弱電界地域でテレビアンテナを屋根裏に


無謀な挑戦

ワンセグすら受信できやしない我が家。最寄りの中継局は直線距離にして約 6km。近い。かなり近い。ビンビンに入っておかしくない距離。しかし…中継局までの間には山があるのだ。それも一つや二つじゃない。

この地域では室内アンテナや流行りのデザインアンテナなんぞクソの役にも立ちやしない。ちゃんと屋根の上にアンテナを立てるのだ。とはいえ、20素子以上のアンテナとブースターは必須だが、ちゃんと上手に立てれば全局入る。

さて、我が家は屋根の塗装をそろそろしないとまずいのだが、アンテナや支柱支線が作業に微妙に邪魔かなと降ろしてしまった。どうせならこのまま無くしてしまいたい。そうだ、屋根裏に隠蔽しよう!!

はじめに、警告
屋根裏アンテナ計画の目論見
屋根裏の電波減衰は結構すごい
お宝ポイントとハイトパターンの罠
アンテナを改造して利得アップ?
結論
おことわりというか、警告

地デジアンテナは、本来障害物を避け、かつ地上から高い位置にスカッと設置するほど正義。(実際には反射や回折の影響でそうならない場面もあるが) アンテナを屋根裏に納めるという行為は、障害物・地上高どちらの正義にも真っ向から反する行為。うまく受信できたからといってそれが続くとは限らない。屋根に正しく立てた場合より、季節や降雪などの環境変化に弱くなるのは確実。やってみたいなと思ってもそれをよく考えて、あくまでも自己責任で。

「ブログでやってる人いたもん。屋根裏に設置してくれなきゃヤダヤダ」などと言ってアンテナ工事屋さんを困らせないように。素人の仕事と違って、業者さんは結果を保証しなければならない。今受信できても、施工後碌にもたずクレームになりそうな怪しい仕事はしたくないのだ。

怪しいことは極力 DIY で。しかしくれぐれも「ご安全に」。

目論見

こんな感じだ。うまくいったら、遥か昔にケーブルテレビ屋が施工していった建屋外周~室内のへたった配線を撤去して、屋根裏から直接引き直そうと思うが…antennaCircuit

2017/5/12 追記:

更に、地デジとスカパー!プレミアムを一本の同軸ケーブルにまとめて、スカパーチューナーを別の部屋へ移動できるようにしてみた。別記事の 地デジ・スカパー! プレミアム・海外衛星を一本の同軸ケーブルにまとめてみた で紹介しているぜ。

屋根からアンテナを降ろしてみた

これはマスプロの LS30 というアンテナ。でかい。全長 3m、重さも 3kg 近くあるのだ。しかもパラスタックといって、魚の骨一組が一般の4倍、4本の素子で構成されている。それが 28 列もある。流石に我が家近辺では大きさも受信性能も大げさなシロモノ。普通の20素子で映るのになんでこんなものを設置したか…それは、なんとなくかっこいいからw

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屋根裏に運んでみた

3m もあるアンテナを狭い屋根裏にどうやって設置するか…とりあえず、邪魔にならない場所に角材を梁の間に渡してマストを建てておいた。

動きの制限される屋根裏でなんとかアンテナを組み立て、チューナーを繋ぎ、いざ受信テスト!

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がーん…当たり前だが、屋根の上よりかなり受信レベルが低い。全然足らん。元々アンテナの地上高が 6m もなかったと思われるところから更に 2m 以上低くなっているのに加え、屋根瓦による電波の減衰も相当なものだろう。レベルは季節や天候で変動するのでどんなに最低でも 50 は欲しいのだがこの有様。

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仕方ない、期待できないが筋肉をプルプルさせながら他の中継局へもアンテナを向けてみる。内一局は垂直偏波なのでアームの金具も付け替えねばならん。とてもしんどい。筋肉痛まっしぐら。

結果は予想通り、あかん。どの局もぜんぜんあかん。お話にならない。ささやかな夢、ここに潰える。屋根の塗装が終わったらまた元通り屋根の上に設置しよう orz

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あくる日…屋根裏から分解したアンテナを降ろそうと思ったが諦めきれない。アンテナを分解したままの長さ半分の状態ならなんとか屋根裏でも気合で持って動けるので、ひーひー言いながらあちこち移動し角度を変えたりして受信ポイントを探してみると…

ここ、いけんじゃん!!

antenna07

…でもね、棟の下なんですけど…こんなところにちゃんと固定できないよ orz

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しっかり固定できないわ、反射器は下半分しか取りつけられないわでアレだが、この際受信できればなんでもよい。しかし、Eテレだけ他局より弱く、なかなかうまくいかない。なぜか。

下の表が最寄りの中継局が出している電波。Eテレ以外は 21~25 チャンネルに固まっているが、Eテレだけ 14チャンネルなのだ。他の局より周波数が外れていてハイトパターンが合いにくい模様。おまけに、ウィキペディアの中継局情報を見ると NHK は民放より ERP (出力)が低い。なぜかは知らない。教えて偉い人。

放送局チャンネル周波数 (MHz)
NHK-G24539
Eテレ (NHK-E)14479
日テレ系25545
朝日系23533
TBS系21521
フジ系22527
ハイトパターンとは…

簡単には、アンテナの高さによって受ける電波に強弱があってその山と谷の位置はチャンネル、つまり周波数によって異なる。電波の弱い地域ではアンテナの高さによって、あっちのチャンネルが映ればこっちのチャンネルが映らなくなり、全てのチャンネルをそこそこ受信できる高さと方角を探す必要があるのだが、これが結構難儀。

この記事での「チャンネル」とは…

局の電波の周波数に対応する「物理チャンネル」のことであり、テレビのリモコンキーに割り当てられる番号である「論理チャンネル」ではない。

数字だけの表より、この図を見たほうが Eテレだけ離れているのがわかりやすいかな。

antenna_spectrum

屋根裏という場所では高さ方向の調整が殆どできないので、ハイトパターンは強敵だ。Eテレは捨てようかと思ったが、試行錯誤でなんとか全局受信できた。執念の勝利!!

…と思いきや、屋根裏から出るためにアンテナから離れるとただでさえ弱い Eテレのレベルが 20台に落ちて映らなくなる orz アンテナの付近へ戻ると40台に回復する。

人間アンテナ状態じゃないか―――――――――!!!

人間アンテナ状態とは…

この記事の勝手な造語。受信している電波が弱い状態では、同軸ケーブルの位置を変える、チューナーやテレビ等の向きを変える、アンテナやケーブルに手や体を近づけるなどの些細な外的要因に影響を受け受信レベルが大きく変化してしまう。ここでは、アンテナを調整している間は導電体である人間が受信強度を補強していた。

あかん。解決する方法は…

1. ハイトパターンに対応するため、アンテナの高さを変える
2. Eテレを捨てる
3. アンテナの利得を上げて弱い電波を受信しやすくする

1. は現在の高さから上へ動かす必要があり、不可能。
2. 正直、Eテレ見ないし…というより、そもそもテレビ自体、御飯時にニュースを見るだけだし、もう何日かテレビ映らないけど全然困らないしね…いやいやいや、それでも一応全局映るように頑張ろうよ。
3. 既に最強アンテナだしねえ…うーん…更にできることは…

「3.しかねえ!! ローチャンネルの受信に特化したアンテナに改造するしかねえ!!」

このアンテナはアナログ放送時代の LS30 という型番で 13~62チャンネルを受信できるものなのだが、他に二種類あって受信対応チャンネルが違う。大きいチャンネルが受信対象外になるが、特定のチャンネル幅に特化する分、性能があがるのだ。

型番対応チャンネル
LS3013 ~ 62
LSL3013 ~ 44
LS30TMH13 ~ 36

現在、デジタル放送化された記者地域でアンテナを向ける中継局から出ている電波は 14 と 21~25 チャンネルしかない。つまり最適解は LS30TMH だ。マスプロのデータシートによると、Eテレ14 チャンネルでの LS30 と LS30TMH の利得差は約 3dB、電力比約2倍。これを大きいとみるか小さいとみるか。

なぜ最適解から一番遠い LS30 を使っているかというと、アナログ放送時代にこのアンテナを立てたから。地デジ化される前はこの地域では 27~54 チャンネルの範囲で電波が出ていた。

地上テレビ放送のチャンネルは、地域ごとにかなり細かく分かれている。この記事ではマスプロ製品を使用しているので、マスプロ電工発行の、地上デジタル放送チャンネル一覧表を紹介しておく。これを機にお住いの局のチャンネルを知っておくとよいだろう。

上の LS30/LSL30/LS30TMH はアナログ放送の終了と共に生産終了となり、現行生産品は LS306/LS306TMH になっている。LS306 は日本全国のチャンネルに対応するが、もし、お住いの地域の全ての局のチャンネルが記者地域のように 34 以下にあれば、低い周波数に感度を特化された超高性能型のLS306TMH を選ぶほうがよい。

製品型番対応チャンネル
LS146/206/30613~52
LS146/206/306TMH13~34

改造だ

さて、具体的にどうするか。電波を受信するためには周波数に合った長さの素子でアンテナを作る必要がある。多少違っても受信はできるが感度が落ちる。受信したい周波数が低ければ長く、高ければ短く。長さの異なる素子を組み合わせバランスを取ってアンテナは作られている。

あれこれ調べているうち、LS30 を LSL30 相当に改造して香港の放送の遠距離受信を安定させようと奮闘した猛者中国人を見つけた。

把Maspro LS30改造成為LSL30,更適合接収香港信号
(マスプロ LS30 を LSL30 に改造、より香港放送波の受信に特化)

内容をかいつまむアルヨ。

・中国では LSL30 の入手は非現実的。そうだ、手持ちの LS30 を改造するアル
・マスプロの図面上、LS30 と LSL30 は導波器の素子の長さが違うだけアル
・導波器の素子 28組、1組4本。計112本の長さを調整すればよいアル
・交換素子部材には、アルミより若干でも性能が上がることを期待して、φ6 のなまし銅管を採用するアル

で、導波器の固定螺子を緩め、アルミ管を引き抜きつつ既定の長さに切断した銅管を叩き込む作業をシコシコ繰り返し、完成させた模様。いやはや、凄い根性と情熱ですな。

LS30 の特性を LSL30 や LS30TMH に近づけるということは、低い周波数用に最適化するということで、つまり素子を長くしなくてはならない。上のサイトのようにパイプを適切な長さに切断し、112本も交換するのは実にしんどい。交換でなく一回り太いパイプを継ぎ足せば楽かもしれないが、だめだ。継ぎ足し部と元の素子を電気的に接続しなければならないし、太さや形状が異なると放射に問題が出てかえって性能が落ちるので一本ものでなくてはならない…らしい。

逆に LS30TMH を LS30 や LSL30 に改造する、つまり高い周波数側に特化するのであれば、素子を短くぶった切るだけなので非常に楽なのだが。

とりあえず、パイプとパイプカッターを見積もってみた。アルミで 6,000円くらい、銅で 7,000円くらいかかる。アマゾンで新品の LS306TMH (LS30TMH の後継機種)が 9,600円(当時)。まあ、改造にかかる労力を別にすれば赤字ではない。

やってみるか…と思ったが、アンテナを見ると、素子を止めている螺子がかなり錆ついて腐食していやがる。屋根から降ろす時に、マスト固定金具の蝶螺子を外すのにさえ 556 を吹き付けてハンマーで叩いて回すような有様だったのに、それよりもずっと径が細くて、蝶でない普通の山が腐ったプラス螺子とナットの組み合わせ。しかも 28本。まともに外して再度取り付けられる気が欠片ほどもしない。絶対折れる。

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改造やめ。

ここまで来たら、もう考えずさくっと LS306TMH を注文してしまえ…(で、詐欺ショップに引っかかりそうになる。顛末は別記事の詐欺ネットショップに注文してみたがで。)

次の日、口永良部島が噴火。受信レベルはブースターを接続しても NHK-G が 30~40 程度で画面や音声が乱れるレベル。問題児 Eテレに至っては全く映らない状態だったが、とりあえずニュースを見たかったので分配器までケーブルを引っぱり、各部屋に電波を送る。

あれ? 部屋のテレビでは乱れることもなく Eテレも含めて全チャンネル普通に見られるんですけど、どういうこと? 受信レベルも全チャンネルでテレビの最低推奨数値より上が出てるし。

再び屋根裏に戻りチューナーに繋ぎかえる。やっぱりレベル出ない。

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再度接続を戻し、チューナーを部屋へ持って行って繋いでみる。受信レベルが相当上がってる…なんで? どうしてこうなる? 屋根裏のテスト環境より距離はかなり長いわ、ケーブルは劣化で品質イマイチだわ、おまけに分配器の空きの終端処理もしてないわで、改善する理由がさっぱりなんだが。

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全く意味が分からない…教えて、偉い人。

頑張れば LS30 のままでいけたんじゃないのか…ショップから発送しましたメール来たから今さら断れないが…まあ、謎現象で受信レベルが良くなったとはいえ、バーがグリーンの領域までは行っておらず心もとないから、交換することで受信レベルがあがってくれればそれはそれでいいけどさ。

LS306TMH が届いたぞ

相変わらずでかい箱だ…あれ? 「UHF アンテナ」と書いてあるぞ。マスプロは「アンテナ」ではなく「テナー」と呼んでいたはずだが。それに、LS30 の頃の箱には「スカッとしたアンテナを立ててください」とか遊び心のある注意書きがあったのに、これは至って普通。いつの間にか長いものに巻かれていたのか。ちょっと寂しい。

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開梱してみる。む。LS30 時代に比べてそこかしこがコストカットされているな。ぱっと見は反射器がしょぼくなっただけにみえるが、受信部のプラボックスがちゃちくなってる。導波器の素子も、端を絞る加工がされていたのが切り落としそのままになった。金具も黄色のメッキじゃなくなっているな。

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全く考えていなかったが、点検口から屋根裏に運び込むとき、幅ぎりぎりいっぱいだった。LS30 より素子が長いからだ。新品がゴミにならなくてよかった。あぶねえあぶねえ。

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とりあえず、LS30 と入れ替えてみる。ん? まともに受信できん。LS30 より悪い。調整しようとするも、長くなった導波器の素子が柱や母屋材にぶつかってしまい全然左右に振れない。LS30 よりかなり可動域が減った。4cm 程度の差でここまで作業性が下がるとは。

この場所はだめだ。再び分解し半分の長さでひーひー言いながら受信できるポイントを探す。またかよ。何日屋根裏で筋トレしているんだ。

体力が尽きてきた。諦めかけて、LS30 ではお話にならなかったマストに取り付ける。お。調整がシビアだが、かなりいい感じに受信できるポイントがあるぞ、Eテレ以外は。Eテレは…うーん、C/N 比が悪すぎてブースターで増幅できないかも。ああ、もういいや。Eテレは謎のレベルアップ現象に期待しよう。

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これで完成!! 結局 LS30 と LS306TMH の差は体感でよくわからなかった。というのも、元々指向性が非常に鋭いアンテナを、電波が微弱な上に反射しまくるような屋根裏環境下で使っているためか、モニターなんかの機器の位置や角度を少し変えるだけでも受信レベルが15くらい平気で変動するし、人間アンテナの影響も受けまくりだ。こんな状態でいい受信ポイントが、立てたマストの位置で見つかったのはラッキーだった。まあ、位置は変わったが最終的に LS30 よりいい受信レベルにできたので、効果はあったということにしようか。

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LS30 はそのまま屋根裏で永い眠りについてもらう。御苦労であった。またいつか日の目を見るまでさようなら。

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なお、謎の受信レベルアップ現象は健在である。困ったちゃんのEテレもブースターが効く程度の C/N 比が出ているようで、他局より低いものの信号は大幅にアップしている。流石に Eテレだけは BER 0.0 をキープし続けることはできないが、ブロックが出るまでに悪化することは全くない。屋根裏にいるときは画が出るかどうかすら怪しい状態なのにな。機器が毒電波でも出してるのかな。わからん…マジで教えて偉い人。

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※上の写真はチャンネル切替直後で BER が 0.0 ではないが、数秒内に安定して 0.0 になる。

結論

弱電界地域で屋根裏にアンテナを隠蔽するのは不可能ではないものの、かなり気合と根性と運が必要だ。

課題

無謀な挑戦はなんとか成功した。これからの課題はこの状態を通年で維持できるのか、夏場の屋根裏の温度にブースターは耐えられるのか等を検証していきたいと思う。

2015/12/20 追記 ― とりあえず 2015 年の夏は耐えた。これまで何も問題なくテレビは見られている。

2016/11/22 追記 ― 今年もこれまで問題ない。屋根に雪が積もった時にどうなるか知りたいのだが、記者宅は積もるほどの雪が降ることが滅多にない地域なので、気長に待つ。

ところで…おまけ

ハイトパターンの説明のあたりに、こんな図を出しました。

antenna_spectrum

いちいちチューナーのチャンネルを切り替えて受信レベル見なくても、これを使えば全体を見渡せて仕事が捗るじゃないか!!と思ったあなた、大正解。これを使えば、リアルタイムで全チャンネルの電波の強弱も、ノイズが乗っているのかも、どの程度どの周波数帯にどんなタイミングで乗るのかも一目瞭然だ。なんで今回使わなかったのか。

・アナライザの基板がむき出し状態で、屋根裏には持っていけなかったw
・地デジの調整だからとナメてたw

この GigaSt v5 というスペクトラムアナライザは99%完成品状態のキットではあるが、箱だけは適当なものを調達して基板を納めなければならないのだ。箱もずっと前に買ってはあったのだが、穴を開けたりの加工が面倒で気が進まず、基板むき出しのまま使っていた。埃が多いうえに、身動きするのが厳しくて扱いが乱暴になりがちな屋根裏には持っていけない。

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それに、地デジの受信だからね。正確に垂直にマストを立てて、巨大なパラボラアンテナを正確に真南に向けて、正確に仰角を地球の回転軸と平行にし、更に緯度分の補正を入れてアンテナを回転させた際に東の端から西の端まで正確に赤道上空を辿れるように調整する…とか必要ないし。この辺の話は機会があったらそのうち。

よし、アンテナ調整はもう済んじゃったけど、この機会だから箱に収めるか!!

箱に穴を加工するのにドリルの刃を垂直に立てられず、2本も折ってしまったが、なんとか収めた。後は基板にプラスチックビスで足を立ててホットボンドで固定しただけ。

このアナライザは 50Ω 仕様で入出力は SMA 端子。テレビの同軸は 75Ω で F 型接栓なのだが、電波の強弱さえわかればよいので面倒なことはせず単純に変換コネクタをかまして形状だけ F 型接栓にしてある(写真手前)。左奥にある小さい基盤は USB 端子。PC と繋いで専用アプリで操作する。俺の使い方の範囲では USB 給電で間に合うので、電源端子もスイッチも LED もつけない。

antenna_gigast03

一年以上の歳月をかけて遂に完成!! 実作業時間2時間くらい。基本怠け者で…。折角完成したので、次回の記事はこれを使ったネタでいく。

antenna_gigast05

2017/1/18 追記:

屋根裏にコンセントを増設し、ブースターの電源部を屋根裏に移設した。アンテナを屋根裏に移設して一年半以上経った今頃になってなぜかというと、単純にめんどくさかった…のもあるが、それ以外に理由がある。

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それは、

地上波とスカパーと海外衛星を一本のケーブルにまとめよう実験!!

2017/5/10 追記:

ようやく重い腰を上げて、最終実験が決行された。

別記事の、地デジ・スカパー! プレミアム・海外衛星を一本の同軸ケーブルにまとめてみた で紹介しているぜ。

…なのだが、まだできておらず、今回はブースター電源部の移設のみ。電源部の右側にいくつか機器を設置する予定だ。追って報告する。

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2017/2/7 追記:

とりあえず、スカパーと地デジをまとめた。あとは、またの機会に海外衛星からのケーブルを 22KHz スイッチにつないで、海外衛星チューナーから 22KHz トーンを発信すれば OK さ!!

…と、試験をすると、地デジは問題ないがスカパーは映るチャンネルと映らないチャンネルが。

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すっかり忘れていた!!! そういえば、スカパーはチャンネルによって二つの衛星を切り替えているんだった!! そして、調べると、その切り替えには 22KHz トーンを使用しているという。

だめじゃん。計画頓挫。

とりあえず、スイッチは使えないので撤去。うーん、スカパーが 22KHz トーンを使用しているとなると、海外衛星とは線をまとめられんな…否! まだだ!! まだ終わらんよ!! 私には「腹案がある(≒望み薄)。」 それがダメなら諦めてテレビまで二本引くしかないな。嫌だけど。

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「弱電界地域でテレビアンテナを屋根裏に」への2件のフィードバック

    1. ふじ様

      ありがとうございます。
      是非トライを…と気楽にお誘いできる内容ではありませんが、気が向いたら是非。

      一度だけ去年の夏にブロックノイズが出たことがありましたが、原因が屋根裏設置にあるのかはわからずじまい。
      それ以外は全く問題なくこれまで過ごせています。
      が、去年も雪が降らなかったので、降雪時の検証がまだできていない…。

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