RTL-SDR受信機の熱対策

RTL-SDRレシーバ

先日購入したRTL-SDRレシーバだが、20分も使うとアルミケースがアッチッチになる。ネットでもこの手のレシーバは熱くなると書かれていたけど、思った以上に熱い。これから夏場はこれをそのまま使うのは気分的に無理。
そこで気休め程度に熱対策をする。あくまでも気休めであり自己満足のためだけなのでこれでレシーバの中が少しでも涼しくなるかは不明だし検証もしない。というか、検証できない。

RTL-SDRレシーバの中身
先日レシーバが届いたときの写真の流用でスイマセン。
この中で熱そうなのは右下の電圧レギュレータとEEPROMとRTL2832UとR820T2。特に電圧レギュレータが熱いと思われる。

RTL-SDRレシーバの冷却 1
冷却したい4つの部品の上面に熱伝導テープを貼る。早い話が専用の両面テープ。で、糊面を出すためにツルツルの養生テープを剥がす。「がとらぼ」の中の人は両利きなので左手でピンセットを使うことがある。

RTL-SDRレシーバの冷却 2
その上に適当な大きさに切った銅板をケースの上面に着きそうなギリギリの高さが出るように曲げて載せる。

RTL-SDRレシーバの冷却 3
さらに、銅板とケースの内側が密着するようにシリコン製のサーマルパッドを載せる。
で、ピンセットの柄でサーマルパッドを上から押し潰しながら基板をケースを嵌めるのだが、これが大変難しい。パッドとケースの内側の滑りを良くしてやらないとシリコンのパッドがボロボロに崩れた。やり直しが数回。

RTL-SDRレシーバの冷却 4
以前にぶっ壊れて分解して取って置いておいた家庭用ルーターのヒートシンクがあったのでそれを密着。 ちょっと小さい気がするが、これでしばらく使ってみたい。

似た(色違いだけど同じ?)アルミケースに入ったRTL-SDR.comのレシーバ(の新しいバージョンv3)は基板の裏側にサーマルパッドが貼られていて、それで基板の熱をケースに逃がすようになっているようたが、今回はそれは真似せずに部品から直接熱をケースに、ケースからヒートシンクに伝えたいと思った。一応、予定どおりに出来たのだが、これで本当にチップの熱がケース→ヒートシンクに逃げるようになったかは判らない。ヒートシンクが熱くなれば一応熱が伝わってきているということなんだろうけど、ケースの中の電解コンデンサに悪い影響が出なくなるほど冷やせるかは怪しいかも。

HeyWhatsThatで見晴らしを確認

HeyWhatsThatというウェブサイトで任意の場所からの見晴らしを確認できるということなので試してみた。また、任意の位置との地形の断面図と任意の周波数による電波の伝播も見ることができるらしい。(伝播は電波のド素人の「がとらぼ」の中の人には見方が解らないけど)

HeyWhatsThat使い方 1
新しいポイント(地点)を指定して、そこからの見晴らしを確認する。場所を検索して地図を移動したり拡大したりして目的の場所を地図に表示させて、クリックするとその場所を指定できる。
地上から、または海抜を指定することで高さも変更できる。(光に近い高い周波数の)電波の見晴らしということならアンテナの高さをこれで指定する感じかしら。
「見晴らし」の名前を付ける。これは必須。
指定し終わったらその下のSubmit requestボタンを押す。別の画面が表示されたり表示が変わらなかったりするが、10〜40秒ほどそのままじっと待つ。

HeyWhatsThat使い方 2
指定した地点と高さからの360度パノラマ展望が表示される。縦方向は倍率可変で引き伸ばされるので実際の展望よりも遥かに凸凹が大きい。図中の赤い下向き三角▼は山など。クリックすると山の名前が表示されたりそこまでの地形の断面図や電波の伝搬の仕方が表示される。360度パノラマ図の下にClick on map to see a profileと書かれた四角い枠があってその下に「Parameters」という青色のリンクがあるのでそれを押して周波数を指定できる。周波数を入力して[Enter]で図が書き換わる。
下の地図の右上にある[Up in the Air]を押すと空側の見晴らしが表示される。オレンジの線が上空1万フィート(3050メートル)?の物体との見晴らし、青い線が上空3万フィート(9150メートル)の物体との見晴らしだと思われる。高い山があると上空との見晴らしは狭くなる。これは視界(光)だけのよう。パラメータで低い周波数を指定しても電波の回折で見晴らし範囲が拡がるとかそういうのは無いみたい。

秋葉原駅上空35mのパノラマ 1
秋葉原駅の中心で高さ35mを指定してみた。本当は周りにビルがあるので遠くを見渡すことはできないが、建物は無しの地形だけで計算されるようなので関東平野を余裕で一望できる。この図では高さは実際の10倍に引き伸ばされているので西南西方向にある一番高い山(富士山)が尖った山になっている。

秋葉原駅上空35mのパノラマ 1
高さ10倍を1倍に変更したのがこの図。横線にしか見えなくて何がなんだか判らないけど、東京の真ん中の高いビルの屋上でグルッと1周見渡すとこんな感じ。

秋葉原駅上空35mからの上空の見晴らし
太平洋側はほとんど遮るものがないので綺麗に見渡せる。西南西の浜松方向が引っ込んでいるのは富士山のせいかしら?その他の南西から北北東にかけて凸凹の形はパノラマの山の凸凹の逆形のようになっている。


ADS-B受信用に実家にアンテナを置いてみたが、実家の見晴らしはどうだろうか?アンテナは地上5mにあるということにした。(実際その程度)
パノラマビューはこんな感じ。縦の引き伸ばしは今回は3.9倍となっている。山の谷間のようなところなので見事に山・山・山。

実家某所の地上5mからの見晴らし
高さの3.9倍を1倍にした。たしかに、だいたいこんな感じ。凄いね。

実家某所の地上5mからの上空の見晴らし
上の画像は実家および周辺を白塗りにしている。(もちろん白塗りの中心ぢゃないよ) 上空の見晴らしは北西の若狭湾方向と東北東側が遠くまで、南西側が少しだけ見通せるが、後は全然良くない。特に北は視程ゼロレベル。

実家近所山の上からの見晴らし
実は近所の山の上の土地があるのでそこからだとどうかしら?
だいぶ開けて見えるので結構良さそう。

実家近所山の上からの上空の見晴らし
上空の見晴らしも一気に大改善。南西側は鈴鹿山脈があるので大して改善しないが、東は埼玉県境近く、西は松江とか四国半分まで範囲に入るというのは驚き。山の上にアンテナ建てればこんなに良くなるんだったら是非ともそうしたいところだが、残念ながら電気も通っていなければネットワーク回線も何も無い。ケーブル引き回すだけでもかなりの出費になりそうなので無理なのよね。ホント山の土地って使えない。無料で国に返すことができる制度とか無いかしら?

なお、この見晴らしは塵一つ無い綺麗な空というか寧ろ地表に空気の無い状態で得られるものと思われるので現実には無理だと思う。ADS-Bでも、3万フィート上空の飛行機が発信する弱い電波を600km先の無指向性アンテナで拾うのは無理だと思われる。
でも、地形による電波の飛び(遮り)の参考にはなるのよね。

ADS-B用PCBアンテナを屋根に付けてみた

実家の屋根の上にPCBアンテナを仮置きしてみた。
アンテナから受信機までのケーブルは20mを用意したが、きっかり予定のルートで通そうとすると5mほど足りなかった。
そこで、見た目は悪いが数カ所でショートカットすることで3mほど挽回し、残り2mはレシーバとPCの間のUSBケーブルで補った。つまりレシーバが予定の設置場所には置けなくなった。まぁ繋がったので良しとする。
これで受信状況を確認してみた。レシーバの熱対策はまだ行っていないのでレシーバのアルミケースをヒートシンクに乗せてケースだけ冷やした状態で実行。(ケースだけ冷やしても中は熱い筈)

アンテナを屋外に設置して試用 1
実家は関ヶ原に近い地域だが、京都のFMラジオ放送局 エフエム京都(α-STATION)の小塩山(京都市街の西側)の送信所の89.4MHz (3kW)がノイズ混じりながらも受信できている。FM受信機としてはまぁ問題ないっぽい。ただし、アンテナが1090MHz用ということもあるのか中波のAM放送は全く何も聞こえないだけでなく中波全域に電波がありそうな気配すらない状態だった。よく考えたら24-1760MHzのレシーバだったので中波が取れないのは当然だった。
確認用アプリケーションはairspy.comが提供しているSDRSharp。Airspyレシーバ用のアプリケーションだがRTL-SDRレシーバでもWindows用ドライバインストール用のZadigとSDRSharpは利用できる。

次はADS-Bの受信テスト
前回に続きxDeco.orgのModeSDeco2 (Windows用)を利用した。ダウンロードしてバッチファイル(RTL-SRDレシーバならmodesdeco2_example.bat)を自分の環境に合わせて変更するだけ。(元のバッチファイルを別名にコピーしてそれを触る)

@echo off

cmd /c modesdeco2.exe (実際は改行無し)
    --device-index 0 (実際は改行無し)
    --agc (実際は改行無し)
    --freq-correction 62 (実際は改行無し)
    --location 北緯:東経 (実際は改行無し) 
    --web 8088 (実際は改行無し)
    --google-key GoogleのMapAPIキー (実際は改行無し)
    --localtime JST

PAUSE
exit

「がとらぼ」の中の人はこんな感じにしてみた。
「北緯」「東経」の部分はアンテナの設置場所の座標にする。北緯と東経の間の : (コロン)を忘れない。
「GoogleのMapAPIキー」の部分は所有しているGoogleアカウントからGoogle MAPのAPIキーを取得(無料)してそのキーを入力する。APIキーを指定しなくても地図自体は表示されるけど警告が出るのとFor development purposes onlyという文字列が地図に沢山表示されてうっとおしい。
この例では他のアプリケーションにデータを渡さないのでアプリ連携するならオプションを追加。
バッチファイルを修正したらダブルクリックして実行する。コマンドプロンプトの小窓が開くのでそれはそのままにしてブラウザを開き、URL欄に localhost:8088 と入力するとModeSDecoの画面が開く。
周囲を飛行機が飛び回るのを暫く待つ。

アンテナを屋外に設置して試用 2
上の画面は起動後4時間ほどでメニューから[MISC]→[STATS]を選んだもの。
えっ4時間でこんだけ?

アンテナを屋外に設置して試用 3
メニューから[MISC]→[LOG]を選んだ画面。試用した限りでは起動時のログ以外は表示されなかった。

アンテナを屋外に設置して試用 4
地図の画面だが、お見せできないので起動4時間後のカバレッジというか認識された中でで遠くを飛ぶ飛行機のエリアの表示だけ残して地図は画像を加工して消している。東西でいえば約50kmで、東京でいえば、青い点(自宅)を東京駅とすれば西は立川で東は船橋くらい。青い点(自宅)が名古屋駅なら西は羽島で東は豊田市でくらい。はい、とても狭いですね。
実家の周囲の地形は北西方向は開けていて他は山が多いのだが、飛行機が飛ぶ航路は南側を東西と東側を南北が多いみたい。せっかく開けている側の飛行が少ないのが残念。
ただし、中途半端な認識分も含めれば少し遠くまでのエリアが見えてそう。おそらくアンテナケーブルが無駄に長いのでアンテナで受けた信号が減衰しているのかと。なのでLNAで増幅しないとダメっぽい。

アンテナを屋外に設置して試用 5
チャートの画面で見た距離と検知数の分布。右方向が距離(nmi=海里)で右端の17.5nmiは32.5km程度。上方向は検知数。3nmi(5.5km)が一番多いということになっているけど、そんな近くを飛ぶ機数は少なくて、南を15nmiあたりが多いのだが、その辺りを飛ぶ機の情報の殆どは中途半端にしか検知できていないようでカウントされてないっぽい。

アンテナを屋外に設置して試用 6
チャートのカバレッジパターン。北と真西以外は「白」検知無しになっているが、そっちを飛ぶ機が少ないからだと思う。

先日の周りが建物だらけで全く空が開けていない場所でアンテナを窓ガラスにガムテープでひっつけて試した時と比べると実家の屋根の上は格段に受信できている。前回はFM放送も全く受信できなかったし。
でも、アンテナケーブルが長いとやっぱり減衰してダメっぽい。AliExpressで注文した品物が揃ってBPフィルタ+LNAを取り付けてからが本番ということになりそう。

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