SDRハム三昧リタイヤした後の再就職組ですが、ハム(アマチュア無線)活動を再開しました。趣味で得た情報を公開します。各記事はカテゴリ毎にまとめられています。カテゴリ記事全体を表示したい場合、各記事のトップにあるカテゴリ名もしくは、右側カテゴリ欄のカテゴリ名をクリックして下さい。古い記事も必要により更新しています。結果が逆転している場合もあります。100Wリニアアンプカテゴリ<SDR>ダイレクトコンバージョン式SDRトランシーバーが完成しましたが、このトランシーバーに内蔵されているRFパワーアンプは10W出力です。昨今のコンディションでは、QSOのチャンスもかなり低くなりますので、ストレスが生じない、100W出力まで増幅するリニアアンプを作る事にします。上の写真は以前50WのAM送信機を作った時の放熱板にマウントしたリニアアンプです。AM50W出力アンプのピーク出力は200W有り、今回はSSBでピーク出力100Wですから、余裕で行けるだろうと踏んでトライします。強制空冷ができていませんので、1mW入力で60mW出力が得られる事を確認しただけですが、ちゃんとAB級で動作していることは確認済みです。FET、SKI10531のプッシュプルで、将来200Wに対応できるように、基板は2パラ-プッシュプルに設計していますが、現在はシングルプッシュプルとなっています。このサンケンのFETは、秋月にて、1石40円で売っている電源用で、入力容量が1530PFくらいあるにも関わらず、30MHzくらいまでスイッチング可能、Rdsが35mオーム位と、定電圧、高出力を狙うには、都合の良いスペックをもっています。7MHz_100W_PA.pdfをダウンロード回路図では、電源やバイアス回路、ファンドライブ回路の方が複雑になっていますが、リニアアンプ部は、簡単そのものです。このRF入力端子から見たSWRは1.5以下です。ファンを回しながら、検討する必要から、今回もジャンク測定器を入手し、ちゃんとケースに収めます。用意したケースは、KEYENCEのマイクロスコープコントローラーです。医療機器だけあって、シャーシがステンレスでできており、そのため、ステンレス用ドリルまで購入して工作する必要がありました。真ん中で白く光っているのは、ブリキで作成した7MHzのLPFです。すべてのユニットを並べたら隙間だらけです。この隙間は将来200WまでQROするためにとっておきます。電源電圧を24Vにして、動作テストを行うと。5WまではOKでしたが、それ以上に出力を上げると発振してしまい、FETが死んでしまいます。対策をしようとしましたが、その前に、SDRトランシーバーの、LO漏れやIQバランスが経時変化で、使いものにならなくなるという問題が発見され、このリニアアンプの制作は一旦休止することになりました。(土)ダイレクトコンバージョン式SDR完成(送信部)カテゴリ<SDR>前回までに、各基板を組み立て、動作確認と、ソフトのデバッグも一通り完了しましたので、次はリニアアンプを含めた送信ユニットの動作確認と調整です。送信用のDC/DCにリニアアンプをつないで、いざ送信状態にすると、電源電圧が1Vくらいまで落ちてしまいます。無負荷の場合、13Vくらいをキープしていますが、負荷がかかったとたん、電圧が落ちます。配線ミスかと、電源基板をひっくり返して調べてみましたが、異常は有りません。困り果て、このDC/DCの仕様書を読み直すと、DC/DCの入力部には390uF以上、出力部には、780uF以上の電解コンデンサを付けろとあります。今までは0.1uFしか入っていませんでしたので、まず出力端に1800uFを追加しました。この追加で正常に動きだしましたが、まだ入力部には0.1uFしか入っていません。手持ちの電解コンデンサでサイズの小さなコンデンサは50V47uFしかなく、やむなくこれのみを追加して様子を見る事にしました。5W15分間くらいの連続送信でもOKのようです。SDR-TRX_POWER2.pdfをダウンロード電源が正常になって、最初に見たのは、キャリア漏れとUSBイメージの漏れです。LOとTUNEのOffsetを8KHzとしてトライします。左のスペクトルは700Hzの信号で変調した時のスプリアスです。キャリア漏れ調整用のVRを多回転タイプに変更したのが効いて、-47dBくらいに苦労せずに落とす事ができました。VRの調整が楽になったので、逆に60Pのトリーマーの調整がクリチカルに感じられます。USBのイメージ信号も、-53dBくらいまで落とせました。ここは、もう少し根気を入れて調整すると-60dBも可能かも知れません。この状態でOffset周波数をゼロとして、音声をTS930でモニターして見ました。音質的には、かなり低音が伸びた音ですが、歪感はほとんど有りません。歪感が無い為、かなり柔らかい音質になっており、逆に了解度を落としているような気がします。AIRしたとき、意見を聞き、MICの周波数特性を調整する事にします。スプリアスデータが以下の4枚です。測定に際し、ATTが入っていますので、絶対レベルは無視して下さい。左上が、スパン200KHz、右上がスパン1MHz、左下がスパン10MHz、右下がスパン50MHzです。余計なスプリアスは皆無で、第2高調波の14MHzも-58dB以下、3次以降はノイズレベルに収まっています。電源トランスと整流回路は、2A負荷時のDC電圧が、24Vくらいありますので、ファイナルとそのドライバーの電源のみを、レギュレーションを確保できる18Vまで上げました。ファイナルのトランスの2次側ワイヤーをAWG24からAWG18に変更しました。その状態でも出力は7Wくらいしかでませんが、アイドル電流を1.7Aまで増やすと12Wの出力がでます。アイドル電流1.7Aは多すぎます。ここまでアイドル電流を上げる必要があるのは、プッシュプル用のIRFI510のゲート電圧がバラツキ、両方同じバイアス電圧では、どちらかのFETにまともにアイドル電流が流れていないことになります。この対策の為、ゲートバイアス調整回路を独立させ、FETのバラツキに合わせて、個別に調整出来るように回路変更しました。上が、その変更後のパワーアンプです。バイアス調整用半固定を2個にし、1石当たり400mA、2石で800mA流れる様にしたとき、出力10Wとなりました。TSSへ申請し、途中、IRFI510の仕様書を送れというコメントが付きましたが、1週間で認定を受ける事が出来ました。1週間後に総通での審査が終了し、この増設は承認されました。AIRにトライする事にします。12月の午後7時ごろ、珍しく6エリアの局が1局だけ聞こえますので、試しにコールしてみました。QSOが成功しました。7200KHz以上の放送電波が混信します。いう理屈で混信するのか判りませんが、LOの周波数付近だけで混信し、offsetを設けた場合、混信しません。いうメカニズムで混信が起こるのか今後の課題となりました。チューニングの為、周波数を変更する度にミューティングがかかる問題ですが、周波数可変のステップを1KHzにして、我慢する事にしました。最近のリグの周波数がDDS制御となり、7MHzの場合、ほとんどの局がキャリア周波数をKHz単位で設定し、交信していますので、1KHzスパンの可変でも問題ないようです。スパンを100Hzに切り替える事ができますので、SSBの場合、ほぼ全ての周波数で運用は可能です。ワッチだけしている時の選局操作性は良く有りませんので、この場合は、LOとTUNEのシンクロを解除して、PC側のバンドスコープを見ながら、マウスで選局する事にしています。SDR-TRX_RF_POWER2.pdfをダウンロード電源供給回路に有った、FETによるスイッチング回路は廃止しました。送信ON時の電源はDC/DCを直接スタンバイ信号で制御する事にしましたので、不要になった為です。ファイナルのFETのゲートバイアス用に追加したR1,R2の抵抗は、手持ちの関係で2.4KΩにしたもので、ここは、1kΩから10KΩくらいの適当な抵抗でもOKと思います。ドライバー段の直流動作ポイントが最適になるように、ベース抵抗を半固定抵抗に変えてあります。TSSの認定時に提出したブロックダイアグラムを添付します。5_sdr_trx_block.pdfをダウンロードこのブロック図の中で、サウンドカードとして囲まれたブロックは、実際にHDSDRが、このようになっているのかは確かめていません。サウンドカードにアナログのマイク入力を加えると、サウンドカードの出力から約0.3秒遅れて、ベースバンドのI信号とQ信号が出てくる事実を元に、原理的に実現できるブロックを示したもので、ここは、入力と出力の関係が合っておれば、どんなブロック図でもOKと考え提出したものです。TSSも総通もこれで承認していただきました。set周波数がゼロになった場合の2信号特性を比較しました。8KHz、右が0KHzです。ゼロの場合、かなり歪んでいます。右の波形は左より歪んでいますが、USB漏れ-25dBより、かなりマシな波形をしております。8KHzでUSB漏れを-50dB以上に調整した場合、右は同じUSB漏れで、Offsetを0KHzとした場合です。左側に有った-43dBくらいのスプリアスは右側では、完全に消えています。これらの結果から、SSBの変調音に歪が生じますが、ゼロオフセットで運用した方が良いという結論です。この様な結論になる条件として、IQバランスやキャリア漏れが重要になりますが、アナログ回路の宿命として、バンドを変えると、いずれも、調整をやり直さなければなりません。アナログ式のダイレクトコンバージョントランシーバーに、マルチバンド対応を要求するのは、無理がありそうです。バンドを切り替える都度、バランス調整をやり直さなければなりません。QSOも成功しましたが、出力10Wで、昨今のコンディションでは、安定したQSOは望めませんので、このトランシーバーの後に追加するリニアアンプを作る事にします。リニアアンプを作り始め、1月下旬には、このSDRトランシーバーを接続して、動作テストするところまで来ました。ところが、前回の調整から、約3週間過ぎてみると、キャリア漏れが-20dBくらいまで悪化していました。経時変化がかなり大きく、ここで、再度、キャリア漏れを最小に調整すると、IQバランスがくずれますので、IQバランスも再調整が必要となります。最大のドリフト要因は、DCバイアスのずれで、半固定抵抗を再調整しなければなりません。トリーマーも半固定VRほどでは無いにしろ、再調整が必要です。結局、このトランシーバーは、使う前に必ず、LO漏れとIQバランスを再調整しないと、使えないものであることがわかりました。リニアアンプも半分はできましたが、100Wで送り出すほどのSSB信号の完成度はなく、リニアの制作は中止しました。その代わり、継時変化の少ない直交変調器に関する情報を探す事にします。VFOを含め、主要な各ブロックができましたので、これを、使用可能なトランシーバーにまとめる作業です。ケースは、ヤフオクで落札したパナソニックの周波数カウンターで、その中身を取り去り、新にSDRのトランシーバーを組み込みます。ケースを採寸し、JWCADで図面化し、改造内容や、新に作る部材を検討します。元が周波数カウンターでしたので、周波数を表示するLEDが8個並んだ表示部がありました。ここにLCDの窓が収まるようにデザインを決め、右端の入力端子エリアはスピーカーを取り付ける為、穴をいっぱい開け、付属していたレベルメーターは、目盛板を書き換えて、電源の電流計に変更します。今回は電源を内臓させます。受信用は3端子レギュレーターによる12V、送信側はDC/DCコンバーターによる14Vとして、新規に作りました。基板はエッチングではなく、アクリルカッターで銅箔を切り出した手作りです。144mmの基板に収まりました。パワーアンプ部は、ちょうど、アルミの仕切り板がありましたので、その板をシールド板として、LPFやアンテナリレーを組み込みました。アンプはオープン状態ですが、回り込み等が発生するようなら、シールドを考える事にします。一応、全部のユニットをまとめたものが下のショットで、送信用のサウンドカードやUSBハブも内臓させます。パネルも、プリンターで印刷したクラフト紙を張り付けて、なんとかサマになりました。各ユニットの結線を行うに際し、一部コネクターの変更を実施し、以下の回路図のごとく修正しました。SDR-TRX_POWER1.pdfをダウンロードこの電源は、送信用DC/DCが動作せず、次の記事で回路変更を実施しました。SDR-TRX_RF_POWER1.pdfをダウンロードとりあえず、受信部の動作確認ができました。VFO側からHDSDR側のTUNEやLO周波数を可変できるのですが、周波数を可変すると、一瞬ミューティングがかかり、今どの周波数を可変しているのか判らなくなります。通常のトランシーバーのように、SSBの音調が連続的に変化して、ゼロインできる感覚が有りません。慣れたらOKなのか、しばらく様子を見る事にします。配線が入り乱れていましたので、線処理をしていたところ、FT234XにマウントされているUSBソケットが銅箔ごとはぎ取られてしまいました。SMT部品は、こういう機械的な強度を全く考慮していなく、気を付けないと、あっと言う間に壊れてしまいます。事で、組み立てを完して、さあ、これから、送信機能を実用レベルになるように調整しようと、考えていましたが、ガックリです。ソケットを元の状態に戻すのは不可能でしたので、USBコネクターの各端子にUSBケーブルを直付けする事にしました。端子間ピッチが0.5mmですので、そこにケーブルをハンダ付するのは、大変で、10倍ルーぺで何度も確認しながら約2時間の作業で、なんとか動作するようになりました。LO漏れをキャンセルする半固定抵抗はクリチカル過ぎて、なかなか最適値に調整する事が出来ませんでしたので、同じ5KΩの多回転タイプに変更しました。これで、キャリア漏れを最少にする為の調整が楽になる事を期待したいと思います。トランシーバー化するに当たり、追加したRIT機能や、10MHzを送信モードにして10MHz標準電波でゼロビートを取り、DDSの発振周波数を校正する機能も追加しました。校正したデータはEEPROMに記憶されます。バグがあるかも知れませんが、とりあえずはソフトも完成です。7MHz_TRX_for_HDSDR-1.cをダウンロード使っているPCが8年前のモデルで、スイッチON後、なかなかアプリが動作する状態になりません。OSの更新が行われる度に遅くなるような気がします。電源ONしてからHDSDRが動作するようになるまで5分かかっていました。10に変更しましたので、快適に操作できるようになりました。ロータリーエンコーダーのチャタリングにより、周波数可変が数ステップ飛ぶというバグがありましたので、対策を実施しました。対策と言っても、エンコーダーからの割り込みが有り、処理を完了した後、2ミリ秒間次の割り込みを禁止したものですが、問題なく動作しています。IDEやXC8,XC16も最新バージョンをインストールしました。おかげで、トラブルは全くなしです。電源基板を組み立てる時、ハンダのタッチ部分を修復する為に、ハンダ吸い取り編線を部品箱から探しだし、いざ使おうとすると、フラックスが全くしみこんでいない、ただの編線でした。2個買ったのに、2個とも同じです。どこから買ったのか忘れましたが、多分、何に使うか判らない業者が、コピー品を作り、安く売り込んだのでしょうが、それを、売っている販売会社も使い方をしらないのでしょうね。仕方がないので、フラックスのビンの中に編線を押し込み、フラックスをしみこませた後、半日、日光で乾燥させて自作しました。さあ、次はいよいよ、送信部の調整です。ダイレクトコンバージョン式SDR完成(送信部)へ続く。DDSは、Si5351Aを使います。これを制御するマイコンは、手持ちしていたPIC18F14K50という8bit品です。7MHzDDSi5351-0.pdfをダウンロードHDSDRを制御する必要から、RS232Cのインターフェース付で、CATコントロールが出来るようにハードを構成しますが、まずは、DDSの部分だけの開発になります。左が、主要部品を実装した基板です。3.3Vとマッチしません。そこで、3.3V/5Vの変換ICを入れてあります。その為、変換基板が大きく、かなりの面積をこれが占有してしまいました。10Pの変換基板と25MHzのクリスタルのみ購入し、マウントにトライしましたが、クリスタルがあまりにも小さくて、ハンダ付け作業が、まともにできません。作業中にピンセットではさみそこない、どこかへ飛んで行ったりし、最初から秋月で販売している基板マウント済みのユニットを買うべきだったと反省しています。バラで買ってしまったものを、そのまま廃棄する訳にもいかず、以下の対策でなんとかDDSが動作するようになりました。厚みのある両面テープを小さく切ってクリスタルを基板に貼り付け動かないようにしておき、極細の銅線で、右の写真のように配線しました。この状態にするまで2時間くらいかかっています。動作確認は通電状態で、クリスタルが発振しているかをオシロで確かめました。このDDS用のソースプログラムはこちらからいただきました。PICマイコンの品種が違いますので、レジスターの設定は異なりますが、それ以外は、無修整で動いています。TKS)使用しています、Si5351Aのクリスタル周波数が正確に25MHzでは有りませんので、そこは、実際に発振した周波数に補正します。周波数設定を7100000Hzにして、Si5351Aから実際に出力された周波数は7099KHz台でしたので、この7099K台の数値を7100000で割り算した係数を25MHzの数値に掛け算して、プログラムの中で定義したDDS周波数は24999395Hzとなりました。ここでもTCXOの周波数カウターは、大いに役立ちます。右がDDSの指定周波数、左が、SDRのLO用に4倍した周波数で、5Hzの誤差となっています。見ての通り、周波数カウンターに、白い雲が表示されるようになり、その面積が次第に拡大しています。同時にコントラストも薄くなってきましたので、この周波数カウンター用LCDは、またも交換する羽目になりました。aitendoで買った安いLCDは、これで2個続けてNGとなりました。久しぶりにXC8を使う為に、最新バージョン2.1をインストールしました。ところが、割り込みの記述でエラーが出て、1時立ち往生しましたが、インターネットで情報を探し出し、なんとか切り抜ける事はできました。PCにターミナルソフトをインストールして、このVFOとPC間をRS232CタイプのCOMポート経由で通信するPICのソフトを、XC8を使い開発始めましたが、PIC18用の専用ライブラリは、最近のXC8では機能しなくなり、USART機能を一から構築する事になりました。受信が出来るようになったけど、送信ができないと、1週間以上悩んだあげく判った事は、ADM3202の送信入力ピンがGNDにショートしていた事によります。使用したSUB9pin用変換基板の配線誤りでした。VFOとPC間の通信が出来るようになりましたので、いよいよVFOとHDSDRとの通信です。HDSDR」のダイアログに表示されるCAT通信に関する説明です。CATフル対応ではないですが、VFO側から周波数と送信受信の切り替え、それにモードの変更をKENWOODのCATプロトコルで制御できるという説明です。KENWOODのCATコマンド体系は公開されていますので、そのプロトコルで通信が出来るようにPICのソフトを組みますと、VFO側から、周波数や送受信の切り替えが出来るようになりました。ここまで実現するのに、2週間くらいかかっています。VFO側から操作して、HDSDRを使った送信機能をいじりまわした結果、LO周波数とTUNE周波数に一定のオフセット周波数を持たせたまま周波数コントロールが出来ること。オフセット周波数をマニュアルで設定できる事もわかりました。以下HDSDR側の設定です。onlyに設定し、CTSやDCD端子を使ったPTT操作は中止しました。この設定により、送受信の切り替えは、VFO側からと、HDSDR側からいずれも可能になります。Offset」を開くと、上のようなダイアログが現れますので、そこにオフセット周波数をHz単位で書き込みます。この数値は+/-表記ができ、上の例ではLOに対してTUNE周波数が10KHz高くなる事を意味します。HDSDRの機能は使いませんが、間違ってこの機能の設定を行った場合、後で、設定を取り消しても、取り消しが出来ません。送信と受信を切り替える都度、DDEが設定されていない、もしくはターゲットが接続されていないなどのコーションが出て、このコーションのダイアログを削除しないと、送受信が切り替わらなくなります。もどすしか方法が有りません。settingsをクリックします。HDSDRの説明ではLOとTUNEの周波数は、10KHzのオフセット周波数でデフォルト設定されていますが、直交変調回路の検討のなかで問題にしたように、日本国内でのスプリアス規制に合致しなくなる可能性がありますので、8KHz以下のオフセット周波数に留めるべきでしょう。今回のトランシーバーはAMもCWもモードとして設定しないので、オフセット周波数0でも問題は起こらないと考えています。この条件は、トランシーバーとして完成した時点で再検討する事にします。上が、いままでの回路全体です。トランシーバーを構成する上で、HDSDR側だけオフセット周波数を設定しても、実用にはなりません。受信、送信周波数はHDSDRも、VFO側も、このTUNE周波数になりますが、ローカルオシレーターLOの周波数はVFOが表示する周波数よりOffset分だけ低い周波数でなければなりませんので、VFO側の表示周波数とSi53531Aの周波数の間にもOffset周波数を加味した周波数設定が必要です。要するに、VFOの表示周波数と実際に発生するDDSの周波数は異なるという事です。これらを網羅したPICのソフトができました。-10KHzまで可変できます。この数値はHDSDRで設定した数値とは連動しませんので、かならず、手動でVFO側とHDSDR側のオフセット周波数は合わせて置く必要があります。このような面倒さはありますが、一応単体では、理屈通り動作しております。これから、今までに作成した各ユニットをケースの中に収めて、SSBトランシーバーにまとめる事にします。Si5351A_VFO.cをダウンロード以上で一通りの機能は出来ましたが、これをトランシーバーとしてまとめるには、機能や使い勝ってが十分ではありません。周波数表示もHDSDRの画面ではなく、このVFO側がメインとなりますので、8文字しか表示できないLCDでは役不足です。LCDを16文字2行のタイプに交換します。今秋月で扱っているブルーバックのLCDの中で、8文字2行より16文字2行の方が安く売られていますので、このLCDと、USBシリアル変換ユニットを手配し、232Cの通信回路を含めてやり代える事にしました。SDR-7MHz-TRX_VFO-0.pdfをダウンロード従来の回路からの変更は、232Cの変換アダプタをFT234Xに変更した事、RIT及びそのクリアーキーを追加した事です。LCDは回路図上の変更はありません。RIT機能などを追加する為に、Key入力が必要になりますが、すでにi/oは満杯ですので、offsetキーと合わせて、AD変換によるキーセレクトに変更しました。これに対応するソフトは、OFFset周波数とTUNE周波数をEEPROMにセーブする機能と、校正用に10MHzを発振できるようにしました。校正機能はまだ実装していません。7MHz_TRX_for_HDSDR-0.cをダウンロードこれらのユニットを一つのトランシーバーとしてまとめる為に用意したケースが左の写真です。Panasonicの周波数カウンターのジャンク品です。中身は、すでに燃えない粗大ゴミで廃棄してあります。まとめるには、少し時間がかかりそうです。紹介出来る時期になりましたら、ブログを更新する事にします。QRPリニアアンプの製作カテゴリ<SDR>SDR用の直交変調回路が動き始めましたので、次は、これを1W以上に増幅するリニアアンプの作成です。3Wくらいは狙いたいところですね。AM送信機用、E級アンプを作っていますので、これをベースにAB級アンプを作る事にします。使っている終段のコアはCMFという型番のパッチンコアです。この1次側は銅板を丸めてパイプ状にしてありますので、巻き数は0.5Tが2組となります。出力回路はLC直列共振とし、トリーマーで最大パワーに合わせます。2SC2712で軽く増幅した後、マッチング用トランスを経由して、終段のIRFI510プッシュプル回路をドライブします。T2のトランスはTS-930のドライバー入力用の#43タイプのメガネコアを流用しています。T1とT2の間にある0.84uHのコイルはインピーダンス整合用で次段の入力SWRを1.5以下に押さえます。構造もAM用E級アンプと同等ですが、動作がAB級なので、アイドリング電流の温度補償の為、シリコンダイオードをFETと共締めし、安定を図っています。効きすぎの傾向がありますが、30分くらいの動作で異常は有りませんでしたので、そのままです。FETをビス止めする時、銅板に丸めこんだシリコンダイオードを一緒に止めてあります。シリコンダイオードと銅板の間には、シリコングリスを詰めてあります。右上が、Q3のドライバーや電源廻りの回路を実装した完成状態です。このリニアアンプの入力レベルは約20mWです。出力は目標を大きく上回り5.1Wくらい出ています。完成したあかつきには、50Wくらいのリニアアンプをつなぎたいので、ちょうど良い出力となりました。無信号時の終段アイドリング電流は2石合計で600mAに調整してあります。左の5.1W出力時の全電流は1.2Aくらいです。AB級プッシュプル回路と言えども、高調波対策は必要です。回路は以前7MHzのAM送信機用に作った回路図及び構造をコピーします。上の写真が今回作成した7MHz用LPFです。今回はブリキと銅板で作成し、ガラスエポキシ両面基板を補強用に使っています。1.14uHでしたが、実装した後、コイルのピッチを調整して、7.059MHzでのSWRが、最低の1.16になる状態で、コイルに瞬間接着剤を塗布して動かないようにしてあります。リニアアンプが出来ましたので、次は、AD9833で作っているLO(ローカルオシレーター)を、Si5351のDDSに変更し、このVFOからHDSDRの周波数と送受信切り替えをコントロールできるようにします。このアンプは最終的に、出力10Wになるよう回路変更を行いました。(土)ダイレクトコンバージョン式SDR(直交変調回路)カテゴリ<SDR>HDSDRの送信機能が動作するようになりましたので、つぎは、直交変調回路の作成です。OUT端子から出力されますので、この信号と、7MHzのキャリアをMIXして、いきなり7MHz帯のLSB信号を作り出します。軽く考えていましたが、調べていくほど、直交変調回路というのは、以外と難しい技術のようで、全てデジタルで処理して、早々と中間周波数を得た方が完成度は高くなるとい言う事だけは判りました。テーマがダイレクトコンバージョンですから、先人のノウハウを学習しながら製作を進めて行く事にします。手本にしております、Softrockは、N7VEのTayloeサンプリングミキサーをベースとしたQSEという回路構成で、この直交変調を実現していますが、その回路に使用されている抵抗は全て1%誤差のものです。私が現在ストックしているのは、全て5%誤差の抵抗であり、1%誤差品なら、必要品種を全て新たに手配する必要があります。そのMOQ(最少オーダー数量)の為に、かなりの出費(1万円くらい)が必要です。やむなく、私の回路は全て手持ちの5%誤差で進める事にしました。デジタルの計算と等価になるようにアナログ回路を組むのは、かなり困難な状況なので、せめて、回路構成や使用するICは可能な限りSoftrockに合わせるということで、2G66によるスイッチング回路はオリジナルと同じく、FST3253に変更し、74LS08によるおかしな7MHzの波形は74HC74の出力波形がそのままスイッチング回路に加わるように変更します。これは、いままでの回路を全てやり代える事を意味し、受信回路からやり直しです。2G66をFST3253に置き換えた、チューナーです。チューナー部分のみ配線完了したので、受信テストをしてみました。この直交復調器は、単なるスイッチングではなく、QSDと言われる回路構成で実現出来ており、HDSDR内にあるレベルと位相の補正機能をRESETした状態でも、イメージ(ミラー信号)がほとんど見えない状態です。HDSDR内蔵の受信用IQバランス調整を根気良く行うと、USBイメージを-50dB以下に抑え込むことができます。ここまで調整すると、サイドバンドスプラッタをまき散らしている局は簡単に判ります。自分が送信するときは気を付けないといけません。左上が直交変調回路まで実装した部品挿入面、右上は、そのチップ装着面です。74HC74は赤色の変換基板に載せていますが、載せる前に2回もICを交換しました。原因は、ICの足を折り曲げて、2.54ピッチの基板に直付けしたのですが、折り曲げのストレスで、足が折れてしまい、やや大きすぎますが、これしか変換基板が無かったので、やむなくこの状態での実装となりました。直交変調回路はSoftrockのQSE回路を実装しています。受信は快適に動いていますので、いよいよ送信モードの検討に入ります。いくつかの配線ミスや端子間ショートがあり、7MHzのキャリアがQSEに供給されない状態を解消し、動作確認するまで、数時間かかりましたが、なんとか、LSBの信号をTS-930にて聞く事ができるようになりました。その状態のHDSDRのショットが下です。MICボリュームは半分よりやや下、Outputは75%くらいですが、MICに向かってしゃべると、右側のオーディオスペクトルが現れ、TS930の周波数表示が7110付近で0.3秒くらい遅れたLSBによる音声を聞く事ができました。SメーターはS9です。ダイヤルをぐるぐる回すと、関係ない周波数でも、S9の言葉にならない信号が聞こえます。TS930のモードをUSBにすると、はっきりと聞き取れます。PCのサウンドカードの出力はIQ両信号とも出ていますが、QSEのICの入力にはQ信号のみが加わっています。原因は、コンデンサの両電極間及び、IC端子間のショートでした。ICへI,Q信号両方が加わる事を確かめた後、再度TS930で受信すると、LSBの音声はS9までSメーターが振れますが、イメージ周波数のUSBの信号はS1しか振れません。ここは、完成度が上がった時点で送信時のI-Qバランス調整を行う事にします。メーターのみで、おおまかなレベル差を知る事ができます。ひとメモリのレベル差は言われる6dBである事は少なく4dBくらいであると思っておれば、ほぼ間違いありません。HDSDRの説明では、もう一台SDR受信機を用意して、バンドスコープを見ながら調整せよと書かれています。outにスペアナをつないだ状態でのスペクトルです。ピークは7109KHz(スペアナの表示周波数は校正なし)のLSBで、左脇にあるのはレベルの高い方がQSEのキャリアである7100KHzの漏れ、その隣がUSBの漏れです。外側に何かありますが、今の所なにが原因なのかは判りませんが、最終的にはこれもスプリアス規制以下に抑え込まないと送信は出来ません。現在、ラフなIQバランス調整のみを行った状態ですが、回路定数を変える都度、このバランスが崩れますので、調整は最後にやらねばなりません。キャリア漏れは、HDSDRを受信状態にしても出ていますので、これはIQ信号のバランスではなく、基板内の浮遊容量や誘導を受けるレベル差により、T3のバイファイラートランスで、キャンセル出来ていないと思われます。現在の基板内配列はIQ信号路がシンメトリィになっていませんので、これが誘導を受ける差になっているのかも知れません。予想したような展開になってきました。SDR-TRX1.pdfをダウンロード回路図の中に出てくるT1とT3のトランス緒元です。手持ちのコアで適当に作りました。T3は7MHzに共振するようなインダクタンスにしましたが、共振用のC28はゼロピコの時が最大のレベルとなっています。キャリア(7100KHz)漏れの検討です。outアンプのコレクタ負荷となるコイルはオープンタイプで、外部から誘導を受けやすい事、などから、T3以降の回路を大幅に変更しました。QSEの出力にシリーズに挿入された56Ωの抵抗は200Ωの半固定抵抗に変更しました。T3のバッファアンプは2石構成のアンプとし、出力はエミフォロで取り出します。ICの横に有ったT3はICと同一列のセンターに配置し、IC出力からT3の各巻線にシリーズに200Ωの半固定抵抗を追加しました。この半固定抵抗はチップタイプの極小品で、過去使い道が無かったのですが、やっと日の目を見ました。マイナスの時計ドライバーで回す事が出来ます。バッファ回路の総面積も従来の1/3くらいに縮小し、他の回路から影響を受けにくくしました。この状態で、キャリアもれが最少になるように、半固定を調整した場合、LSBに対して-18dBくらいしか減衰していなかったものが-28dBくらいまで改善しました。IQキャリアの位相をいじってみる為、IC9の14番ピンとGND間にバリコンを接続し、キャリア減衰が最大となるよう調整すると、44PFの時、最大となり-42dBを確保できました。その時のスペクトルが左の状態です。この時、USBイメージは-42dBくらいになっていますが、これはHDSDRのバランス調整でノイズレベルまで下げられる事は確認しています。バリコンは臨時に追加したものなので、バリコンの代わりにトリーマーを追加する事にします。50W以下の送信機に課せられたスプリアス規制値は、LSBの3KHz帯域の中心を基準に、1.5KHzの信号で変調した、定格出力の80%の出力を基準として、±7.5KHzの範囲が、-40dB、+/-7.5KHz以上離れた領域は-50dBです。HDSDRの解説ページでは10KHzのオフセットをデフォルトに設定しており、米国やEUの規格は全スプリアス領域で-40dBですから、このままでも使う事ができます。±7.5KHzを超えますので、-50dB以下にしないと送信できません。詳細を調べたところ、一番左に現れるスプリアスは、変調のレベルが高すぎて、歪が生じたものである事がわかりました。変調信号のレベルを適正値以内に押さえれば、出なくなるようです。同時にLSBの本信号もさがりますので、今度はキャリア漏れとのレベル差を確保できなくなります。SDR-TRX2.pdfをダウンロードキャリア漏れの再検討です。Softrockのトランス情報によれば、T3の2次側は約2.4uHのインダクタに設定し、1次側は、2次の巻数の1/2のコイルをバイファイラー巻で直列に接続してあります。その時の2次側の巻き数は30Tです。私の手持ちのカーボニルコアの場合、9Tのとき、2.3uHのインダクタを得る事が出来ます。巻き数比を同等にすると、1次は5Tのバイファイラ巻となりますので、このT3を下記の緒元で作り直す事にしました。このトランスを実装してテストすると、キャリア漏れは若干改善しましたが、どうも不安定です。不安定の原因はトランス入力にシリーズに入っている半固定みたいで、この超小型半固定抵抗が接触不良を起こしているみたいですので、これを廃止しました。その状態が上の回路です。この回路で、44PFのトリマーを回すと最大で-30dBくらいまでキャリアが減衰し、安定しています。今まで見る事が出来なかった2信号変調時の見慣れたSSB波形を、やっと見る事が出来ました。この波形も良く見ると上下非対称です。このレベルからアップすると、目に見えて上側の先頭値がつぶれます。インターネットで調べていくと、この歪は、OPアンプの出力ドライブ能力が原因で、決まって片方向の波形からつぶれていくものらしいという事が判りました。要は負荷インピーダンスが小さすぎて、OPアンプの出力電流制限機能が働いて、歪んでしまうのだそうです。考えると、T3の2次側のインダクタンス2.3uHの7MHzにおけるインピーダンスは、約100Ωで、1次側はこの半分の巻き数ですから、約25Ωくらいしかありません。これをMCP6402という最少出力インピーダンスが200ΩくらいのICでドライブしている関係から歪んで当然でした。Softrockはこんな低いインピーダンスのトランスを使ったのか、不思議でなりません。AMPは、TLV2462CDという、聞きなれない品番です。その後、調べてみました。直交ミキサーと言われるIC化されたIQ変調回路は、ギルバート・セル・ミキサーと呼ばれる回路を基本として、ふたつの周波数成分を乗算するのだそうですが、この時の乗算は電圧ではなく電流で実現されているのだそうです。今回のミキサーはICで構成されている訳ではありませんが、ミキサーとしての乗算は、低インピーダンスにしてやらないと、うまくいかないみたいです。受信時のミキサーに於いて、OPアンプを反転入力にして、低インピーダンスで受けるのも、この理由によるもののようです。私が、今製作中の、TRXは7MHzオンリーですので、広帯域性は要求されません。キャリア漏れやIQバランスが理由なら、NGですが、単純に共振モードを使わないトランス(広帯域トランス)の場合、歪やキャリア漏れがどのようになるのか試してみる事にします。これは、Softrockで使っているカーボニルコアやICが日本では簡単に手に入らない事も理由のひとつです。左の波形は、T3を、この高インピーダンストランス(コア材はFT37-43)に変更した時のSSB2トーン変調波形で、上下ともほぼ対称で、振幅も2Vppあります。これから、キャリア漏れやスプリアスの状況を確認しながら、見ていきます。下は、その時のT3のトランス緒元です。このトランスの場合、2次側が135uHくらいのインダクタンスとなり、7MHzでのインピーダンスは5KΩを超えます。この状態では、トランスの後のトランジスターアンプのベース抵抗430ΩがそのままT3の1次側へ影響しますので、1次側のI,Qそれぞれの負荷インピーダンスは約300Ωです。過負荷に近いので、ベース抵抗を5KΩくらいまで上げたいところです。これを確かめるため、R22を430Ωから5.6KΩに変更し、R21も68KΩに設定した上で、T3の2次側に51Ωの抵抗をGND間に追加し、実質の負荷抵抗を小さくしてみました。その時のキャリア漏れが一番左のデータです。負荷インピーダンスが下がって、キャリアのピーク値は-40dBくらいに」なりましたが、同時にLSBレベルも-14dBくらいとなり、その差は26dBです。真ん中のデータは51Ωの負荷抵抗を無しにしたものです。キャリア漏れは-46dBくらいまで増えましたが、LSBの信号も-10dBまで上昇し、結果として、キャリア差は36dBまで改善しました。真ん中の状態のままで、74HC74からFST3253までのキャリア接続ラインをねじりかつ長さ20mmのフェライトコアを入れたのが一番右側です。キャリア漏れは-46dBくらいですが、LSB信号が2dBくらいアップした為38dbまで改善しています。一応Softrockが提示する低インピーダンストランスに比べて、あきらかにスプリアスは増加しています。直交変調回路が低インピーダンスで構成されるのは、このミキサーが電流で動作している事によるものだそうです。ICデバイスメーカーがこの直交変調回路をIC化していますが、それらのICは決まって放熱設計を重要視しています。大きな電流を必要とするみたいで、ICの消費電力が数Wというものも存在します。上のデータで2次側の負荷抵抗を51Ωにして比較したのは、間違いで、1次側の負荷コイルに沢山の電流が流れるようにしなければなりません。その為には、ミキサーICの出力に直接コイルをつなげば良いのですが、そうすると、負荷が余りに小さすぎてOPアンプが歪ますので、ICとコイルの間に49.9Ωを入れてあるのが、Softrockの回路となります。当初私もSoftrockにならって56Ωのシリーズ抵抗を入れたのですが、使用しているOPアンプのドライブ能力不足(出力インピーダンス200Ω)により、歪が発生し、余計なスプリアスやキャリア漏れを招いたようです。MCP6402をドライブ電流250mAというAD8532ARに変更しました。T50-6に変更し、以下の緒元としました。このトランスの2次側インダクタンスは2.4uHです。送信状態でのスプリアスデータが左の画像です。センターは1KHzのLSB信号でその左がLOのキャリア漏れです。-20dBくらいしか減衰していません。今までその左にあったUSBのイメージや、不明としてきたスプリアスもかなり小さくなり、ノイズに埋もれるまで改善しました。AMPの歪がかなり影響していた模様です。キャリア漏れを対策して、±70KHz付近のノイズをベースバンドのフィルターで対策出来れば、後は、キャリア漏れのみとなります。誤差5%の抵抗と、蛇の目基板に組んだ回路構成では、無理が有るのは承知していますが、なにか改善アイデアを考える事にします。アナデバの技術解説のなかで「笑い飛ばせないゼロIFの課題」という記事を見つけました。この主題はIQミキサに於いて、LO(ローカルオシレター)の漏れについて解説した記事です。この記事は、ICの中で構成されるIQ変調回路のLOの漏れを、別に設けたIQミキサーによる復調回路を使って検出し、レベルと位相の差分に相当する直流信号を、IQ変調回路のDCバイアスとして加え、自動的にLO漏れを-81dBくらい確保できるようにする技術の説明です。LOキャンセルを自動で行う回路を蛇の目基板上にディスクリートで作る事は、まず不可能ですので、半固定抵抗で、DCバイアスを可変し、最低-40dBくらいのキャリア抑制ができないか、実験してみる事にしました。5K-Bの半固定抵抗を追加し、そのセンター端子から10KΩの抵抗を介して、IC5の出力に相当するラインの2か所に接続します。ふたつのVRと、44Pのトリーマー(実際は60Pのトリーマー)を交互に調整し、キャリアリークが最少となるようにします。左上のスペクトルは、ラフ調整ですが、LSBに対して-47dBくらいまで、キャリアを減衰できました。USBのイメージもHDSDRのキャンセル機能で、-50dB以下に抑える事ができます。それ以外にスプリアスが見えます。このスプリアスはHDSDRのLOとTUNEの周波数を一致させると、右上のスペクトルのように、ぴたりとなくなります。HDSDRの解説によれば、スプリアスが無くなるのでは無く、全てのスプリアスが狭い帯域に閉じ込められるとの事。その為、変調音に歪や周波数特性の異常が生じる可能性があるけど、スプリアス対策としては有効みたいです。AMではセロoffsetは使えないと記述されています。outのQ6エミフォロは時々発振しますので、廃止しました。直交復調と変調回路が載った基板状態です。現在のRF出力はスペアナの表示で-8dBmくらいですが、これを3Wくらいまで増幅するリニアアンプの製作にやっと進めるようになりました。(火)ダイレクトコンバージョン式SDR(送信機能セットアップ)カテゴリ<SDR>ダイレクトコンバージョンSDRチューナーが曲りなりにも動作するようになりましたので、いよいよ送信機能の検討に着手する事にします。HDSDRのホームページの中から送信に関する情報を入手します。ここに書かれた説明は、HDSDRを完全に知り尽くした人が書いたみたいで、肝心な基本設定が良く判りません。結局、先輩方が苦労して得た情報を元にして、なんとか構築出来たものです。判った事は、ダミーでExtIO_Si570.dllは必要でしたが、PE0FKOのCFGSR.exeも、仮想COMポートも必要有りませんでした。この「送信」の説明のなかで、COMポートを使う事、サウンドカードが2台必要と書かれていますので、まず、USB接続のCOMポートを用意しました。CTESTWINとリグを連動させる為に用意していたもので、確か秋月で1000円くらいでした。次にサウンドカードを新規に手配しました。Play3が税込1711円で出ていましたので、これを手配。発注した翌日には届きました。このカードはモノラルMIC入力で、録音時のサンプリング周波数は48KHzですが、送信用に設定すれば使えるような記述がどこかにありました。(SBはWindows95をご存じの方なら判る有名ブランドです。Supportにチェックをいれて置きます。ライセンスがどうのこうのと出てきますが、ハムなら問題なし。Bandwithの中にあるOutputのサンプリングレートは、左上の黄色の円で囲んだ範囲で選択します。他のエリアの数値を選択した場合、送信時にAudio部分が動作しない事がありました。Play3を、PCに接続すると、勝手にドライバーがインストールされ、デバイスマネージャーを開いて、正常にインストールされている事を確認しました。次にHDSDRの「Soundcard」をクリックすると、下のようなダイアログが現れ、それぞれ選択しました。この設定は、受信モードの時のみ有効で、送信状態でもダイアログは表示されますが、設定は出来ません。TXボタンをクリックしても送信モードにはなりません。次にTXに関する設定をおこないました。HDSDRにダミーとして、ExtIO_Si570.dllを組み込んで立ち上げた後、追加の設定を行います。TXにチェックマークがつくように処理しました。チェックがちゃんとついたかどうかは、一度ダイアログをクローズし、再度開くと判ります。pinを選びCTSかDCDをチェックしておきます。PortとBaurdrateはデバイスマネージャーでポート情報(COM10とか、9600ボーとか)を調べておき、合わせ込みます。activatedにチェックマークを入れようとすると、最初にポートやボーレートを設定しろと怒られますので、Portを開き、COM10の先頭に黒丸があるか確認します。無い時はこのCOM10をクリックすると黒丸が現れます。COM10の10の数字はPCの状態で変わります。USBハブを追加する前はCOM8でしたが、ハブを追加したらCOM10に変わっていました。Si570に黒丸を付けておきます。以上の設定で、PCの画面は、受信と送信モードを交互に切り替えられるようになりました。gainにより可変できます。HDSDRの中には、送信時のTEST信号も内臓されています。送信状態にして置き、CTRL+SHIFTをおしたままでGを押すと、700Hzの正弦波が送信用サウンドカードのヘッドフォーン端子から出力されます。1回押すと、この700Hzの信号が約10dBアップして最大出力状態となります。1回押すと、700Hzと1700Hzのツートーン信号が出力されます。この状態でさらにもう1回押すと、この2-TONE信号が最大レベルとなります。この後、もう1回押すと3-TONEとなり同じように繰り返します。最後に受信に切り替わります。左上が700Hz最大出力時、右上が700+1700Hzの2-TONEでレベルの低い状態です。送受信の切り替えは、外付けハード側から操作する必要がありますが、英文説明の通り、CTSピンをhigh(highの意味不明の為5Vを加えた)にしても送信にはなりません。設定をDCDピンに変えて試しましたが、いずれもダメでした。これを解決しないと、送受信の切り替え操作が、外部ハード部分とPCのマウス操作という2重操作になりますので、不便です。原因は、D-Sub9ピンを取り付ける試作用の両面基板の裏表を間違い、ピン番号のガイドが反対になっていました。対象ピンに5Vを加えるのではなく、4番ピンと接続するかしないかでTX/RXが切り替わるのだそうです。ONにすると、1秒くらいの周期で送信と受信を繰り返します。SWを入れると、正常に動作するようになりました。HDSDRをクローズしてもwindowが閉じません。何かを待っている感じ。HDSDRに関連するUSBを全て引き抜くと閉じます。何はともあれ、これでトランシーバーの検討を進める事が出来るようになりました。先輩方のレポートの中に、HDSDRの送信信号のスプリアスはかなり厳しいような説明が有りましたので、気になります。(日)ダイレクトコンバージョン式SDRチューナーカテゴリ<SDR>RTL-SDRチューナーを改造して、フリーSDRソフトであるHDSDRを使用したVHF帯の受信機は実現しました。このチューナーでHFを聞くにはアップコンバーターを追加したり、RTL-SDRチューナーをダイレクトコンバージョンチューナーに改造する必要があります。コンバーターの追加や改造をやっても、このチューナーは受信オンリーで送信する事が出来ません。そこで、RTL-SDRは卒業して、送信可能なトランシーバーのベースを一から作る事にしました。直交復調を行う上で、位相が90度ずれたIキャリアとQキャリアを作るところから始めます。左の波形は、7100KHzのIキャリア(上)とQキャリア(下)をデジタルオシロで見た状態です。(後日、これは逆である事がわかりました。上がQで、下がIでした。これを作り出す為には14.2MHzの方形波を用意し、この方形波をフリップフロップで1/2分周する訳ですが、14MHzの方形波の立ち上がりで、次のフリップフロップをドライブしたのが上の波形で、方形波の立下りでフリップフロップをドライブしたのが下の波形になります。一般に使用されるFF(フリッププロップ)の74HC74は入力の立ち上がりでしか、1/2分周動作はしませんので、14MHzの位相が180度異なる信号を使い、いずれも方形波の立ち上がりでFFを動作させます。このように考えると、7MHzで90度位相差を有する、二つのキャリアを作る為には14MHzのキャリアがあれば良い事になりますが、この場合、14MHzの方形波は完全な50%デューティである事が要求されます。波形整形で50%デューティの方形波を作るのは至難の業です。そこで、28MHzのキャリアをFFで1/2分周した14MHzキャリアを作ってやります。FFで1/2分周した方形波は確実に50%のデューティを確保する事ができます。FFの出力はQと/Q(Qの反転出力)が即得られます。これが、90度位相差のI,Q信号を作る為には、欲しいキャリアの4倍の周波数が必要な理由です。インターネットで紹介されているSDRチューナー用のキャリアはSi570などのDDSをUSBを介してPCからコントロールする例が多いのですが、今回は、以前作成したAD9833によるDDSと逓倍ICで作成した28MHzの信号を使います。上のJPGの配線図がみにくい場合はSDR_DC01.pdfをダウンロードIC11の3番ピンに28.4MHzを加えたDDSの周波数が左下。12番ピンの出力を周波数カウンターで見たのが右下です。このチューナーはノーマルスイッチング周波数、数MHzのMC14066BというONセミコンのアナログスイッチで直交復調を行っているだけで、入力側の高周波増幅やBPFはなく、また、復調で得られたI及びQ信号も簡単なLCによるLPFを通った後、増幅もフィルターもなしでPCのサウンドカードへ出力されます。通常、このアナログスイッチは74HC4066など、もう少し高周波的に余裕のあるICを使いますが、ちゃんと復調しているかは不明です。左上がその基板のチップ装着面。アンテナ入力からマッチングトランスまでの間に今後BPFとRFアンプを追加するスペースを確保し、直交復調器からPCのMIC端子へ出力するコネクター間には、ポストアンプや送信モード時の直交変調回路を置くスペースを確保してあります。マッチングトランスは手元に有った#43材のフェライトコアに0.26φのUEWを1次:3ターン、2次21ターン巻いた物です。このチューナーから出力されたI,Q信号をデジタル処理してSSBやCWが聞けるようにするのはHDSDRのソフトを使います。HDSDRのソフトをダイレクトコンバージョンに設定する為に、ExtIO_Si570.dllのファイルをダミーで読み込ませています。受信周波数は0Hzにしたまま、ソフトの入力をサウンドカードのアナログ入力、すなわちMIC端子に設定する事もできます。受信周波数は、AD9833のキャリアで、LOを決定し、TUNE周波数はHDSDRのカーソルを動かして操作ができます。入力および出力の帯域幅を色々調整した結果、LSBの受信が出来るようになりました。下の画像が7MHzのSSB信号を受信している時のスナップです。TS930にてS9+40dBの信号ですが、HDSDRではS9+25dBくらいをSメーターは指しています。この時のLOの周波数(AD9833の1/4の周波数)は7100KHzでした。+40dBのLSBの復調音はちゃんと聞けるもので、当然了解度も5ですが、TS930にてS9+10dBくらいのLSBの了解度は4くらいです。無信号時のSはTS930ではS7くらい。このHDSDRではS9ですから、トランシーバーとして、実用するには7MHzのBPFや復調後に20-30dBくらいのポストアンプを入れる必要がありそうです。8月9日そこで、復調後のI,Q信号をオシロで見てみたところ、これがホワイトノイズのみで、さっぱり信号としては認識できません。レベルが小さすぎます。ここは、ポストアンプが必要です。将来、192KHzのサウンドカードを使う事を考えるとフラットの範囲が100KHzくらいは必要です。ポストアンプは片電源5Vで動作するオペアンプが必要になります。左上がft(利得帯域幅積(GB積))1MHzのMCP6402の負帰還なしゲイン周波数特性です。100KHzまでフラットにするにはゲイン20dBが限界です。右上のグラフはftが20MHzのOPA1678の特性で、同じく100KHzまでフラットに出来るゲインは42dBくらいを確保できます。従い、ポストアンプは秋月で扱っているOPA1678にし、ゲインは40dBとする事にしました。受信を続けていると、その内、復調不能になります。7MHzのキャリアが変動するのか?とオシロでチェックしました。すると、DDSの周波数を変更した途端、周波数が大幅にずれます。ひどい時は50MHzくらいになる事があります。DDSが安定して信号を発生しないようです。これはSDRとは関係ない問題ですので、DDSを再検討必要です。原因はDDSの後段に接続されたPLLのアンロックでした。対策の詳細はこちらにあります。DDSのソフト変更をしたついでにSDR用のモードを追加しました。左が、追加したDDSのSDRモードで、実際の発振周波数は28.4MHzですが、表示はその1/4の7.1MHzを表示しています。HDSDRのLOの周波数を7.1MHzにセットすると、受信周波数をカーソルで直接読み取る事ができます。チェックすると、アナログSWの入出力でDCレベルが違います。5Vの1/2のDCバイアスがかかっており、これを7MHzでスイッチングしていますので、少しは電圧降下があると、思われますが、IとQでそのDC電圧が異なります。これは、14066のアナログSWがまともにスイッチングしていないのではと、改めてデータシートを見ると、正確なスイッチング周波数の値は判りませんが、製品バラツキのセンター付近でも5MHzくらいがベストで、最悪2MHzくらいが限界ではないかと思われるようなスイッチング波形が表示されています。海外のKITでこのICとして使われているのは高速マルチプレクサと言われるバススイッチが大半で、少なくとも4066レベルを使っている回路はありませんでした。対策として、このアナログSWを高速タイプに変更します。選んだ高速アナログSWはSN74LVC2G66というデータシート上でのスイッチング周波数が195MHzのTiのICですが、RSの海外在庫との事で、納期が1週間くらいかかりそうです。MOQ=10で1個40円弱ですが、送料が450円ですから、1個85円くらいになりました。このICが手に入るまでの間に、ポストアンプとRFアンプを追加して様子を見る事にします。したのですが、マッチングが悪く20dBも減衰しますので単同調にしてあります。右上は追加したデュアルゲートFETによるRFアンプと40dBゲインのポストアンプです。RFアンプとポストアンプを追加した配線図SDR_DC03.pdfをダウンロードこの配線図はアナログSWを高速タイプに変えてありますが、まだICを入手していないので、14066のままです。ミラー信号が表示されます。8月13日HDSDRをインストールしたノートPCのサウンドカードの詳細を調べていましたら、現在の録音モードのサンプリング周波数は44.1KHzに設定されていました。96KHzに設定変更する事が出来る事が判りました。再生時のサンプリング周波数は最大で192KHzまで設定できますが、録音と同じく96KHzに設定しました。その結果、バンドスコープの幅が±48KHzのほぼ90KHzまで拡大したのが、下のウォーターフォールのショットです。LOの周波数を7.13MHzとして、7086KHzから7174KHzくらいまで表示し、実際に受信出来ています。この画面では7130KHzを中心としたミラー信号も同時に表示されており、ミラー信号に同調させると、LSBでは復調できませんが、USBモードなら復調できます。直交復調がまともに働いておればミラー信号は出てこないはずですが、IとQの信号のバランスが崩れているようです。高速アナログSWは到着しましたが、変換基板を間違って手配してしまい、今度は変換基板到着待ちになりました。その間に、海外KITの回路例を調べていました。Softrockの回路では、直交復調以降のOPアンプの回路構成が、私の回路と違う事が判りました。私のOPアンプ動作は非反転増幅で、OPアンプは高インピーダンスで受けていますが、このKITは反転増幅回路で低インピーダンスで受けています。OPアンプの前にLCのフィルターも無く、OPアンプの負帰還抵抗にパラに入れたコンデンサ1個でLPFを構成しています。何が違うのか、このKITの回路のように変更して見ました。すると、ミラー信号がほぼ消えて7MHzの90KHzの帯域で表示されるウォーターフォールは全てUSBになりました。クロックのIとQが逆になっているようです。これを入れ替えたら、全てLSBになりました。OPアンプが反転増幅でなければならないのかは判りませんが、ミラー表示の問題は解決してしまいました。修正した回路図は以下です。高速アナログSWは実装されていません。SDR_DC04.pdfをダウンロード8月20日やっと、0.5mmピッチの変換基板が届きました。拡大鏡を駆使してICの半田付けです。左上が、VSSOP(8)と言われるパッケージをDIPに変換した基板です。右上は、その裏側です。高速アナログSWに交換した結果は、あまり変わらなかったというのが、率直な感想ですが、SWの出力側に接続されたC4とC5がミラー信号に大きく関係している事が判りました。14066の場合、0.01uFの容量でしたが、ICを2G66に変更した後は、そのままでは、ミラー信号が弱く出てくるので、このC4、C5いずれも廃止しています。これから、TX回路を組み込んだりすると、ICの周囲の状況や線処理が変化しますので、回路が完成した時点で再度、最適容量を探る事にします。送信モードをこのチューナーの配線図に追加しようとしたら、送信受信の切り替え回路が必要であり、その回路で、直交検波回路に供給する7MHzのクロックを送信時OFFする必要がある事に気付きました。このクロックOFF機能は、受信時には直交変調回路のクロックもOFFする必要があります。このON/OFF回路が必要な為、海外KITはFST3253のようなSWingが可能なバススィッチを採用しているという事を遅まきながら判った次第です。私の回路は、すでに2G66というスイッチ無しのICで配線されていますので、74HC74と2G66の間に別のスイッチングICを挿入する必要があります。そこで、手持ちの74LS08(ANDゲート)を追加する事にしました。上の回路がクロックをON/OFFする為にANDゲートを追加した回路の受信部だけの抜粋です。ANDゲート通した後の2G66に加えられるクロックの波形が左の波形です。74LS08の応答特性の関係で上下非対称、かつリンギングがかなり少なくなった、丸みを帯びた波形です。この状態で7MHzを受信した場合、従来からノイズレベルが10dBくらい下がった以外、ミラー信号が強くなる訳でもなく、正常に受信出来ています。送信時も同じ波形で変調をする事になりますので、要注意です。ANDゲートを追加する前も有りました。以下は、このAND回路を追加した後の7MHzスペクトルです。次はいよいよ送信回路の検討です。この送信回路の検討の過程で、2G66による直交ミキサーは、受信機(ラジオ)としては我慢できますが、無線機(トランシーバー)としての性能的な問題(ミラー効果)により、直交ミキサーを含め一からやり替える事になりました。(木)SDR入門カテゴリ<SDR>かねてより興味が有りました、SDRについて遊び始めました。aitendoで安いDABドングルが売られており、これを入手したのが、2週間前。色々なホームページから、簡単に2mのワッチが出来ると思い込み手当り次第にソフトやドライバーをインストールしたのですが、うまく行きません。悪戦苦闘の末、とりあえず、ローカルのFM放送が受信できるまでになりました。最終目標はSDRのPCに依存するところは、フリーソフトにお任せして、直交検波と直交変調が出来る回路とそれにつながる送受信回路の自作ですが、生きている間に出来るかどうかは????です。左の写真はRTL-SDRチューナーと言われるaitendoから届いたドングルをさっそくオープンした状態です。先輩方のホームページより、USBコネクタはUSBケーブルでPCに接続し、アンテナ端子はSMAやBNCに変更した方が良いというアドバイスの通り、シールドと放熱が期待できるアルミケースに改造する事にしました。時期は梅雨の真っ最中、毎日雨で、外での工作が出来ない状態でしたが、雨が止む短い時間を狙って、工具を倉庫から出しては仕舞いを繰り返しながら作成したのが、下の写真です。入力部分にBPFやRFアンプを追加するスペースを確保する為に少し大きめのシャーシとし、アンテナ端子も現用の2mトランシーバーに接続するMコネクターにし、まずは、2mのオールモード受信機作成がターゲットです。ここまでは、問題なしですが基板は全て両面テープで張り付けた状態で、いつでもはぎ取る事が出来る状態です。次はソフトのインストールです。SDRというフリーソフトがある事をインターネットで聞きつけ、これの最新版をゲット。RUNさせると、ハムバンドと放送、業務無線とジャンル別に整理されており、多分aitendoのドングルは対応していないと思いますが、HFをフルカバーできるアプリになっています。これによる受信をトライしたのですが、いくら頑張ってもUSBドライバーが色々なホームページが説明している名称になりません。SDRの起動の時点でドライバーが無いと蹴飛ばされます。これは、簡単ではないとと悟るまで1週間。初心に帰り、aitendoの商品説明にある通り、SDR#とそれに必要なドライバーのインストールにトライし、zadig.exeの部分で挫折しかかりましたが、zadig-2.4.exeに乗り換えて、めでたくドライバーがインストールされました。3.5Km先の標高415mにある出力10WのローカルFM局にチューニングするとフルスケールで受信できるようになりました。この延長線上で、周波数を145MHzにし、バンドスコープ幅を2MHzにすると、2mの全体のスペクトルを見る事ができます。当地では、出ている局が少ない上、昼間である事から、実際に捉えられた局はSSBが1局、FMが1局でした。スペクトルは期待したような結果を出してくれましたが、その復調音は、とても交信に使えるレベルでは有りません。S/Nが非常に悪く、またAGCの効きもかなり不足で、FMでもノイズの変化があります。原因はゲインの不足です。グルの前に、BPFとRFアンプを追加してどれくらい改善するかを見る必要がありそうです。下に2mのバンド幅2MHzと1MHzのスペクトルを示します。1MHz幅のとき、FMが2局あります。このSDRの操作性ですが、トランシーバーを操作するレベルには程遠く、特にチューニング操作は全く話にならないレベルです。広帯域受信機として、特定の周波数をじっくり聞く場合に限るようです。バンド内に59+60dBの局が現れると、バンド全体にスプリアスが発生し、S5くらいの信号は全く受信できなくなります。今使っているドングルは送信機能は有りませんので、現状の組み合わせでトランシーバーは構成できません。こんな事情から、SDRのフリーソフトを含めて再検討する事にします。SDRは、どういう訳か周波数の設定がLoもTuneも0Hzのままで設定できませんでした。SDRを立ち上げると、正常に動作します。SDRをクローズした後は、またNGとなります。SDR立ち上げのシーケンスでなんとか使える事は判りました。SDRのソフトの操作方法が良く判らず、色々なパラメーターをいじっていましたら、SDR#よりS/Nの良い受信が出来るようになりました。SDR#でどうにもならないと思っていた59+60dBの局がバンド内に現れた時でも、AGCで弱信号の抑圧は発生しますが、スプリアスの発生が少なく、入力のフィルターを調整すれば、なんとか使える受信機ができそうです。SDRで2mをワッチしている時のスナップです。周波数のキャリブレーションをまだしていませんので、周波数表示が微妙にずれていますが、145.080で59の信号を受信しているところです。FM受信時のスケルチ動作も通常のトランシーバーと変わらない動作をします。低周波の帯域幅も自由に設定できるという事から、今後このソフトをベースに検討していく事にします。道具RSS(XML)フィード。