　このところ、忙しい中、SDRいじりに傾倒しています。今回は３種類目のSDRです。詳しいことはおいおい書いていくとして、ちょっと面白い機能の先出しをしておくことにしましょう。このSDRは、当初、いじるのが難物かなぁ？と思ったのですが、なんとか、全容をつかむことができました。なかでも、今回はTX時の特性から最初に記していくことにしましょう。

　まずは動画をアップします。これは、７MHｚのRD16HHF1のプッシュプルPAを歪補償したものです。

　この石を使ったアンプは１０W～２０W用途として好適ですが、レベルをあげて飽和領域に近づくと当然ですが、歪が発生します。これを、えいやっとバッサリ減少させる機能を赤ドラゴンフルーツSDRとその推奨ソフトウェアは持っているのです。５W×２の２トーン出力（PEP＝２０W）で－２３ｄBだったIM3が一気に－５０ｄB以下にまで減少させることができます。動画中に、この歪補償であるプリディストーション機能をオンオフしていますので、まずは、この効果を味わってください。ソフトウェアだけで、歪が３０ｄBも改善すると、これは、すごい感動的な話になりますね。

＜追加＞　【2017.7.16】

　追加です。今日いじっていたらさらに改善できるポイントが見つかりました。

　-２２ｄBだった歪（約4.5W×２の２-トーンでPEP=１８W時）が、なんとプリディストーションで-６３ｄBにまで、４０ｄBも改善しています。これは本当にすごい。この状態はけっこう安定で、通常のオペレーションでは問題なかろうと思います。

＜初めに＞　【20177.30】

　さて、すこしはご本尊のSDRのことも書いておきましょう。赤ドラゴンフルーツなんて、なんとも長い名前ですが、オリジナル名のredpitayaというのは日本ではまるで馴染みのないフルーツで、私は一度も食べたことが有りません。しかし、去年台湾に遊びに行ったときに、高雄の夜市でそれらしきブツを見た記憶があったので、写真をひっくり返すと、まさに、赤ドラゴンフルーツが写っていました。

　おっと、この変な果物じゃなくて、redpitayaと名のついたSDRを知ったのは、偶然、ＦａｃｅＢｏｏｋのＳＤＲのフォーラムでRedpitayanの写真(フルーツじゃなくてボード：笑)を見て「なんだこれは？」と思って調べたのが始まりです。こいつは欧州スロベニア共和国のベンチャーの製品らしく、ベースは「汎用測定器」のようです。詳しくは、ここをご参照戴きましょう(いきなり出てくるこのとぼけ顔のおっちゃんにはびっくりしますが：笑）。

　私が気になったのは、汎用測定器然としていて、アプリケーションもスペアナ、ボーデアナライザ（簡易ネットアナ）、オシロスコープ、ロジックアナライザ、ＬＣＲメータ等に早変わりするのですが、これがＳＤＲトランシーバにも使えるということなのです。この手の機器は有名なＡＰＢ－３が有りますが、そのヨーロッパ版と思えばいいでしょう。但し、ちょっと特性が異なっています。重要なＡ/Ｄ分解能は１４ビット、サンプリングレートは１２５Ｍｓｐｓです。そうです、最近のアマチュア用ＳＤＲではＤレンジを考えると１６ビットは必要なくて、１４ビットでもＯＫだという声もあるようで、それに即した構成です。このボードは来夢ＳＤＲと違って、汎用測定器がベースなので、チューナーがついていません。通常はナイキスト周波数までの（６２．５ＭＨｚ）までの帯域の信号を扱えることになります。

　そういえばＴＲＸ３０５も１４ビット６５Ｍｓｐｓですから、所謂ＨＦ帯がカバーレンジですが、redpitayaでは一気に５０ＭＨｚまでカバーできることになります。これは大きなメリットです。というところが新しいのですが、このボード、基本は、ＰＣの強力なベースバンド処理が期待できる、ＨＰＳＤＲ（High Performance SDR）準拠のＰｏｗｅｒＳＤＲに対応しているようなのです。ＴＲＸ３０５は変復調処理がオンボードＤＳＰでしたが、それをＰＣのＰｏｗｅｒＳＤＲで、ＳＤＲとして「だけ」ではなく、ＳＤＴＸ（こんな言葉あるのか？）としても動作させることができるようです。

　お値段もスターターキットが２５９€とあまり高くないので、ポケットマネーで容易に購入できます。ロジックアナライザやＬＣＲメータ機能を要望すると、けっこうな出費（ＬＣＲメータなんて、追加で２９９€って何よ！）ですが、ＳＤＲとしてなら、このボード以外にはフリーのソフトが必要なだけで、極めてリーズナブルに楽しむことができると言えます。

　購入して、２Ｗくらいでブツが発送されてきました。来夢ＳＤＲのようなシャレた個装箱ではなくて、武骨なものでしたが、ＡＣアダプタのソケット変換アダプタが３つも同梱されていたのには驚きました。さすが、ヨーロッパの製品です（笑）。

　最初の写真がこれかい（笑）などと、とぼけていないで本体はこれ↓です。

Redpitaya全景

　実験用シャーシに固定しMACアドレスは隠しています。
TX-1とRX-2に1.5D2Vで引き出し、RX-1の入力にはおまじないが（笑）

　上図はボードの外観ですが、入力２、出力２のアナログポート（ＳＭＡ）を持っています。特筆されるのは、入力のインピーダンスがオシロスコープ等への利用を考えて１ＭΩと高いことです。これはスペアナとして使う時にはけっこう便利で、ＡＰＢ－３にも５０Ω/１ＭΩ切り替えＳＷがありました。ハイインピーダンスプローブが不要になるというわけです。

　おおまかな構成としては、既に確立された感アリですが、リニアなＡ/Ｄ、Ｄ/ＡとＦＰＧＡの組み合わせで、以上終わり！というスタイルです。ＴＲＸ３０５を弄り始めてこの構成を認識したわけですが、こんなチップで無線の送受信ができるようになるとは、素晴らしいものですね（いかにもおっさん臭い感想ですが）。

　さっそく、弄り始めてみましょう。この機器はＰＣとはEthernet接続で、redpitayaボードはＬＡＮ内に置かれたサーバ（プライベートアドレス）として動作します。これはあとで実感したのですが、かなり便利です。ＬＡＮに置かれたどのＰＣからも、このＳＤＲがアクセスできるのです。ＰＣを変える毎にＵＳＢをつなぎ替える必要がありません。単に、測定器として用いるならば、Windowsでは黒目か火狐が動いていれば、ＸＰマシンからでも動作可能です。但し、ＩＥではどうも動作がおかしく動きませんし、Ｅｄｇｅに至っては、私はそんなものは使っていないので、何の知見もありません（笑）。

Redpitayaサーバが吐き出すメニュー画面（黒目あるいは火狐で見ます）

　このような画面でそれぞれのメニューを選択して動作させれば、ローカルサーバーであるredpitayaからイーサ経由でデータが送られてきて、ブラウザ上に描画されるという仕組みです。ここでは動作確認のためにスペアナとオシロだけ動かして終了しています。スペアナのＤレンジは１４ビット分解能なので８０ｄＢ程度らしいですが、これは昔のＡＰＢ―１を想起させますね。ただ、この１４ビット分解能のオシロは、現在所有している岩通のデジタルオシロの８ビット分解能に較べて（当然ですが）かなり波形がなめらかです。デジオシロはどうもカクカクしていて好きになれないのですが、こいつは良い感じなので、もしかしたら実際にオシロとして使う気になるかもしれません。

　ここでは、これらの測定器機能は今回の目玉の目的からは遠く離れているので、先を急ぎましょう。だって、ＡＰＢ－３があるのに、いまさら、赤ドラゴンフルーツを汎用測定器にする必要も無く、ＳＤＲとして動作させるのが先決です。実は、これをＳＤＲとして動かすには、かなり面倒な作業をあれこれ試行錯誤して丸丸３日も無駄に費やしたのですが、それらをいちいち書いていても、ここをご覧の皆様にとっては、「はい、ご苦労様でした。それで？」くらいの感想でしょうから、その七転八倒物語は省略することにします。

　要するに、redpitayaのmotesを読んで、ＳＤＲトランシーバを動作させていくということに尽きるので、各人が努力してみてください。手順はnotesに書いてあるので、それに従って試行錯誤することになります。一番困ったのはというと、始めた当初、この標準ソフトのＰＯＷＥＲＳＤＲの設定ではまたしても音が出てきませんでした。スペクトラムは見えるのですが、音が出ない・・・・これにはめげました。前に、ＲＴＬドングルとＲＰ３でも経験しましたけど。このトラブルは先に書いた「無駄に過ごした３日間」には含まれていません（笑）。SetupメニューのAudioタグを弄ろうにもデフォルトでは、弄るところがありません。サンプルレートやバッファサイズなんて、そもそもオーディオ信号が出てこないので弄っても無駄です（苦笑）。ＶＡＣなんてEnableにならず、選択するとエラーメッセージが出て、PowerSDRが動作停止する始末です。

　ネット検索していても、こんな事例はアップはされて無いようで、ほとほと困ってしまいました。どうも、オーディオのサウンドカードのドライバーソフト（余計な接続管理をいろいろやってる）が問題なのでは？と考えて、「他のＰＣ」で同じように動作させてみることにしました。要するに、今使っている無線その他アプリ満載のＷin-１０ＰＣとは別の事務用のＷin-１０ＰＣとＷin-７開発用ＰＣで動かしてみました。

　すると、Ｗin-７開発用ＰＣは同じ不具合でしたが、事務用Ｗin-１０メインＰＣ（ブラウザとかメーラーや事務ソフトをメインで使用）では、ＶＡＣを設定してもPowerSDRが動作することが解り、当然音も出てきます。これで、とりあえずＳＤＲ動作を確認することができました。

　しかし、３台中動くのが１台とは、困ったもので、もしかしてどこか設定すれば動くのかもしれませんが、。もし、ＰＣが１台しかなかったら、これで諦めてしまうかも・・・というシチュエーションです。このあたりの原因については、時間の有るときに、少し掘り下げて解決しておきたいと思っています。

　とここまで書いて来たのですが、その後、あっけなく問題解決してしまいました。というのも、ＰＣ差分で動作しないなんてことでは、現在の事務メイン機が逝かれたらそのあとどうなるんだ？と気になるから、チェックしていたら、原因が解ったからです。それは、なんと事務メインの裏の配線換えをしていて、マイク端子に挿入されていた３．５φステレオジャックを抜いたのを知らずに、ＰｏｗｅｒＳＤＲを起動したら、先のエラーが出てしまって動きません。これには焦ったのですが、ＶＡＣの設定を見てみると、マイク入力が何も選択できてないことに気づきました。

　これって、さっき裏面にささっていたＤＳＰ（ＴＭＳ３２０C６７１３用）用の３．５φジャックを抜いたのを、オーディオのドライバーが検出したからだろうと気が付きました。なので、このジャックをマイク端子に入れると、エラーが出なくなり一件落着と相成りました。めでたしめでたしです。これが、上図の様子です。同じような所作を、アプリ用Ｗin－１０機、開発用Ｗin－７機、家内のＷin－７機に実行して全てのＰＣ（ＬＡＮ内なので接続替えは不要！これは便利です）で動作確認をすることが出来ました。これで、そろそろ「ヤレ」つつある事務用Ｗin－１０機（＝強制アップグレードされちまった６年前のWin-7機）がこけてしまっても、代替は可能になるので大いに安心できます。

　というところで、今回は、単にアンテナをつないで受信しているスクリーンショットを示してしておきます。詳細な動作確認はこれ以降に実施していくつもりです（あー疲れた！）。

＜赤ドラゴンフルーツSDRいじり＞　【2017.8.14】

　このあとは、少し赤ドラゴンフルーツをＰｏｗｅｒＳＤＲでいじってみた結果を書きます。

（１）ＲＸ２動作
　赤ドラゴンフルーツは２系統の受信機（A/D)を持っています。来夢ＳＤＲでもそうでしたが、けっこう有用です。運用は簡単で、ＰｏｗｅｒＳＤＲのＲＸ２動作タグをオンすれば、たちどころに動きます。画面が分割されて、デュアルワッチが可能になります。これは、ディジタルならではの操作ですね。Ａ/Ｄは２台持っているのですが、ＦＰＧＡ内の処理は２系統に割り当てられているのだろうか？同じ処理を単に独立に行っているのか、興味にあるところではあります。

Rx2動作

スペクトラムが２段になって下段でRX2の受信が可能

　このＲＸ２はあとあと重要な動作を行うために、大きな役割を担うことになります。送信信号の歪の大幅改善のための有力な機能を提供することになるので、動作が完全であることが欠かせません。

（２）送信動作
　これも簡単です。ＰＣのマイク入力にアナログ信号をぶち込んで、画面のＭＯＸをオンすれば、無変調時に０ｄＢ近辺の出力を生成できます。　これを実際にＭＳ２８３０Ａで測定してみたのが↓の図です。まずは、動作をしていることを確認しました。ノイズフロアも低く、十分な特性です。WEB上を見ていると、帯域内のノイズフロアの高いスペアナ写真を見ることがありますが、これは、赤ドラゴンに回り込んでいる証拠です。注意しましょう。

ＭＳ２８３０Ａによる送信スペクトラム

デフォルトで３．５ｄBｍくらい得られている。IMDはあまり良くなくて－６０ｄBに及ばない。
出力を０ｄBｍにすることで－６０ｄB以下にすることができる。
ただし、赤ドラゴンはプリディストーション機能で、赤ドラゴンの発生する歪も低減が可能

　このように信号は出てくるのですが、赤ドラゴンフルーツから外部を操作するための送信ＯＮ信号を取り出さないといけません。これは、ＴＸのＯＮ/ＯＦＦ動作から、赤ドラゴンの外部コネクタE1のピン3にＴＸ時３Ｖの信号が来ていることを見つけました。ノートをよく見ると、これがPTTのOUTで、対面のピン4がPTTのINのようですね。

　ＴＸ-ＯＮ信号が解ったので、もしかしてバンド選択信号も出ているか、チェックをしたのですが、それは無さそうでした。ＨＡＭＬＡＢのＢＰＦ基板を見ると、なにやらＣＰＵらしきものが鎮座しているので、赤ドラゴンフルーツからハードな信号線（バンド毎を期待していた）でバンドを切り替えているのではなさそうなことが解りました。なので、外付け回路のバンド選択は別に考えないといけないようですね。

（３）感度向上のための考察
　赤ドラゴンフルーツは、１４ビットＡ/Ｄを使っています。これはＴＲＸ３０５と同じですが、ＴＲＸ３０５はデフォルトでプリアンプが前置されていて、これを外すことができません。以前、TRX305のＩＩＰ３を測ってみたときは、ダイオードＤＢＭに遜色ない値が得られたので、ま、これでいいかと思いましたが、赤ドラゴン（面倒なので以後こう呼びます：笑）はプリアンプ無しなので、どんな特性なのかが気になります。感度劣化するもＩＩＰ３が向上？なんて安易な想像をすることもできます（笑）。

一方で、赤ドラゴンは、測定器用途がベースになっているので、なんと、
①入力インピーダンスが１ＭΩとなっていて、入力とＡ/Ｄの間にハイインピーダンスバッファを挿入してあります。
これは、ちょっと頭をひねると感度向上が出来そうです。さらに
②なんと入力回路には１/２のＡＴＴがデフォルトで挿入されています。
これも、簡単に感度アップをすることが出来そうですね。

　まずは、①から考えていきましょう。これは、プリアンプと同じ効果があることが予測できます。
というのも、通常は５０Ωとかの低インピーダンスのＡＮＴや測定器からの信号を受けるわけですが、オシロとかの被測定回路に影響を及ぼさないための、１ＭΩというハイインピーダンス入力は、ＳＤＲで使う場合、ミスマッチになってしまいます。なんらかの整合=ステップアップのための回路を入れて感度向上が図れるはずです。

　ステップアップであれば、単純に１：Ｎの広帯域トランスを用いるのが常道でしょうし、何例かＷＥＢに実例もあるようです。人と同じことが嫌いなＰＷＺは、ここは違うアプローチをしてみることにしましょう。

　ということで持ち出したのが共振回路です。これだとハムバンドとかの狭い帯域しか有効ではないのですが、帯域制限もできるので、結構便利です。マルチバンド化するには工夫が要りますが、それはお後の楽しみということでいずれご披露いたしましょう。

　さて、モノバンドであれば、下記に示すような実験回路で、共振器をつなぐことができます。

共振器のアップ（ＦＣＺコイル７ＭＨｚ相当品）

共振側を赤ドラゴンのRX1（ハイインピーダンス）に接続する
SMA-PPコネクターの先が赤ドラゴンのインプット（IN1)

　共振側はハイインピーダンスになりますが、赤ドラゴンの入力のハイインピーダンスで受ければ、共振回路でステップアップした電圧を損ねることなく、赤ドラゴンに導くことが可能です。ここでは、ジャンクボックスの隅に残っていたＦＣＺコイルを使っていますが、このコイルだと、リンクコイル側が５０Ωにジャストフィットではなく、昇圧比が必ずしも最適ではないので、マルチバンド化する時には、別途巻いた１０Ｋコイルを使おうかと思っています。

　②に関しては、簡単です。下に示す入力回路をよーく見てみるとデフォルトの－６ｄＢのＡＴＴはR3をショートしてしまえば、簡単に６ｄＢほどアップさせることができそうです。最初は４９０ｋΩの抵抗を基板の裏面でショートしてしまえと思いましたが、思い直して、入力切替ピンに着目して、なんと、そのピン間をバイパスする０．０１μFのセラコンで高周波的にショート状態にすることが出来そうです。

入力回路の様子　回路図

入力切替ピンのクローズアップ

ショートコンデンサとピンヘッダー

　このようにすれば、基板上のＳＭＤの抵抗器を物理的にショートするときに心配な、「破損リスク」を抑えることが出来て極めて好適です。

　さて、このような対策で、感度向上の効果を測ってみましょう。ＷＥＢ上ではＳＤＲの特性に関しては、殆ど定量的な記述が無いのですが、ここでは出来る限り記述していこうと思っています。

　この効果は抜群で、裸の赤ドラゴンではけっこう無残な感度ですが、共振回路のステップアップ効果で大きく感度を改善することができます。但し、上記の表のレベルでは、最良のメーカーＴＲＸからは「ほど遠い」値なので、セットとしてまとめるには、プリアンプは必要に応じて、スルーできることを前提に搭載するのだと考えています。このレベル（ただし、共振回路有り＆０．０１μFでR3をショート状態）でも実際にバンドを聞いてると感度不足感はあまり感じないのは、来夢ＳＤＲのときの実況と同じですね。実は、これ以外に感度をよくする手段があります。その効果は思っていた以上に大きいので、次回以降にはお知らせしようと思います。

（４）バンドセレクター
　送信ＯＮ/ＯＦＦ信号はなんとか赤ドラゴン本体から引っ張ってくることができますが、本体ピンのどこを探しても、ＰＯＷＥＲ-ＳＤＲで設定するバンドを指定できる信号は見つけることができません。ここでｎｏｔｅｓをよく読んでみると、バンドセレクトは、赤ドラゴン基板のＩ２Ｃ信号で制御されることが解りました。これはＨＰＳＤＲ規格（？）に則っているようですね。

　で、資料を見てみると、なんだか読めない！・・・・当たり前です。ドイツ語なんだもの（大笑）。大昔に、大学で習った覚えはあるのですが、語彙も文法もそっくり忘却の彼方です（苦笑）。なんせ、今まで、全く使うことがなかったですからねぇ・・・・まさか趣味でドイツ語を読まなければならない羽目になるとは思いませんでした。とか、うだうだ言っていても始まらないので、寄書のＰＤＦをＷＯＲＤに変換して、これを翻訳ソフトで逐一翻訳しました。いい加減な翻訳ソフトでも、

・インタラプトを使っていないこと、
・Ｉ２Ｃパラレルデバイスのアドレスが００１であることが解りました（←これはNoteｓにも書いてありましたが）。これだけわかれば、あとは回路図を見ればわかります。

　このＩ２ＣパラレルデバイスのＰＣＡ９５５５って、殆ど日本では知られていないようですが、Ｅｂａｙでは安く転がっています。ＴＳＳＯＰパッケージだと、はんだが厳しいので、ＳＯＩＣのものを取り寄せました。なんとＤＩＰもあるようでしたが、一本７５０円もするので、２００円で買えるＳＯＩＣタイプにしました。

　さて、ここまで書いてくると、ＰＯＷＥＲＳＤＲと赤ドラゴンフルーツでＴＲＸを作ることができる素地が整ってきました。以降はいろいろ小物を作りながら、ＴＲＸとしてまとめて行く過程で、特性取得を進めてみたいと思います。

　受信部分の様子が分かり、ＴＸのプリディスリーションの動きも確認できたので、これらのユニットを用いて、ＳＤ-ＴＲＸ（SoftwareDefined Tranceiver）を作り上げることを考えてみましょう。今回はほとんどアナログの世界です（笑）。

　まずは構成図を以下に示しておきます。ＴＲＸ３０５とかなり似た感じになりますが、ＴＲＸ３０５がスタンドアローンなのに較べ、赤ドラゴンは表示操作とベースバンド変復調処理がＰＣになっているという大きな違いがあります。無線機と銘打つ場合はスタンドアローンのほうが「それっぽい」のですが、いつまでも古い考えに捉われていても、あまり得るものは無いでしょう。ＰＣを用いた方が、機能が高く、多く、安価にできるというのであれば、この構成にも触手を伸ばしてみるべきでしょう。何事も食わず嫌いはいけません。

構成図

RX2はプリディストーション機能のための直線性検出回路を構成する
「Reso」とはマルチバンド共振回路によるステップアップ回路

　この構成だと、まずはＰＡを１０～２０ＷＰＥＰ付近で作っておいて、最終的にはリニアアンプと込みで２００Ｗｐｅｐを目指してみたいものです。この出力でＩＭ３が－５０ｄＢとかを実現できれば、相当な高性能機ということが出来ます（今のところ、取らぬ狸のなんとやらですが：笑）。

　ということで、ＴＸを見て行きます。

　この赤ドラゴンのＴＸ端子は２つありますが、もちろんＴＸ１だけしか通常は使いません。

　この出力から１０～２０ＷＰＥＰまで増力するのは３０ｄＢ程度の利得のあるパワー＆ドライバーステージが必要になります。この場合、２段でなんとかこなしたいと思うのが人情でしょう。リニアアンプを含めて３段で済ませられれば、期待している、大きなプリディスとーション効果が得られなくなる可能性も減るのではないかと思います。いろいろ文献を探すと、このパワーＦＥＴにはメモリー効果の少ない、高圧で動作しゲインの大きい（必要ステージ数が少ない）ＬＤＭＯＳが最適のようなのですが、どうも、小パワーのＬＤＭＯＳは入手性に難があるようで、いろいろ探したのですが、入手の手がかりがありませんでした。なので、今まで使い慣れたＲＤ１６ＨＨＦ１のシングルのドライバー回路、同じくプッシュプルのパワーアンプを構成しています。

ドライバーの写真

今回は放熱器（秋月で１００円）を抱えた基板の構成にしてみた。

　ドライバーはＴＲＸ３０５で示したこれそのものです。なので説明は省略いたします。

　ＰＡ回路はここで示したＳＥＰＰ実験回路の残骸に、コアを交換して組み直したものです。これもまぁ、ＴＲＸ３０５で用いた回路ではありますが、使用したトランスは、入力がコンベンショナル型から伝送線路型に変更し、出力も４：１の伝送線路トランス＋ソータバランという構成になっています。ＴＲＸ３０５の時はむちゃくちゃ電流を流してＡクラスとし、おまけに全体構成としては３段構成で余裕を持たせた（リニアリティのいいところで使った）ために、裸でも－５０ｄＢ近くのＩＭ３が取れています。今回のものは、そこまでリニアリティは考慮ｚせず、動作点もＢクラスで、プリディストーションを前提に回路を構成することにします。

　次に、プリディストーション制御のＲＸ２に出力信号をフィードバックするためのピックアップコイルを以下に示します。

　１０ターン巻いたコアの中心に銅線を通した簡単なもので－２０ｄＢのアッテネータを形成しています。ＲＸ２の適正レベルは－１８ｄＢｍ近辺なので、出力３４ｄＢｍからは－５２ｄＢくらいの減衰量が必要なので、これ以外に３０ｄＢ程度の減衰が必要になります。

次はこのピックアップからＲＸ２に導くアッテネータの番です。実験の時は、ジャンクのプッシュ式ＡＴＴ

　を使っていて、これをそのまま実機に搭載してしまおうかとも思ったのですが、せっかくのＳＤ－ＴＲＸにするのに、このプリディストーション制御を「手動」で行うのはなんだかなぁ・・・という気がして、アッテネータを自作してみようと思い立ちました。

　もともと、ここでひどい目にあったので、自作でプログラマブルＡＴＴが出来るモノなのかをサーベイしたい気持ちもありました。なので、手元にあった部品を使ってラフに組んでみました。カッティングランド工法でウナギの寝床よろしく４段のＡＴＴを組んでいます。

ＡＴＴの様子

リレーでπ型ATTとスルーを切り替える。
８、４，２，１（ｄB）の４ブロックで１５ｄBの変化量を想定

　これは、プリディストーションの実験を行っていて、バンド変化時のＡＴＴの可変範囲は５～１０ｄＢもあれば十分なことが解ったので、０～１５ｄＢ（１＋２＋４＋８ｄＢ）とし、足りない減衰は固定ＡＴＴで実現しようと画策しました。念のため、０～１００ＭＨｚでの特性をみてみると、まずはＡＴＴ＝０ｄＢ時には、大きなうねりは見えませんでした。１５０ＭＨｚを超えてくると、減衰が増えて行き、２００ＭＨｚでは３ｄＢくらい落ちるようです。なので、この作り方をしたＡＴＴは、精々１００ＭＨｚ程度までが使用範囲と割り切ったほうがいいと思います。参考までに、１５ｄＢ（全ユニット使用）のＦ特性を載せておきます。

ATT=１５ｄＢの時のF特

青い線はATT=0dB状態で、けっこうフラットな様子がわかる
どうも８ｄBのATTが６ｄB程度しかない
ま、これでもこの用途には問題なく使えるので、必要がなければ修正しない（笑）

　これを見ると、ＨＦ～５０ＭＨｚ程度までの利用には全く差支えないことが解ります。ただ、独立した「プログラマブルＡＴＴ」としてみると、やっぱりＦ特性の伸びは期待できないので、こういった構造で本格的なF範囲のプログラマブルＡＴＴを構成するのは、無理がありそうだと理解しました。

　さて、プログラマブルＡＴＴをバンドに応じて制御するのは、簡単なＡＶＲかダイオードマトリクスが必要になります。バンドスイッチの信号はなんらかの形で赤ドラゴンフルーツから引き出す算段を考えるとしても、なんだか大がかりな構成だなぁと思えてきました。いっそのこと、バンド毎にＦ特性のいいＶＲと固定ＡＴＴで代替できないだろうかと考えて作ってみたのが以下の「バンド毎ボリューム（笑）」です。実はこれがうまく行ったので、先に述べたＡＴＴは、各バンドのレベル補正のためのＡＴＴとして、赤ドラゴンＴＸ端子とドライバー入力の間に挿入することで活用を図ろうと思っています。

バンド毎ＶＲ

バンド入力信号に応じて、中央列の「ＶＲ」をリレーで選択させる原始的な装置です（笑）。

　Ｆ特を見ると、１００ＭＨｚまでには減衰量によって、けっこううねりが有りますが、単一バンドで使うので、この用途ならまったく問題はないのじゃないかと思っています。とりあえず３バンド分しか作っていませんが、必要に応じて、さらに２バンドくらいなら実装可能です。

Ｆ特性

HFで２０ｄBくらい減衰させようとすると、ご覧のようにF特性がうねるが、
平坦性を求められているわけではないので十分利用可能

　おっと、忘れていました。ＲＸにはプリアンプも搭載できるように考えておきましょう。もともと、ここで見たように　赤ドラゴンＲＸの入力感度は２μＶｒｍｓ近辺ですから(じつはもうすこし向上させることが可能ですが、それはおいおい）、ちょっと感度を上げてやる（一方、ＩＭＤは下がるが）モードもあっていいかと思ったからです。

　ただ、このプリアンプは、利得は本当に僅少でいいと思います。感度をトータルで６ｄＢ程度上げられれば十分だと考えて、一応１０ｄＢ以下の利得で実現しています。回路は作りなれたノートン回路です。ＴＲは昨年末に２８個（何故か）３０００円で落札した、ＣＡＴＶ用のＮＥＣのトランジスタです。２ＳＣ１２５１というやつです。

　このＴＲも、最近はチップタイプの優秀なものが出てきているので、殆ど猫マタギ化してるのですが、なんとも昔の「広帯域、高リニアリティトランジスタ然」としているので、お気に入りなのです。特に、長―い３ｍｍのネジで放熱器に止めるこのタイプのＴＲは形からして、いかにも「高周波トランジスタ」という外観なので、いいですね～～～（お前だけだよ、こんな外観に萌えて感動してるのは：笑）

実装図を以下に示します。

プリアンプ

左は受信トップのBPF（２バンドのみ実装）と右が受信プリアンプ（スルー可能）

　回路図はこれの１チャネル分です。マイナス電源が嫌らしいですが、ベースにバイアスを掛ける様にすれば、単電源でもできますが、昔の記憶では、２電源のほうが特性を追い込み易かったような記憶があるので、そのまま２電源で作ってみました。

　ＩＩＰは３５ｄＢｍ、Ｇａｉｎは９ｄＢというところでした。スペアナ図はしつこいので出しませんが、まぁ、昔の名前で出ているＴＲではこんなものでしょう。今風ＴＲならばＩＩＰ＝４０ｄＢｍ近い特性も得られるでしょうが、親機が赤ドラゴンであることを考えると、こんな特性にこだわっても無駄です。このあたりで十分な特性だということができます。

　さて、ここまで説明したところで、プリディストーションを実現するコンポーネントが揃いましたので、一旦、仮組みしてその動作を見てみることにします。

　このようにユニットを作るのもけっこうな時間が掛かります。昔のように一つのユニットを作成する毎ににアップすると、一回のアップにかかる時間も少なくて済むのですが、最近は年を食ったせいか「まめ」な動作が出来なくなっており、どうしても先延ばした挙句に仕方なく纏めるかというものぐさになってきました。うーーーん（苦笑）。

　各論に入る前に、今はどんな様子でＳＤ－ＴＲＸを弄っているのか、下記に示します。とりあえず写真に納まるようにまとめて整列させましたが、実際はもっとラフに広がっています（笑）。

　こんな感じですが、赤ドラゴンも、下記のようなケースに入れ込んでいます。

　さて、では測定に移っていきましょう。

　おっと忘れていました。ちょっとコメントです。SD-TRXはいいですねぇ。というのも、キャリアサプレッションとかサイドバンドサプレッション、送信F特性、復調F特性なんて、まったく考えなくていいのです。なぜなら、アナログの世界から考えれば「完璧な特性」が初めから保証されているからです。まぁ、これは、アナログ大好き人間の私には若干寂しいことでもありますけど。

　さて、では測っておかなければいけない項目について見ておきましょう。

１．感度に関して

　感度に移る前に、マルチバンドレソネータ（仮称）による昇圧回路について書いておきます。以前に、ここに７ＭＨｚの単独の昇圧回路を紹介しました。赤ドラゴンの入力回路はハイインピーダンスなので、アクティブ素子を用いなくても、感度改善ができることが解りました。１０ｄＢ近くもアップしてるので一見「いいかな？」と思うのですが、実は「ＦＣＺコイル」なるものを使っていたので、５０Ω系では、必ずしも最適整合状態になっていません。ここを見てもらえばわかるように、５０Ωのアンテナであれば、ＦＣＺコイルはリンクコイルの巻き数が多すぎます。要するにマッチングが取れていないのです。それを是正することで、感度アップを図ることが出来る可能性があります。

　また、マルチバンドでこのような動作が出来れば、大変好適というか、逆にこれができないと、赤ドラゴンＳＤＲを使う上で、極めて大きなディスアドバンテージになります。なので、解決策を示しておきましょう。共振側がハイインピーダンス結合であれば、ここで示したように、真空管のｇ１に直接入力できるような（赤ドラゴンの入力は真空管ほど高くはないが、ま、ほぼ同様に扱える）マルチバンド共振回路を採用すればいいことが解ります。

　ということで、実現したのが、下図のユニットです。共振回路をシリーズにして、必要なバンドにリレーでリンクコイルを接続するという構成です。

　これで実際に感度を測ってみます。はたして、向上が見られるでしょうか？

　上記を見ると、以前に比べて確実に感度が向上しているのが解ります。これは目出度しめでたしですが、良く似ると感度の絶対値は１μＶｒｍｓ近辺ですから、もう、これ以上は、無理して向上を考える必要がないかもしれません。７ＭＨｚであれば、プリアンプは殆ど必要ないレベルになります。但し、単共振回路では選択度に難があるために、アンテナとの間にＢＰＦを挿入しなければならず、そのロスを２～３ｄＢと仮定すると、やはりプリアンプを用意しておいても、邪魔になることはないと考えています。

　さて、そのマルチバンド共振回路ですが、受動素子とはいえ、ハイインピーダンスの回路ですから、若干、外乱に弱くなっています。余計な寄生発振が起きないように、完全にシールドしてしまっています（実は、裸状態では少し怪しい状態です）。もともと１０Ｋタイプなので、この様にシールドをしても、共振点が大幅にずれるということはありません。この効果は、けっこう絶大で、安定して赤ドラゴンを動作させることが出来ます。

シールド状態のマルチバンド共振昇圧回路

アルミフォイルと銅テープでぐるぐる巻き　もちろん内部はちゃんと絶縁している

２．処理遅延に関して

　実は、赤ドラゴンＳＤＲの処理遅延に関しては全く気にすることなく「聞いて」いたのですが、流石に気になって測定してみました。ＳＤＲは少なからざる処理遅延があるのが普通だからです。ものによっては秒単位にも及ぶものがあるようです。まずは、半導体ＵＰＣ機と聞き比べてみました。この２者間で、耳で聞いても若干の遅延が知覚できましたので、遅延時間を実際に測ってみることにしました。これが以下の図です。

赤ドラゴンSDRの処理遅延

黄色が赤ドラゴン、赤が半導体UPC機のオーディオ復調信号
⊿X（アナログ機に対する遅延時間）＝２３２ｍSと読める

　同じ信号を赤ドラゴンＳＤＲと半導体ＵＰＣ機の入力にぶち込んで（アンテナからハイブリッドで分割し、各RXに入力）、復調された信号を観測しています。これを見ると半導体ＵＰＣ機に較べて、赤ドラゴンＳＤＲは２３０ｍＳ程度の遅延があることが解ります。一方、アナログ機の遅延量は、ほぼＩＦフィルタの帯域幅で決まり、１/Ｂ（のオーダー）とか言う値と聞いたことが有ります。BW=２．４ｋHｚだとと殆ど遅延がありませんので、アナログ機と比較すれば、おおよその遅延量がわかります。そう考えると、ここに示した遅延量としてだいたいこんな値（２３０ｍＳ）は妥当な値だと思います。実際のオペレーションとしては、この値であれば、ハードなコンテストでもない限り、会話がぎくしゃくするようなことにはならないでしょう。まぁ、ほっとしたところです。

３．プリディストーションの動作例

　この章の冒頭にプリディストーションの動作例を象徴的に示してみました。ただ、これは、プリディストーション動作の理想状態を探った結果なので、ここでは実際の動作に即して条件を確かめてみましょう。

　まずは、７ＭＨｚでの動作です。動作点をＡＢからＡクラスよりに設定して、どのあたりの動作点でプリディストーションが「効くか」を見ています。ベースカレントはＶＤＤ＝２５．６Ｖで０．７Ａ（０．３５Ａ×２）としました。少し電流を多目に流しています。

　上記はPEP=22Wなのでかなり絞り出しているのですが、動作点をAクラスに近づけているのでIMDは４０ｄB近辺と良好です。このような動作点を選んだのは、仮にプリディストーションが動作しなくなった場合でも、ある程度の直線性を得ることができるようにと画策したのです。動作点は２５．６V/１．１５Aですから、信号出力の１１Wと比較すると、４９％というところです。これはかなりいい動作点ですね。ここでプリディストーションをかけてみます。

　これをみると、改善量は２０ｄＢ位になっていることが解ります。ただ、パワーの絶対値としてはPEP＝１８Wになってしまいます。この場合の効率は３０％に低下しています。しかしながら、IMD３の絶対値は－６０ｄB近辺ですから、これはものすごいことですね。完璧なリニアリティを実現しています。、

　ところで、この補正効果の原理を見ておきましょう。

　ある意味、この図がプリディストーションの「肝」を表しています。青の点線は、PAの裸の入出力特性（振幅）で、黄色の点線が入出力の位相特性になります。わかりやすいように、上図の条件とは別の、IMD３=20dBくらいの直線性の悪いところでプリディストーションをかけた例で説明します。

　さて、振幅は飽和領域に近づくにつれリニアリティが失われ、直線から伸びが鈍って曲線化します。これで大信号時には歪が発生するわけです。位相は、振幅が大きいと遅れていくように見えます。プリディストーションというのは、こういう裸の特性を「理解」し、PAの入出力特性の「逆特性」を、PAに入力される信号に乗じることで補正して、トータルの入出力特性を直線化しようと試みるのです。赤い実線がその補正された入出力特性で、「トータルで歪まない＝直線性が高い」ように、PAに入る前にあらかじめ信号を、PAの裸特性とは逆特性の重み付けをして、いわば「あらかじめ歪ませておく」動作をしています。　位相についても同様です。

　このような動作を行うことで、入出力特性は角度が４５度の直線に補正されて（実は、この図は縦軸横軸のスケールが同じではないので４５度ではないが）、歪も減るという塩梅です。この例は先に述べたように、冒頭の動画にあるようなIMD3がかなり悪い（-25ｄBとかの）動作例を示していますが、今回のPEP=22Wの動作点では、もともと歪特性がIMD3=－４０ｄBとかなり良好なので青、赤の曲線は４５度の直線（＝リニアな状態）に大きく近接しています。

　次に１４ＭＨｚにおける動作を見てみましょう。動作点は変えずに、１４MHｚにバンドチェンジしてみます。PEPは19.3Wほど出ていて、効率は３２％といったところです。これも、プリディストーションが外れても、それなりの特性になるようにIMD3=－３７ｄB程度を確保してあります。

　こうやってみると、１４ＭＨｚの方が７MHｚに比べて、利得が若干少なくなっていますが、これはアンプ特性というよりはＬＰＦのうねりも含んでいるためです。ここのＬＰＦは定Ｋ型ですが、少ない段数で高調波抑圧のためにカットオフをバンド端に近接させたため、１４MHｚの場合は、このようなうねりの出る結果となってしまっています。

　さて、上図のとおり、プリディストーションをかけるとIMD3=－６０ｄBということになって、７MHｚと同じような良好な特性が得られることがわかります。

　なお、７ＭＨｚ、１４ＭＨｚ共に、一箇所でプリディストーションの補正を行ってあると、シングルオペレーションで「補正動作」を停止して周波数を変化させても、問題なくプリディストーション効果を確認することが出来ました。なので、オペレーション前に一回補正しておけば、数時間は補正無しでも問題ない「安定度」は持っているようです。

　また、一箇所の周波数で補正を行っておけば、バンド内で２００ｋHｚ程度周波数を変化させても、特性は安定して、プリディストーションの効果を得ることができました。こうなるとかなり実用的に見えてきます。

　さて、今までは、２-トーンでＩＭＤ評価を行ってきましたが、実戦でプリディストーションの効果を見てみましょう。ダイナミックマイク（ハンドマイクとしてはもう古典品）をＰＣにつっこんで変調してみてそのスペクトラム変化を「楽しんで」みましょう。下図はその様子です。

音声入力時のスペクトラム

かなりマイクに向かってがなっている状態。それでもプリディストーションが効くと綺麗なスペクトラムになる。

　また、この状態において、２-トーンでプリディストーション補正の有り無しを見た感じが下図です。

プリディストーションの有無

黄色がプリディストーション実施の例

　さて、２-トーンのＩＭＤで－３０ｄＢでも、音声で変調した場合は、青線のスペクトラムのようにスペクトラムが広がります。これは当たり前ですが、プリディストーションが有る場合（黄線）は、すぱっと帯域制限ができていて、隣接の周波数に迷惑を掛けないのは明らかです。

　こうやってみると実際の「お空」ではどうなっているのか気になりますね。なので、赤ドラゴンを使ってモニタリングしてみました。すると気になる波形を見つけてしまいました。

　これをみると、大きな信号強度でないと解らないという面もあるかとは思いますが、けっこうスペクトラムの広がった波形を見つけることが出来ます。上図で、赤丸で示した領域などはその典型です。先の実験例からみると、－３０ｄＢ程度のＩＭＤ特性でも音声スペクトラムが広がるのが認知できるので、実際のお空のスペクトラムは、殆どがこういったように「広がってる」のかもしれません。というのも、普通のメーカー製トランシーバであればIMD3は実力的に－３０ｄBくらいが相場だからです。ALCがあるとはいえ、マイクを固く握って、大声をだせば、隣の周波数に子供が漏れるのは必然です。また、自作で、「単にパワーが出ましたレベル」だと、もっと痛ましい状況になるはずです。この場合、QRO運用なんて絶対禁止です（大笑）。

　ただ、私の設備では、強度の強い信号が軒並みバンド内を埋め尽くす・・・と言う状況ではないので、どのくらいの局が無視できない子供を連れているか（笑）は、本当のところ「良くわからない」状況ではあります。ま、これは別の手段で確認するように努力してみるつもりです。

４．高調波特性

　これは、昨今ホットですね。まぁ、保証認定の場合は自作家は特性測定をして、データを添付する必要など無いのでしょうが、私としては確認してみたくなります。歪の少ないＰＡに３段の定Ｋ型ＬＰＦ（それもカット不をバンド端に近づける）を用いているので、－５０ｄＢの規格値なんざ「目をつぶっていてもらっくしょー」だろうと思っていますが、一応測ってみました。信号はシングルトーンなどではなく、条件のきつい２-トーン信号です。２-トーンだと、当然のごとく広い帯域で測定したスペクトラムは、基本波も高調波も信号が変動します。なので何を測っているのか分からなくならないように、平均化して測定しています。この場合、シングルトーンでの測定よりもはるかに条件は悪くなります。

高調波特性

７MHｚ　PEP＝２２W

高調波特性

７MHｚ　PEP＝２５W

高調波特性

１４MHｚ　PEP＝１９W
高調波より低域のSPURの方が大きい

高調波特性

１４MHｚ　PEP＝２２W
PEP=19Wに比べ高調波が増えるが、低域のSPURがの方が大きい

　上図は、それぞれの条件下で測ったスペクトラムです。想定動作点と若干オ－バードライブした場合を７MHzと１４MHzについて取得しました。いずれもプリディストーションは動作させています。２-トーンでの測定にも関わらず、－６０ｄＢを超える値が普通に得られているので、まったく問題ないレベルということが出来ます。ＳＤＲはゼロＩＦなのでＴＸのスプリアスも少なく、良い感じの特性が得られています。

　とうことで、気になってる特性に関しては、だいたい取得してみました。あとは、ＲＸのＩＭや、アンテナ接続時のプリディストーション動作（これは保証認定後でないと電波法違反になるので実験できませんが、多分これも問題なく動作するという“予見”は持っています）等が残っていますが、それらは、ＳＤ－ＴＲＸを実際にケースインして（場合によっては保証認定を取ったあと）に測定してみたいと思います。

　ただ、、、、、、バラックである程度の特性測定ができ、赤ドラゴンＳＤ－ＴＲＸの実力が解ったので、ケースにビルトインする労力を厭わないか・・・・・要するに飽きてしまわないか・・・・・・なる極めて難しい問題？に直面しています（いつもの悪い癖です：苦笑）。

　ここらでSD-TRX by redpitayaの実装状況についてレポートしておきます。

　redpitayaを無線機に仕上げるには、周辺回路とともにケースに収容して完成させたいものです。今回は、ケースをどうしようか悩んだのですが、大昔から所有していた、真空管機時代の鈴蘭堂（懐かしい）のケース（型番は失念）を使ってみました。真空管用だけあって、しっかりとしたシャーシがついています。今時のSDRならば、１Uのラックマウントみたいな平べったい方が実装は楽なのですが、これだと、どーも無線機然としないので、使っているのはSDRでも、なんとなくアナログ無線機に近づけたくなって、こんな形にしています。

　まずは上面の様子です。下記に示します。

　大きく分けて電源とＴＸ部からなります。電源トランスには２４～３０Ｖ（２Ｖ毎タップ）の２Ａのモノを使いました。この電圧を選んだのは、RD16HHF1のVds最大定格が５０Vなので、SSBの場合はその１/２が実用上の上限の供給電圧になります。過去に３０Vもかけてもまったく問題ない経験もありますが、ここはおとなしくVdは２５Vとすることにします。ちょっと高い電圧ですが、ほぼこれでアナログ部の電源を供給することができます。大トランスの横に小さなトランスがありますが、これはマイナス電源なので、RXプリアンプの回路を工夫すれば、無くすことができますが、ま、たまたま小さなトランスが有ったのでマウントして使っています。

　ＴＸ-ＲＦ部は、ドライバー、ＰＡ、ＬＰＦ、ピックアップまでを上面に実装してあります。キャプションを入れてありますので、ま、そのとおりですね。

　あと、細かいことを書くのは気が引けますが、上面と下面に固定するモジュールのネジ頭が、実装モジュールと干渉しないようにするには、けっこう配置に工夫が要りますね。こんな感じ↓に固定していますが、詳細な実装図を考えているわけではなく、殆ど、部品の「当て空け＝固定穴の開いたモジュール基板の穴からシャーシの穴開け位置を決める」で処理しているので、まぁ、ネジ頭とモジュールの干渉に関しては、出たとこ勝負的なキライは否めません（笑）。

　シャーシ工作が嫌いになる理由の一つに「密に配置しようとするとモジュール同志が干渉したり、穴あけ位置を失敗して、シャーシに汚い穴が残るのが嫌だ」ということを聞いたことがあります。私はシャーシ工作は基本的には嫌いじゃないのですが、この様な事が起きると、気持ちがめげてしまうので、確かに良く理解できる話ではあります。しかし、そうは言ってもシャーシ、ケース工作をしなければ、作品として完結しないので、決して避けて通れる道ではありません。私は、実験が好きなので、それで特性に満足してしまう傾向が強いのですが、最後のひと踏ん張りで、ケース工作に臨みます。まぁ、この段階に至ると、工作しながら、「次のネタ」を考えることが出来ると割り切って時間を割いています（笑）。

　おっと、脱線です。下図にシャーシ下面を示します。

　下面中央に赤ドラゴンなるredpitaya基板を持ってきて、その周囲を周辺回路で埋めました。ここでは、redpitayaの電源モジュールをどう扱うか悩んだのですが、アナログ回路と一括して電源オンオフをしたいのでシャーシの中に収容してしまいました。こうすることで、本ケースから出ていく電源線は一本で済むことになりました。

　ここで朗報なのは、以前はアルミフォイル＆銅テープでぐるぐる巻きにしていた、RX1入力のマルチバンド共振回路ですが、ここではアースをしっかり取って実装することで、共振回路のシールドは必要ないことがわかりました。なので、Redpitayaの左にあるモジュールの如く、裸で実装してあります。

　その下のRx2　ATTというのは、プリディストーション動作に必要なPA出力を減衰させて、RX２に入力させるこれです。ここも一時期はシールドが必要かもしれないと思っていましたが、実際に動作させる中で、必要無いことがわかりました。

　RX1のフロントBPFとプリアンプに関しては、特筆することはありません。

　Redpiytayaの下にうなぎの寝床のようなATTがありますが、これは、将来のマルチバンド化（２～３バンドが追加可能）に備えて、Redpitayaからドライバーへの入力レベルを調整するために置きました。Power　SDRからはTX出力レベルがバンド毎に可変できるようなので、そちらを使うようにすれば、もしかしたら不要かもしれません。

　肝心カナメのredpitaya本体については、搭載ＦＰＧＡがかなり熱くなるので、ＦＡＮを搭載することにしました。本家本元のオリジナルケースはアルミダイキャストのものが有るようで、ＦＰＧＡに直接接触して放熱するような構造みたいです。ＦＡＮは小ぶりの殆ど音のしないものを定格の７０％程度の電圧で使っています。それでも殆ど温度上昇は認められず、熱加速試験が進んでしまうことにはならないようです。ただ、このファンの搭載方法だと、redpitayaの外部引出ピンにフリーアクセスが難しくなるので、ＦＡＮの固定法を必要に応じて考えないといけないかもしれません。

　というのも、現在は先に書いた、ｒｅｄｐｉｔａｙａからバンド選択を行うためのＰＣＡ９５５５のＩ２Ｃポートの動作検証が進んでいないので、今回は手動でバンドＳＷを切り替える様にしています。ちょっと間抜けっぽいのですが、全体動作が確認できて「ＰＣからリモート設定」が確実にできるようになったら実装したいと思っています。

　このあとは、全体の最終動作検証と前面パネルの塗装等々が残っていますが、とりあえず、この辺で一旦切り上げて、以降の話は次回に廻したいと思います。

＜ひとまず完了＞　【2017.10.19】

　さて、そろそろ終局に近づいてきました。まずはせっかくケースに入れているのですから、前面パネルも示さないといけませんね。

　そうはいっても、いつもの作品とあまり変わるところはありません。アナログ機器のノリでまとめています。一応、パネル面は再塗装してあります。というのもオリジナルの色はこの図のパネル内面側と同じ濃紺色でした。これだとちょっと暗い感じになるので、いつものシルバーメタリックで塗り替えました。

　さて、問題というか、イヤ、楽なのは、「ダイヤルと表示が不要」という点です。当然ほとんどの操作はPCソフトで行うので、ハードに多くの操作ファンクションはありません。本当は電源SWだけにしたかったのですが、PCとのインターフェースに至らない点があったため、若干のハードSWをつけています。

　これをみると、なんとバンドSWが残ってしまっています。実はI2CのPCA９５５５でバンド選択をPCから行おうと思っていたのですが、バンドSWをつけたら、それを自動化する意欲が失せてしまったので、またいつか時間のあるときに・・・・とサボってしまうことにしました（もっとも、肝心の実装バンドは、RXが７，１４，５０でTXが７，１４しか搭載していません）。それ以外にもプリアンプのON/OFFとメータ切り替えSW、Id/Powerメータをつけてみました。まあ、PC表示以外のハードの切り替え/表示は、この程度で済んでよかったのでは？と考えています。

　さて、最後にこの機器の主眼であるプリディスト-ションの最終動作点と効果について見ておきましょう。以下は７MHｚと１４MHｚのプリディスト-ションをかけた状況を示しています。

７MHｚのプリディスト-ション効果

青はプリディストーション効果なし、黄はプリディストーション機能がONの状況
歪補償を行うとなん-65ｄB以上ものIM3が得られる

１４MHｚのプリディスト-ション効果

青はプリディストーション効果なし、黄はプリディストーション機能がONの状況
歪補償を行うとなん-65ｄB以上ものIM3が得られる

　これらを見るとしっかりとIM３が基本波に比べて－６５ｄB以上の高リニアリティを実現しています。あとで示すように、かなりパワーを絞り出していますので、この状態で－６０ｄBということは極めて、プリディストーションの効果が大きいことがわかります。歪補正が無いと－２０ｄBそこそこだったIM3が４０ｄB以上（５０ｄBに迫る）も改善していることになります。以前とは異なり、かなりパワーを絞り出す動作点ですが、しっかり歪補償されてることがわかります。

７MHｚ２トーンの時間領域波形

クロスパターン、サインウェーブの形と申し分無い。最大出力付近の波形にはまったく見えない
左上にｐ-ｐで９３Vと見える

　これをみると、低歪の波形って本当に綺麗なことがわかります。これは９３Vｐ－ｐ（左上にうっすら表示されています）ですから、２１．８Wpepということになります。以前よりちょっと飽和に近い動作点ですが、歪補償を利かせるとIMD3＝－６５～－６８ｄBなので、本当にすごい効果です。電源電圧が２５Vで、１：４の出力トランスですから、理論上の限界パワーでこの歪率ですからね。

　さて、これで赤ドラゴンSD-TRXの大体のところは味わったわけですが、まだ、ネタは残っています。そう、もっとハイパワーでこの歪補償技術が生きれば、すばらしいことになりますよね。しかしながら、このPAの後に、単に、より大きなPAを持ってくるの（例えば、このMR150ｐｐの２００Wアンプ）では良好な特性が得られない可能性が大です。理由はここでは書きませんが、次のステップで確認できたら述べることにします。さて、とにかくにもこの課題をどのように克服しましょうか？こんなことを考えるのは、たいへん面白いですね。

＜バンド追加等々＞　【2022.9.30】

　以前の記述からだいぶ時間が経っていますが、１４ビットから１６ビットRedpitayaの評価を行い、また、ディジタルモードへの対応、リニアアンプへの接続を実施してきました。今回はそれに引き続いて、バンドの追加を行うこととします。もともと7/14MHｚしか実装していなかったので、ＨＦハイバンドを追加しようと企んだのです。

　夏前まで、ＳＤＲ遊びで閑散バンドの２４ＭＨｚで交信していたので、今回は２４/２８を追加することからスタートしました。ＲｅｄｐｉｔａｙａとＰｏｗｅｒ　ＳＤＲの組み合わせではバンド切り替えはクリック一つで済みますから、あとはＲＦの帯域制限手段の切り替えを行えばいいことになります。ここにブロックダイヤグラムがありますが、帯域を制限しているのはＲＸのトップフィルタとＰＡのＬＰＦの２種類です。なので、比較的簡単にバンド追加ができます。

　そうそう、本検討に入る前の筐体内のユニットの様子を以下に示しておきます。

筐体内下部の様子
Redpitayaと主に受信部を収容

筐体内上部の様子
電源と主に送信部部を収容

　バンド追加のフィルタですが、RXトップはＢＰＦが望ましいので、バンド毎に必要となりますが、ＰＡ誤のＬＰＦは近接バンドについては共用が可能です。今回は２４/２８の追加ですから、２８用を作っておけば、多分共用できるはずです。ということでまずは受信BPFを２つ作ります。

　このBPFはオリジナルが１０Kタイプを用いた複同調回路だったので、その形式を踏襲します。まずは２４/２８MHｚということで、２回路分を切り替えるリレーと共にモジュール化してみます。ちなみにこの１０ＫコイルはＪＡ２ＮＤＫさんがツイッターで紹介されていた、支那製品をＡＬｉから取り寄せました。　共振点探索をディップ見（メ）―ターで見てみると、並列共振点のディップも深くいので、Qは低く無いことが解りました。従来の１０Kタイプボビンをリプレースできるようです。

　上図は組みあがったBPFｓです。いつものごとく、共振容量の1/10～1/15の結合Ｃで通過帯域特性を整えます。結合Ｃを大きくすると双峰
小さくすると単峰特性になります。今回は1.5MHｚ位の帯域になりました。ロスは2ｄＢ程度です。

　次はＬＰＦの追加です。24/28MHｚ用ですが、２８ＭＨｚ用に設計して２４ＭＨｚにも使います。下記の図で一番左の列に３段の定Ｋ型ＬＰＦを追加しています。

ＬＰＦモジュールへの２４/２８ＭＨｚＬＰＦの追加

２４/２８ＭＨｚＬＰＦの特性

　上記の特性をみると２８ＭＨｚの２倍波で－５２ｄB、２４MHｚなら－５０ｄＢ程度の減衰量が得られているので、まぁ、十分でしょう。これで、とりあえず、２バンドの追加は完了しました。次に、トップにいままで使ってなかったノートンアンプを追加します。１４bit Redpitayaの時は感度が若干低かったので、けっこう利用していたのですが、１６ｂｉｔ　Redpitayaで感度が向上し、７MHｚでは殆ど不要だったので使っていませんでした。但し、今回のアプローチではＨＦハイバンドと５０ＭＨｚの受信も加えたいので、復活させることにします。

ＲＦトップにプリアンプを挿入

２８MHｚのプリアンプ挿入による帯域特性の変化

　上図は２８ＭＨｚでプリアンプＯＮ／ＯＦＦで帯域特性の変化を見ています。ＢＰＦの前後やプリアンプスＯＮ／ＯＦＦに安価なリレーを使っているので、特性が乱れないか確認しました。利得は少な目の９ｄBを目標に伝送線路トランスを巻きましたが、その通りのゲインを得ています。

　と、ここまで追加してみて、ちょっと欲が出てきました。HFはさらに１８/２１も追加してオールバンド（除く３．５）にしようという欲です。いままでのプロセスが滞りなく行ったので、あと２バンドの追加もそんなに面倒じゃないのかも・・・と一気呵成に突っ込みました。

　このように、１８/２１共用（一番左）と５０を真ん中に突っ込んであります。１８/２１は楽勝でしたが（特性は省略）５０はちょっと厳しく、また、Redpiytayaの５０MHｚ出力は流石にスプリアスが多く、ＬＰＦだけでは除去不能で、ＰＡとＤｒｉｖｅｒの間にＢＰＦが必要そうです。なので、このバンドは当面受信のみ（但しトップＢＰＦ無）にしてしまいます。気が向いたら、この処理に着手するかもしれませんが。

　受信の１８/２１のＢＰＦも、冒頭と同じような形で作り込んでありますが、ここではしつこいので省略します。

　結局いままでの改造で、バンドＳＷを４接点のものからジャンクの１１接点のものに変更し、後置リニアの調整用の-20ｄBスイッチに取って代わられた、Pre　AMPのON/OFF　SWを新たに追加しました。

　レタリングが間に合ってなくてマジックで書いてありますが、この手のレタリングはある程度溜まったら一気に印刷しようと思っているので、それまではお預けです（笑）。

　さて、最後に動作の確認ですが、２８MHｚの例を載せておきます。２-ｔｏｎｅでＡＭ変調した波形とシングルトーンでＦＭ変調した波形です。ＡＭの搬送波電力は２．５Ｗで１２Ｗ程度出力の出る終段からは適切な値だと思います。かなり条件的には厳しい変調スペクトラムですが、歪は少なそうです。これならリニアで搬送波出力５０Wは問題なく実現できるでしょう。この場合、５０Hzから３ｋHzまでほぼフラットですから、音質的に劣化要素は無いはずです。なので、「音に迫力があるとの都市伝説がある」真空管機に負けることはないのでは？と期待してしまいます。但し、終段の電力効率はまったく敵いませんが。

　FMのスペクトラムに関しては「オマケ」です。やる気になればFMも出せますよという証拠に貼っておきます（笑）。

２-ｔｏｎｅでＡＭ変調したスペクトラム

シングルトーンでFM変調したスペクトラム

まだ、スプリアスに関しては示していないので次回以降にでもアップしたいと思います。

　実はここで５０ＭＨｚは受信のみ有効としたことを書きました。50MHz帯はRedpitayaにとっては、システムクロックが122MHｚ帯ですから、Ｎｙｑｕｉｓｔ周波数に近く、特性がかなり厳しくなる領域なので、スプリアスが大幅に増えるのです。その様子を以下に示します。

Redpitayaの５０ＭＨｚ出力の様子

かなりスプリアスが多い

　これを見ると、確かにスプリアスが多く、先を急いでいた当時は、「後回しにしたれ！」と思っていました。しかしながら、近傍のスプリアスは、強度があまり強くないので、HFより１０ｄB厳しい－６０ｄBの規格（５０W以下ですが）を満足できるかもしれないと思い直したのです。ただ、切れのいいとされる直列共振型のBPFは、この周波数領域になると、設計上、どうしてもL（インダクタンス）が大きくなるため、ロスが増大して、あまり都合よくないのです。

　なので、ダメ元とばかり、昔作ったことのある並列共振の４連BPFを引っ張り出してきて、特性を取ったら下記のごとく、「けっこう使えるじゃないの」ということになりました。

並列共振４連BPF

両端にリレーも付けてバイパス回路を追加

並列共振４連BPFの通過特性

　これを見るとロスも３ｄB程度で済んだので、なんとか使えそうだと踏んだのです。なので、５０MHｚを選択時のみ、このBPFをＲｅｄｐｉｔａｙａとドライバーの間に挿入するようにリレーを追加しています。あと必要なのは、５０ＭＨｚの終段後のＬＰＦです。

　これは、前回示したマルチバンドLPFモジュールで中央のLPFで、他バンドも実装状態で測ったので、減衰域が少し乱れています。ま、そうは言っても２倍波で４５ｄBは減衰しています。PAは直線性がよくなるようにアイドリングを多く流してAクラスに近づけているので、この程度のＬＰＦでもなんとかなるかもしれません。

　そんな目論みで、ＢＰＦを挿入した場合の５０MHｚの様子を以下に示します。

　これを見ると、近傍の-62ｄＢのスプリアス以外はすっかり減衰して、３倍までの高調波も無くいい感じです。流石に「規格としての－６０ｄＢ」は厳しく、ギリギリでした。これが５０Ｗ以上になるとスプリアス領域では－７０ｄＢですから、５０ＭＨｚにおけるミドルパワー以上の出力で自作するのは、極めて高い技術が要求されることになりますね。えらいこっちゃ。

　これで、バンドは７/１４/１８/２１/２４/２８/５０と７バンドに拡張することができました。あとは運用するだけですね。

　そうそう、この関連で、取得したデータがあるので追加しておきます。それはダイレクトサンプリングＳＤ-ＴＲＸ（Ｒｅｄｐｉｔａｙａ）によるＡＭというネタです。いままでＳＳＢばかり評価してきて、２-トーン波形にも飽きてきたので、ＡＭ包絡線が如何にディジタル処理で綺麗に出るかを見ようと思っていました。本機ではここに示したように、２-トーンＡＭというマニアックでもかなり綺麗なＡＭスペクトラムを得ることが出来ましたが、これをパワフルに増力してみようということです。

　いつも登場するこのリニアで「AMをリニア増幅」してみましょう。

AM５０Wの１００％変調時波形（２８MHｚ）

点線は０％変調時で１４２Ｖｐ－ｐ＠５０Ω＝５０Ｗ

　Redpitaya機の後にこいつを繋いで、搬送波出力５０Wで１００％変調をかけてみます。当然ピーク電力は２００Wになって、このリニアアンプのハンドリング範囲です。これを見ると、かなり綺麗な波形に見えます。包絡線がしっかりサイン波形を維持していて、波形のピークの変化具合と振幅がゼロ付近の変化具合が一致していて気持ちがいいです。終段電力変調の場合は、このように綺麗な歪の無い波形を得るには「テクニック」が必要なようで、なかなか難しいみたいですね。それでも、

AM５０W１００％変調時のスペクトラム

ノイズフロアも低く、余計なＢＢ帯域制限もかけていないので音はいいはず

　この時のスペクトラムはこんな感じで、Redpitaya機の出力よりはサイドバンドの高調波が増えて（復調すれば歪になる）います。このことから、AM変調波の時間波形がなんとなく目視でひしゃげている場合は、かなりの歪があると思って間違いありません。ま、そうは言っても、HAMの通信では１０％位の歪率なんてどおってことないでしょうから、私のような偏屈な測定器マニアでなければ無視していいのかもしれませんけどね（大笑）。

	ダイレクトインプット	R3を0.01μFでショート
共振回路無し	１３．８μVｒｍｓ	６．８μVｒｍｓ
共振回路有り	４．４μVｒｍｓ	１．９μVｒｍｓ

	７MHｚ	１４MHｚ	５０MHｚ
PWZ式	１．３μVｒｍｓ	１．１μVｒｍｓ	０．９μVｒｍｓ
FCZコイル	１．９μVｒｍｓ	-	-
改善量	３．３ｄB	-	-