QDXの製作   【2022.3.3



 去年(2021年)の秋頃、QDXなるディジタルトランシーバのキットが出ると期待を持って語られていたので、私も興味を持っていました。なんでも、ディジタルモード専用でアナログSSBは送受信できないが、なんとカードサイズで5Wというふれこみでした。ものの試しに注文してみたのですが、この注文開始時間が日本時間で午前3時と、一番眠たい時間でした。

 しかし、なんとか目覚ましを掛けて、注文スタートと同時に速攻で申し込んでなんとか発注することができました。ただ、QRPLabの会員ではなかったので個人情報入力に大きく手間取り、また、注文が殺到したのか、サーバーが殆どパンク状態なのかレスが極端に遅くて、「だめかも」と思っていたのですが、やっとレスが帰ってきて、なんとか受注したよとの返事でした。

 その後、発送までどのくらい時間が掛かったのか失念してしまいましたが、一応、キットを受領することができて、製作開始となりました。これが、去年の10月頃の話です。QRPLabのサイトを見ると、いまだにout of Stockのようで、半導体逼迫の影響なのか、なかなか在庫が復活しませんね。さて、今回はキットということなので、ざくっとその製作経過を書いておきます。あまり、定量的な測定を行っているわけでもなく、また、実際に運用した結果も無いので、殆どPWZのメモという位置づけですから、皆様におかれましては、そのあたりご斟酌頂いた上で御覧ください。




到着したキット


 これを見ると、半導体、LCRのチップ部品は搭載済みでした。その他の「手を動かして搭載する部品」を後から半田付けをするスタイルです。チップマウンターで処理のできない部分が人間様のお仕事という訳です(笑)。





部品対比図


 早速不足の部品が無いか確認します。今回は全く過不足はありませんでした。なので、あまり考えずに一気呵成にマウントしてしまって、一応見た目は完成です(笑)。





部品のマウント完了の図


 組み立てマニュアルは比較的親切で、殆ど迷うことはありません。良くできていると思います。





 部品面の様子

3本のチョークを交換した様子




 取り外したチップL


 実は、チップマウンターで搭載済みのLの定数は部品選択ミスだったのか、LPFの帯域特性を阻害するとかで、まともな動作にするために、リードタイプのチョークコイルに換装しなければならないのです。取り外したチップLは2010タイプ?のようで、老眼が進んでいるとはいえ、ギリ対応可能な部品です。これなら、鼻歌交じりに、交換することができました。

 ただ、この作業は初心者だとちょっと厳しいかもしれません。いろいろやっちまってパターン剥離の可能性もあります。ここは一番「いただけない」部分だと思います。 とはいえ、製作事態はそんなに時間のかかるものでもありません。微小ピッチの半導体の搭載は済んでいますから、長くても2時間もあれば完成します。マニュアルに従って、実際にPCに繋ぎ様子を見てみます。





7041kHzのFT8受信例

なんだか感度が悪い・・・・

 マニュアルに指定のWSJTXを起動して、受信に入ります。起動すると自動でつながり、CAT対応なので、WSJTXを動かせばその通りに受かります。・・・・・しかしながらなんだか今まで受信していた他の機器に比べて感度が悪いように感じました。スペクトログラムを見ていると、私の他の自作機に比べて、アナログで見たスペクトラムは明かに受信レベルが低く感じます。最低でも自作機より10dBは感度が悪そうだ・・・という感触でした。14MHzに関してはまったく受信できていません。これは困った・・・・。

 こういう時は、ステップバイステップで調査をするのが常道です。SSG信号をトップに与えて、オシロで振幅を追いかけていくと、RXのトップには、かなり減衰した信号しか来ていませんでした。そこで、BPFブロックとじRXINの間を切断して、トップとの間で通過特性を見てみました。





3.5MHzのLPF?特性




7MHzのLPF?特性




14MHzのLPF?特性



 上図を見ると、滅茶苦茶な特性ですね。どうやったらこんな特性になるのか!というレベルのひどさです。最初は交換したチョークコイルの不備かと思ったのですが、再度、手持ちの同じインダクタンスのチョークに交換しても変化はありません。もっと根本的な話のようです。

 各図のトレースで黄色線はQDXとTG出力を接続して、QDX入力を測ったもの。青線は1N4007のカソード端すなわちQSDのRX入力端を分離して測ったもの。なんだかいずれもぐちゃぐちゃしていて、普段なら、絶対に掲載しないレベルの特性ですが、ま、事実ですので仕方がありません。

 これを見ると、3バンド共(3.5/7/10-14)に特性がハチャメチャで、3.5/7/14のそれぞれのバンドのロスはそれぞれ18/14/28dBとなって、大出力の局がひしめく7MHz以外はまったく受信できないことが解ります。この原因ですが、最初は、LPF切り替え回路のチョークコイル(これはマニュアルで交換指示のあったもの)の特性が悪いのかと再度交換、チェックしてみましたが、まったく変化はありません。そこで、LPFの切り替えロジックを洗ってみて、ちょっとびっくりしました。





LPF切り替え回路のロジック


 上図は各バンドのLPFを駆動するSW用FETの様子を示しています。どう見るかですが、例えば、WSJTXからCAT経由で7MHzを選んだ場合(1番左の列)、各バンドを駆動するSW用FETは7MHzのみがONして、このバンドのLPF「のみ」が選択されていて、他は切り離されている「ように」見えます。

 14MHzを選択すると、本来の14MHzが選択される以外に何故か7MHzのLPFを駆動するFETのDrainがLowになって(赤塗部分)、7MHzのLPFが14MHzのLPFに「並列接続されたか」のように見えます。不思議なのは、この時の14MHzLPF駆動用FETのゲートはLOWなので、どうしてONしてしまうのかということです。

 同じように3.5MHzのLPFが選択されると、やはり7MHzの選択用FETがゲートは0VでこのFETはOFFになる「はず」にも関わらず、Drainを見るとONしてしまいます。(赤塗部分)。

 まず、14/3.5のLPF特性がめちゃめちゃなのはこのロジック表から容易に想像できます。関係ないバンドのLPFは並列になったら、たまったもんじゃありません。14MHzの乱れが3.5MHzより厳しいのは、並列になっちまう7MHzの常数の影響をより多く受けるからでしょう。それにしても、赤塗部分のFETの動作は解りません。0Vまで下がり切っていないのも同じく良くわからないです。

 しかしながら、7MHzLPFはまともなロジックのはずなのに、特性は乱れています。もしかしたら、他のバンドのLPFと租に結合しているのかもしれませんが、FETの制御ロジック上は問題無く見えているので、困ったちゃんですね(笑)

 こんな特性が出るのは、先の表にあるようなSW用FETの変な動作だろうと(普通は)考えて、FETの不良と仮定して交換してみましたが、その後もこの表の動作は変わりがありません。もしかすると、チョークを引っぺがすときに、どこかを痛めたのかもしれませんが、ルーペで拡大してみても、基板にそんな様子は見えません。

 このままだとらちが明かないので、えいやっとばかりLPF部を基板外に出してしまうことにしました。また、整流ダイオードによるバンドSWも、私的にはあまり好きではないので、かさばりますがリレーにしてしまいました。リレーのドライブには、QDXのバンドLPF切り替え回路に使ったFETと同じものを採用して、QDXのロジックでバンド切り替えができるようにしています。その様子を以下に示します。








外だしLPFの様子

LPFはQDXから取り外したトロイダルコイル巻きLを使った



 けっこう見た目は不細工になってしまいましたが、滅茶苦茶な特性を改善するためには仕方のないことと諦めました。以下に核バンド別フィルタを所定のQDX無い接続部に配線し、インサーキット状態で、通過特性を取ったのが以下の図です。





3.5MHz用LPFの特性




7MHz用LPFの特性




10/14MHz用LPFの特性



 これを見ると当然のように綺麗な特性を回復することが出来ました。めでたしめでたしですが、本体とたいして変わらない大きさの別基板が必要になって、不細工な形になってしまって残念です。この辺から、なんだか興味が薄れて行くのを感じます。

 というのも、中身がブラックボックスに近いので、自分の思うような改造も出来ず、なおかつ良くわからないLPFブロックの動作不良に遭遇したからかもしれません。それでも、一応、7MHzと3.5MHzで受信の様子を見ておきます。





7MHzの様子




3.5MHzの様子



 これを見ると、感度は復活しているようです。実際の感度がどうなっているのか測りたいのですが、FT8ではそれも良くわからないので、比較をしてみました。アンテナからの信号をハイブリッドで分割し、QDXとSDR-3(アナログインターフェースでディジタル対応済み)のそれぞれに入力し、同時にデコードして、同一局に表示されるS/Nを見ると、SDR-3に比べてQDXの方が0.5dB程度良好であることが解りました。これは24BitのA/Dを有するQDXとしては、「驚異の感度」というレベルでは無さそうです。なので、SDR-3より感度の高いメイン機や16Bit-Redpitaya機(メイン機はディジタルモード未改造、Redpitaya機は改造済み)には敵わないと思っています。

 最後に、もう少し追加します。LPFを修正したので、送信スプリアスを測りたかったので、細工をしてみました。





送信時は出力信号が別経路を選択するに改造

なんと厚手の紙のクリップ板にねじ止め固定(笑)!


 上記は、FT-8でCATがTXを指示すると、QDXの出力をスペアナに切り替えるためのリレーを付けてみた図です。次実際にFT-8信号を受信していて、Callすると、QDXを送信制御しますが、その制御線でリレーを切り替えて送信時のみスペアナに導いています。これで、送信中のスプリアス測定が可能です。





7MHzの送信スプリアス


 上図を見ると、LPFがしっかりしたからか、スプリアスの様子はGoodですね。一番キツイ三次高調波で-56dB程度は取れているので、まったく問題ないでしょう。これで、一応QSOはできる環境になりました。もちろん、上記の送信切り替えリレーは撤去しますが。おっと、言い忘れましたが、送信出力は1.5W(Vcc=9V時)で少し小さいのですが、この辺りまでくると、この機器に関して、興味がかなり薄れていますので、改善?しようという意欲がわきません。そのころには、Teensy4.0もなんとなくSDRとして動くようになったので、中身の解らないQDXは私の興味の対象から外れてしまいました。せっかくTSS経由の申請が通ったというのに・・・・(苦笑)。ま、いつか思い出したように弄りだすかもしれませんが・・・。