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テレメトリで遊ぼう・システム素案
JA1QPY

数理設計研究所　玉置晴朗　Hal.T　
2004/07/04　更新　2005/11/09		 Index

前提

アマチュア無線局は以下の定義によります
アマチュア局は、金銭上の利益のためではなく、もっぱら個人的な無線技術の興味によって行う自己訓練、通信及び技術的研究のためのものです（電波法施行規則第４条第１項第24号）。
　この趣旨に沿えば局免許は取得できるし、ここのお話はアマチュア無線の免許を取得している者が送信設備を設置することが前提です。（が、受信には免許はいらない。）

現況

2005/11/09
GPS内臓、435MHz帯これの実験機（幼稚園の弁当箱ぐらいのサイズ）を製作する、完成は12月末までの2ヶ月
GPSは20ミリ四方ぐらいのものが手に入る、トランシーバを解体して送受信部にする。あくまでも野外実験装置。

通信プロトコルは未定だが今の考察では

システム概要

　以下、局免許を取得するとしてシステム概要を与える。
  1. 送信
    1. 周波数　144MHz帯または430MHz帯　（遠距離用として144MHzを対象とする）
    2. 送信電力　10〜100mW　考察対象は10mW
    3. アンテナ　ホイップ　利得　-3dBD
    4. 電波形式　PSK、1200BPS　帯域幅2.4kHz
      1. 周波数割り当ては全電波形式または狭帯域デジタル通信になる
    5. データ形式
      1. ヘッダ　data=0　4bit　3.33ｍｓ　、最後に4bitのゼロ　3.33ms
      2. ID＝7バイト　ASCIIコールサイン（6バイト）　＋　装置番号（1バイト）　２５６台識別　
        72bit　60ms　Total=80bit 66.66ms
      3. 全部で16bitに圧縮してDB索引型にすると　13.33ms　Total=24bit20.00ms
  2. 受信
    1. データ
      1. GPS内蔵して位置を返すタイプ
      2. SSB,またはCWで受信するとピッと音がして、専用エンコーダでID（＋データ）が観察できる
    2. 10-1200BPS

送信機の考察

電池と運用時間

  1. 東芝電池http://www.tbcl.co.jp/　３V電圧
    1. 2酸化マンガンリチウム電池　CR2032　220mAH　3.1g　70m〜100mAH/g
    2. 塩化チオニル・リチウム電池　　ER3VP　1000mAH　8.5g　118〜142mAH/g
送信時電力　送信出力10mWなので90mW（3V30mA）と仮定する
運用時間　2秒につき0.05秒の送信とすれば　DUTY=2.5%　　平均電流は0.8mA

Duty25% 電池重量が全体の80%とすると　100mAH/gで計算
全体重量g 電池g mAH 運用時間H 運用　日
10 8 800 1000 40
20 16 1600 2000 80
50 40 4000 5000 200
意外に持たないなあ・・・・こんなものなのかねえ。

10mW出力として極限的効率を持っても消費電力が15mW(3V@5mA)を下回ることは難しい。
運用時間　2秒につき0.05秒の送信とすれば　DUTY=2.5%　　平均電流は0.125mA
Duty10% 電池重量が全体の80%とすると　100mAH/gで計算
全体重量g 電池g mAH 運用時間H 運用　日
10 8 800 6400 267
20 16 1600 12800 533
50 40 4000 32000 1333
これが極限的効率の状態。これ以上は別の通信方式または送信電力を下げるしか無いだろう。

送信機の構成

  1. 150MHzまでなら基本発振を持つ水晶発振子がある（スイス製のサンプルが5000円）、
  2. S社の微弱電波送信用ICが試作中なので、これを使えば1チップでできる。
  3. デジタル変調　シリアルのC-MOSまたはEEPROMで可能、待機電流は1uAぐらい。
  4. 位相変調法　外部回路網をDiでSWして位相変調する
　結論、努力すれば従来の装置以下の電力消費になるだろう。

その他、デジタル信号を送信することが可能なので、ハードウェアを公開したキットとすることも考えられる。

IDエンコード

　受信機にキットまたは完成品をつけることでIDとデータを解読できるように、自作可能な情報を提供する。送信機を設備しない一般のアマチュアや趣味人は免許無しで受信して遊ぶことができる。
　IDは当社のアマチュアクラブまたはアマチュアグループが公開を前提として提供契約した送信機を提供しているので携帯電話やパソコンからIDをたよりに、どのようなテレメトリ装置か属性を公開するのもおもしろいだろう。
　今聞いているIDがヒグマさんのものならば逃げるが勝ち、友達なら会いに行こう！ってな感じ。IDをデータベースとしてインターネットで提供すれば受信しているID、たとえばJA1QPY-203-FGSA　なんて情報が受け取れ、携帯電話でこのIDなどを入力すれば、「日光の暴力猿集団Fの若手３号」なんてのが出てくればおもしろいな。
　鳥ならば、「サシバ、2004/05/01フィリッピン 2004/05/20 鹿児島」なんて出てはるばる来たねえ・・とか。

提供の方法

　違法局排除のために以下の手順が良いだろう
  1. 免許取得を条件とする提供契約
    1. あらかじめ申請書類そのものを提供する
    2. 製造時にコールサインをプログラムして密封封止して出荷する
    3. 数週間から数ヶ月で送信機の機能が停止するので、継続していなければ廃止届けを出してもらう、または別の装置を購入してもらう。これを管理するアマチュアの管理グループがあってもいいだろう。パケット通信の草創期にあったTAPR（ツーソン・アマチュア・パケット・ラジオ）クラブのような形も面白い。

SWLの楽しみ

　受信のみを楽しむこともできます。IDエンコードすれば今受信しているIDから携帯電話で各種の情報をみることができ、よりいっそう親しむことができるかなと思います。

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