを押すとアンテナが壊れる可能性があるため、送信には使えません。

回路図とKiCadファイルは公開されており、基板メーカーへ製造を依頼する手順も用意されています。開発者によると、部品実装済みの基板はSMAコネクターと電池ホルダーを除き、5枚以上で1枚あたり約25ユーロ（約4,400円）です。携帯受信機に装着できる形を目指した設計で、現段階では試作を前提としています。