以前におじさん工房のＡＰＢ-1を作りましたが、このとき、ＦＰＧＡと周辺回路からなるちっぽけな基板から、これでもかというほどの機能を実現していて、本当にびっくりしたものでした。あれから３年がたち、さらにパワーアップされ、洗練されたＡＰＢ-３として華やかにデビューしました。ＡＰＢ-１の時でさえ、すごいと思った諸機能がどれだけ改良されたのか、大変に楽しみでした。

　おじさん工房のサイトでは、数ヶ月前から、ＴＲ技術誌への連載と、フラット部品は搭載済みで、ケースも含めたキットが発売されることがアナウンスされていました。これは、ぜひゲットしなくては・・・とてぐすね引いて待っていました。ついに発売となった１０月３１日ですが、朝、通勤途上でやおら販売サイトを見ると、すでに「在庫僅少」表示が出ていました。あわてて、スマホで覚束なくも諸事項を記入し、間一髪で、キットにありつくことが出来ました。ほっと、一息ですが、キットが到着した後は、諸行事で週末が全部埋まってしまい、本当に束の間の時間を使って、超特急で製作いたしました。といっても、ＡＰＢ-１の時と異なり、間違いようのない完璧な製作ガイドがあるのと、フラット部品はマウント済みなので、これで失敗することができるのは、ある種の才能がないと無理でしょう（大笑）。それほどすばらしい製品です。

上図は到着した部品搭載済みの基板です。

フロントパネルはこんな感じです。

後から搭載する機構部品のパッケージです。

ちょっとＦＰＧＡのクローズアップです。３年前はＳＰＡＲＴＡＮ-３だったと思いますが、いつの間にか６になっています。ＬＵＴや乗算器の数は何倍になっているのかなぁ？　調べるのが面倒なので、チップを拝んで終わりにすることにします（笑）。

完成したＡＰＢ-３のフロントパネルの様子です。かっこいいですよ。

リアパネルも結構決まっています。製作者の小川さんのセンスの良さが光りますね。

ＡＰＢ-３のリニア領域

　完成したので、まずは気になっているスペアナのリニアリティのチェックです。ＲＢＷ毎に見てみました。入力レベルは５０Ω受けで、約-１２ｄＢｍです。それを０ｄＢとして、ＳＳＧで１２０ｄＢほど絞っています。測定周波数は１０ＭＨｚです。Ａ/Ｄが１６ビットになっており、ディザ効果もあいまって１１０ｄＢくらいのリニアリティがあるようです。これだと、高精度スペアナより１５ｄＢくらいダイナミックレンジが大きいようです。１６ビットＡ/Ｄのレンジはフルにつかって９６ｄＢですから、１５ｄＢ以上も扱えるレンジが広がっているようです。

ＡＰＢ-３のスペアナ表示の例（ＨＰ８６５７Ｄの出力）

　これは８６５７ＤをＡＰＢ-３で測定したものです。ＲＢＷは１５Ｈｚでした。下の図は同じくＴＲ４１７１でＲＢＷは１０Ｈｚでみたものです。殆ど相似形で、ノイズの様子が表されています。下の図では１スイープに３００秒もかかっていますが、ＦＦＴ処理なのでしょうか、ＡＰＢ-３では数秒でスイープ完了します。これもすごいところです。このように、古いｊ高精度スペアナをしのぐ特性をたたき出しているのは本当にたいしたものですね。（続く）

ＴＲ４１７１によるＨＰ８５６７Ｄのスペクトラム

＜復調器とＳＳＢトランシーバ＞　【2013.12.14】

　だいぶ長い間、ＨＰの更新をサボっておりました。興味の対象が変化して、いろいろなものにちょっかいを出していたのですが、それが一段落したら、やっぱり自作関連に出戻ってきてしまったようです。今回は自作というわけではないのですが、将来、高性能な自作機に発展するかもしれない、コア技術の要素を持ったＡＰＢ-３の特性について、弄った結果をメモっておきたいと思います。

　製作者であるojisankoubouの小川さんも、昔は無線をやっていたエンジニアなのかもしれません。そうでなければ、わざわざＳＳＢトランシーバなどと銘打ってFPGAのプログラム開発はしないでしょうから。いまのところ、汎用測定器であるＡＰＢ-３をベースにプログラム試作をされている段階のようですが、お忙しそうで、ＰＣベースのＡＰＢ-３型ＳＳＢトランシーバは完全には完成されたものが発表されていません。そういう前提で、今のレベルでどのくらいの特性なのか、チェックをしてみようと思いたったのです。

　さて、ＡＰＢ-３のプログラムには、汎用測定器のメニューの中に「復調器」なる項目があります。まずは、長く無線を離れていたので、リハビリを兼ねて、こちらから弄ってみたいと思います。

　

メニューバーの様子

　この復調器にはＡＭ、ＳＳＢ、ＤＳＢが復調できるようで、周波数も変更できますから、ＡＰＢ-３単独で、スポット周波数の受信機にすることが可能です。リハビリの第一歩としてこれをつついてみます。

　まずは感度の測定です。ＡＰＢ-３の信号入力を５０Ωに設定して、１０ＭＨｚの信号を入力し、背面のＡＵＤＩＯ　ＯＵＴに出力される復調信号を観測します。ＳＳＢ時Ｓ／Ｎ＝１０ｄＢを得るレベルは、帯域が２．５ｋＨｚに換算して１．７μＶｒｍｓでした。同じくＡＭの場合は約７ｄＢアップの３．５μＶｒｍｓとなりました。この値は、アマチュア無線用のＲＸとしては、物足りなく、トップアンプが必要になるレベルですね。ただ、うちの測定系は校正しているわけではありませんので、もしかすると、数ｄＢの誤差はあるかもしれません。そういう前提で見ていただければと思います。しかし、ＳＳＢで０．５μＶ程度までには改善したいと思いますが、単にアンプを入れると、それだけ対妨害波特性も劣化するので、注意しないといけません。

　次にＡＧＣの動作とその時のＳＳＢの歪（第二次高調波）についてみてみます。

　以下の表はＳＳＧの出力レベルが−７ｄＢｍを０ｄＢとした時の相対的な復調信号レベルとその時の歪特性です。

　グラフにするとわかりやすいですが、復調信号レベルでは赤字の部分に不連続が見当たりました。この入力信号エリアでは復調レベルが低下してしまう現象があるのです。また、ＡＧＣの反応もゆっくりしたもので、このあたりは今後の改善が期待したいものです。復調歪に関しては、表でみるとあまりよくないように見えますが、ＳＳＧ出力が−３０ｄＢの時のスペクトラムを以下に示します。これを見るとそんなに気にする様相ではないのかも知れません。

復調歪（第二高調波）の様子

　さて、ここらで、ＡＰＢ−３のメニューの復調器を離れて、新たにリリースされた「ＳＳＢトランシーバ」のプログラムを実行してみましょう。ＴＸ／ＲＸの基本機能が実装されています。まずはＴＸからですが、ＡＰＢ−３の背面のＡｕｄｉｏ信号入力にツートーンジェネレータからの信号を入力して、前面のＯＵＴＰＵＴ端子を見たのが、下図です。

ＴＸのツートーン信号の様子

　ＡＵＤＩＯ信号入力は１．５Ｖｐ−ｐで、変調周波数は１０ＭＨｚです。上記のように、ＩＭＤは−８１ｄＢ近辺で極めて良好です。また、キャリアリークもマーカーの左隣にちょっと見えますが−８０ｄＢ以下になっています。以前、ＤＳＰを用いて実験していたような、ディジタル処理らしい、たいへん良好な特性が得られました。ディジタル処理だとキャリアリークの経年変動、温度変動が殆どないですから、アマチュアの作るアナログ回路と比べると天と地ほどの違いがありますね。これを見れば、ＴＸ側はこれ以上語る必要はないでしょう。

　次はＲＸに関してです。感度に関しては、ほとんど復調器と同じ値を得ました。１.８μＶｒｍｓ＠５０ΩでＳ／Ｎ＝１０ｄＢでした。ＡＧＣは掛からない模様で、ゲインをＰＣで設定する必要があるようです。なので、ＡＧＣ特性は取得できていません。代わりに、イメージリジェクションレシオを測ってみました。これは、ダイレクトコンバージョンなので、逆サイドバンドのレベルが大きくなると、復調できてしまう耐力を示しています。すなわちＬＳＢ（ＵＳＢ）を受信する周波数でＵＳＢ（ＬＳＢ）の周波数関係にある妨害波が、感度レベルに対して、どれだけのレベルかの相対値として表されます。今回、ゲイン配分を適切に選ぶと、７１ｄＢのリジェクションレシオが得られました。ただ、これはＡＧＣが適切に動かないと、実現できません。その意味で、ＡＧＣの早期実装を期待してしまいます。

さらには、ＩＭＤ特性も測ってみたいと思いましたが、これはスペアナ機能で、系の特性を見ることができます。スペアナは受信機ですから、受信機のフロントエンドの歪特性は、スペアナ機能で推定可能です。

フロントエンドのＩＭＤの様子（スペアナモード）：-10ｄＢｍの入力時

掲示板で有名なキャリア+/-５０ｋＨｚに見えるスプリアスは撲滅処理をまだ実施していない




フロントエンドのＩＭＤの様子（スペアナモード）：-ｄＢｍの入力時

掲示板で有名なキャリア+/-５０ｋＨｚに見えるスプリアスは撲滅処理をまだ実施していない

　これを見ると、３ｄＢの入力変化でＩＭ３の増加は３０ｄＢにも達してしまって、とても入力変化＝１に対して出力変化＝３といった「まともな」ＩＭ３の変化量ではありません。ｏｊｉｓａｎｋｏｕｂｏｕの小川さんは、トラ技のエレキ工房�@のコラムでも、そのような非線形がディジタルＲＸにはあり得るとおっしゃっています。これをみると、まぁ、−１０ｄＢｍくらいの入力であれば、あまりＩＭのことを考えなくてもいいのかなぁと根拠の無い感想を持っています。ただし、このように急激にＩＭ特性が劣化する系に、実際の多種多様なレベル、周波数の信号が入力されると、どんなかんじの受信状態になるのかは分かりません。このへんは、実際に受信してみないといけないということでしょうかね。これがＤＤＣ（ダイレクトダウンコンバージョン）方式のＲＸを実用的なものにするためのヒントになるようです。（うーーーん、いずれにしても、アンテナを上げないといけないということか・・・・・面倒くさいなぁ：大笑）。

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