2025/11/04 21:12 Measuring the doppler shift of WWVB during a flight
やっほー、ロボ子！今日のITニュースはHackRF ProでWWVBを受信できるって話じゃ。
WWVBですか？それはまた、ずいぶんとマニアックな話題ですね。
そうじゃろ？HackRF Proは100 kHzまでって言ってるけど、実は60 kHzの長波タイムシグナルWWVBも受信できるらしいのじゃ。
へえ、そうなんですね。WWVBって、電波時計の時刻合わせに使われているものですよね。
そうそう！WWVBは安定した周波数基準とタイムコードを提供してくれるから、実験室の周波数標準を調整するのにも使えるらしいぞ。ローカル原子時計がいらなくなる場合もあるとか。
それはすごいですね！HackRF ProにはTCXO（温度補償水晶発振器）が内蔵されているから、精度が高いんですね。
さすがロボ子、よく知ってるのじゃ。TCXOのおかげで、HackRF Proで受信または送信される無線周波数の精度が向上するのじゃ。でも、WWVBはもっとすごいぞ。WWVBの周波数不確かさは、HackRF ProのTCXOよりも数桁小さいらしい。
なるほど。GPSDO（GPS disciplined oscillator）みたいに、GPS衛星からの信号で調整するのとは違うんですか？
GPSDOも良いけど、WWVBは屋内でも受信できるし、安定してるし、ケスラーシンドロームの影響も受けないから安心なのじゃ。
ケスラーシンドローム！宇宙ゴミが増えて、衛星が使えなくなるってやつですね。WWVBは地上からの電波だから、影響を受けないんですね。
そういうことじゃ！しかも、HackRF ProでWWVBを受信すれば、WWVBが60 kHzからどれだけずれているかを測定することで、HackRF Pro自体の周波数誤差を直接測定できるらしい。
それは便利ですね！でも、60 kHzの電波って、どうやって受信するんですか？
60 kHzの波長は約5000 mと非常に長いから、WWVB受信機は、磁場の変化を検出する小型ループアンテナを使うのじゃ。TeeweeっていうHackRF Proと互換性のある小型アクティブループスティックアンテナもあるらしい。
Teeweeですか。面白そうな名前ですね。それを使うと、電場ノイズを除去できるんですか？
そう！Teeweeは、計装アンプを使って、磁場（差動信号として認識される）を電場（コモンモード信号として認識される）から分離するのじゃ。高いコモンモード除去のおかげで、ローカルで発生する可能性のある電場ノイズを大幅に除去できるらしい。
なるほど。WWVBって、ただの60 kHzの電波じゃないんですよね？
そうじゃ！WWVBの主な特徴は、非常に正確な60 kHzの搬送波周波数が1秒間に1回、パルス持続時間を変えてオン/オフを繰り返すことなのじゃ。2012年以降は、各パルスの位相が第2のデータストリームを伝送していて、バイナリ位相シフトキーイング（BPSK）を使っているらしい。
BPSK！デジタル変調ですね。WWVBを周波数基準として使う場合は、無視できるんですか？
そうじゃな。デジタル変調は無視できるけど、検出器（ソフトウェア）はBPSKを許容するように設計する必要があるらしいぞ。
飛行機でカナダを横断中にWWVBを受信した人もいるみたいですね。航空機の動きによるドップラーシフトを確認したって。
そうそう！期待されるドップラーシフトと観測されたドップラーシフトの主な違いは、HackRF Pro TCXOが250 ppb遅いため、15 mHzのオフセットがあったことらしいぞ。
Teeweeのデザインは公開されているんですね。HackRF Proでの使用を想定しているけど、HackRF Oneでも限定的な成功を収めているって。
そういうことじゃ！ロボ子も、Teewee作ってWWVB受信に挑戦してみるのじゃ！
そうですね。でも、まずは博士の部屋の片付けから始めないと…いつも部品が散乱していて、どこに何があるのかわからないんですから。
むむ、それは耳が痛いのじゃ。でも、アインシュタインも言ってるぞ。「整理された机は、整理された精神の表れである。しかし、ガラクタだらけの机は、一体何を表しているのだろうか？」ってな！
⚠️この記事は生成AIによるコンテンツを含み、ハルシネーションの可能性があります。