難航するJJY電界強度時間変化の測定

「JJYの電界強度の時間変化に見る電離層の秘密」ではシンクロダイン検波の出力を時定数50秒程度のLPFを通してからADコンバーターで電圧を測定するということをやっています。つまりあんまり短時間での変化を知ることができません。

そこで時間分解能を上げようとしたのですが悪戦苦闘しています。もう記事にしたら10個分くらいいろいろやったのですがなかなか納得できる結果が得られません。

測定結果の一例（2016年1月4日、20秒ごとの測定）


今回はPIC18F26K22とADコンバータMCP3425を使った次のような測定方法を採っています。

　　1. GPS受信モジュールの1PPS出力で毎秒割り込みをかけます。
　　2. 割り込み後40msウェイトします。
　　3. 120ms間に30回電圧を測定します。
　　4.電圧測定30回の測定結果を平均したものをその時刻（秒）の電圧（電界強度）とします。
　　5. N秒ごとの測定のときはさらにN秒間の測定結果を平均します。

最初はJJYの秒信号で割り込みをかけようとしたのですが、確実に割り込みを掛けるのが意外と難しかったのでGPSを使うことにしました。この方法はJJYの信号が毎秒送出されない場合__つまりJJYコールサインの送出時__には正しく測定することができませんが、コールサイン送出は30分に1回10秒だけですし毎時15分40秒からと45分40秒からということはわかっているのでその部分のデータを削除すすればいいはずです。

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全体的な傾向はとらえられているとおもうのですが、かなり“荒れて”います。

比較的電界強度が安定していると思われる日中12時～13時の変化です。

12.25（12時15分）過ぎと12.75（12時45分）過ぎに落ち込んでいるところがありますが、これは上に書いたようにJJYコールサインの送出が行われているところです。これは正しく測定できないことはじめからわかっているところです。

問題は12時20分から12時40分の間で1分周期の規則的な電圧の変動が見られます。気象現象に似た電離層での反射がこれほど規則的な変化をするとは思えないので人工的な雑音か測定に使っているプログラムの問題のように思えます。

早朝03時～04時の変化です。


これもまた同じような現象が見られます。調べてみると毎時20分～40分に同じ変化が起きているようです。
こういうときは原因を追究するのが先だと思いますが、異常(?)と思われるデータは規則的に発生しているのでグラフを作るとき上で調べた発生条件に該当する時刻のデータを削除してみました。



少しまともな結果になったような気がします。

電界強度の変化が激しい朝の6時から9時までのグラフです。


7時から15分間くらい、8時30分から15分間くらいはちょっとおかしいような気がします。ただ現時点でこの変化が測定装置あるいは測定環境の問題なのか実際の電界強度の変化なのか判断するのは難しいと思います。

03時～06時のところにも“荒れた”ところがあります。


こちらは“自然現象”のように見えるのですが....

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関連

　　「JJY受信機/電波時計の製作記事を集めてみた」
　　　　（ググッて集めたJJY受信機電波時計の製作記事集）

　　「JJY受信機で作る高精度発振器と時刻標準 - はじめに」

　　時刻
　　「時刻標準について」
　　「GPS受信モジュールあれこれ」

　　標準電波JJYの仕様
　　「JJYの報時信号の送出方法」
　　「JJYの秒信号の送出方法についてNICTに聞いてみた」
　　「標準電波JJY - 変調波振幅の「最大100%、最小10%」の意味」
　　　　旧記事
　　　　「JJYの受信法」
　　　　「JJYを受信したい（要旨）」
　　　　参考
　　　　　　「NICT 情報通信研究機構 - 電磁波計測研究所 - 時空標準研究室
　　　　　　　　　　　 - 日本標準時グループ 」

　　JJYの運用
　　「標準電波・長波JJYが停波するとき」
　　　　参考
　　　　「NICT 情報通信研究機構 - 日本標準時グループ 標準電波運用状況」

　　長波JJYの性質（電界強度等）
　　「JJYの電界強度と受信機の必要利得（増幅率）」
　　「難航するJJY電界強度時間変化の測定」
　　「標準電波JJYの電界強度の時間変化 - 電波時計をいつ合わせたらいいか」
　　「標準電波JJYの電界強度の時間変化を測ってみた(1)」

　　「JJY搬送波の周波数をGPS/1PPSで測ってみた」
　　「JJYの40kHzの電波をボイスレコーダーに録音してみた」

　　「JJY受信機を作る - すでに40kHzのキャリア（連続波）を検出できてるっぽい」
　　「JJY受信機を作る - JJYの電波がつかめた！」

　　参考
　　　　　「NICT 情報通信研究機構 - 日本標準時グループ  -  標準電波に関するQ&A」
　　　　　「NICT - 日本標準時グループ - 長波標準電波の電界強度予測値」
　　　　　「NICT - 日本標準時グループ　- 長波標準周波数（JJY)小金井本部　受信データ 」
　　　　　「NICT - 日本標準時グループ  - ライブラリー他 - Field Strength Pro Ver1.0」

　　アンテナ・プリアンプ
　　「JJY受信機を作る - バーアンテナとその特性」
　　「JJY受信機を作る - アンテナとプリアンプ」
　　　　参考
　　　　「RFワールド - ラジオで学ぶ電子回路
　　　　　　　　 - 第1部 ラジオのための基礎 第1章 ラジオの電波 」

　　クリスタルフィルター
　　「クリスタルフィルターの効果を目と耳で確かめる - JJY受信機を作る」
　　「JJY受信用40kHzクリスタルフィルタのその後」
　　「JJY受信機を作る - 40kHz/60kHzクリスタルフィルターの功罪」
　　「JJY受信機/電波時計用クリスタルフィルターの設計」

　　状態変数型フィルタ
　　「JJY受信機を作る - 状態変数型フィルタの周波数特性」
　　　　参考
　　　　「群馬大学 KobaLab@JP - 発振を利用したアナログフィルタの テスト・調整 」

　　PLL・周波数標準
　　「高精度発振器をGPS受信モジュールとPLLで作る - はじめに」
　　「標準電波にVCTCXO・VM39S5GをPLLで同期してみた - 長波JJY受信機の製作」
　　「高精度発振器の作成に向けて - VCTCXO・VM39S5GをPLLでJJYにロックする」
　　「JJYに同期した高精度発振器用PLLの過渡特性」

　　プロダクト検波・シンクロダイン検波
　　「シンクロダイン検波によるJJY秒信号の取得 - GPSとの比較」
　　「平衡変調器で直流をボイスレコーダーに記録する - JJY・GPSの秒信号」
　　「JJY受信機(シンクロダイン検波)とGPSとの比較のその後と平衡変調器の作成」
　　「JJY秒信号のシンクロダイン検波による取得の試み」
　　「音で聴くJJY - プロダクト検波による復調」
　　「四象限アナログ乗算器(マルチプライヤー)EL4083の使い方 - 1」　（アナログ乗算器）
　　　　参考
　　　　「JR7CWK - 長波JJY受信機の制作」

　　電波時計モジュール
　　「JJYを受信する（訂正あり）」
　　「電波時計モジュールを使ってみた（１）」
　　「電波時計モジュールを使ってみた（２）」
　　「電波時計モジュールが「使えない」理由」