Mobile phone repeater with NO POWER SUPPLY

Unfortunately this text is in Japanese only.
 
無電源電波中継装置(レピータ)製作の妄想　PART-1


仮想課題：屋久島　荒川／淀川登山口、白谷雲水峡などで携帯電話が使えると便利か？


今年のG/Wに屋久島の沢で雨のため予定より１日早く下山したがタクシーの予約は明日...
タクシー会社に連絡したいが携帯は圏外...ふと妄想癖が(^_^;


趣味の一つ無線と電子工作。
最近の妄想の一つがコレ。障害物で電波が届かず通じないエリアで携帯電話を使える様に実験をしよう！という話。
１０年以上前にやってた無線ＬＡＮ実験の一部を携帯電話版にしたもの。


因みに屋久島の稜線などで通話圏内になるのは種子島の電波を拾ってるという話を良く聞くが、本当かどうかの検証も必要だ。話が正しければ荒川登山口だと種子島も見えるのは尾立岳、前岳あたり？　太忠岳の天柱石の上がベストロケーションか(^^;


通常の中継器は受信機と送信機の組み合わせで中継するもの。コレは技適が必要だし、キャリア(ドコモ、Au、ソフバンなどの電気通信事業者)しか法的に設置はできない。
総務省も違法販売や使用者に向けて取り締まりや違法性周知をアピール　[詳しくはこちら]
実装面では山岳地帯で電源の供給をどうするかの課題も。


で、一番単純な発想は「マイクロ波反射板」。これは長方形10m四方程度のドでかい金属の板で電波を鏡と同じ様に反射させて障害物を回避するシロモノ。これは各地に設置されていて[実際の画像はこちら]。


ただし、携帯電話の波長はマイクロ波よりも１ケタ低い。波長が長い⇒大きな反射板が必要...となり100m四方の金属板となり理論はともかくとして物理的な問題がある。


そこでアマチュアの考えそうな事。
基地局と携帯電話使用地点の２点に対して見通しがある場所に、方向の異なる２本のアンテナを「直結」して中継できるか？！というもの。


似たようなモノが同じ論理で特許の申請もある。※特許審決で「本件審判の請求は、成り立たない」ともあるが...建屋内無電源電波中継器 [特許内容]。


んな事、可能なのかって？
稜線で携帯電話が十分につながる電界強度がある場合、携帯電話に使用されているチップアンテナの類のゲインは0dBi以下とかじゃあないのか。とすればハイゲインアンテナで中継すれば...


理論上の仮定。

• 携帯電話のアンテナ利得を0dBiとする。
• 20dBiの２本のアンテナを低損失のケーブルで直結したとする。
• 基地局と反対のアンテナからの電波がすべて携帯電話に供給されれば+20dB...100倍の電界強度が携帯電話の送受信部に得られる？
• 実際は直結ではなく空中に放射してから受信する訳だから、中継器と携帯電話間の空間電播損出を差し引く事になるが...
  

頭が悪いので計算できない悲しい現実(T_T仕方ないので実験によって帰納的解を得るしかない(^_^;


とりあえず中継用アンテナの設計♪
中継用アンテナの種類は何にするか。携帯電話の周波数は2GHz帯として。
2GHzって、八木(宇田)とパラボラのどちらか微妙な周波数(波長)なのよねぇ～。
お馴染みのBS/CS放送などみたく10GHz超えだとパラボラで決定なのだが。だって八木だとエレメントが短すぎて精度の問題上、大雑把な性格なワタシには製作向いてないし、パラボラだとDishを除けば後はラジエターだけだし、ラジエター替えれば他の周波数で使えるし。


先ずは机上でシミュレーション。設置の問題を考慮してパラボラは直径 50cm,八木はアレイ長 2m以下の条件で。

40ele八木 by MMANA.exe

MMANAというフリーソフトで40エレメントのK1FO設計のアンテナをシミュレーションさせた結果。
2m強のアレイ長で約20dBi程度。

円形パラボラの計算結果(理論値)

webで拾ってきた計算式を元に、表計算ソフトで計算させた直径50cmの円形パラボラアンテナの利得。
約18dBi。




 パラボラをメッシュタイプにしても山岳地帯なら風も強いだろうから、この周波数位までは八木アンテナか...


 さて、理論は整理したので後は実験実践あるのみだが若干の問題が。

• 住んでる所に携帯電話圏外の場所が少ない。山手に行けば有るが麓はバリ３なので実験辛い。
• アンテナは通信素子として回路の一部とみなされて無電源でも違法性を問われる可能性を残す。じゃあマイクロ波反射板の様に金属の板を持ってウロウロするだけで違法となるか...グレーゾーンとなる。

幸いアマチュア無線の従事者免許も局免も所持してるので、実験は430MHz / 1.2GHzあたりのHAMバンドで行う事になるか。今日のところはこの辺で。ちなみにこの妄想、PART-２以降が有るかははなはだ疑問だ...
だって妄想多すぎ！　OFDMの遠距離伝送実験や1.2GHzのリピーター用デュプレクサの製作なんて２、３年寝かせてるし。一日４８時間は欲しいよね♪
to be continued ?