さて、ＳＤＲ-３の特性に関しては、はかなりの部分を取得することが出来ました。

　最初に「気に入った」とコメントしたのですが、特性を取得する過程で、ＰＷＺ的にはSDR-3を生かしたい部分と改造したくなる部分がはっきり分かれてきました。とはいっても、総じて気に入ってる部分の方が多いので、なんとかＳＤＲ−３の良さを生かして、「リグ化」にトライしてみたいと思います。

　ざっくり言って、ＳＤＲ-３のディジタル部分に関しては、文句がありません。こんな小さなマイコン一つで、ユーザーインターフェースとディジタル信号処理を行えてしまうのは、もう、離れ業といっていいのじゃないでしょうか？まったく舌をまいてしまいました。ただ、小川さんのトラギの解説を読んでいると、４８ｋｓｐｓでは（処理は１２ｋｓｐｓが主体）、マイコン一丁でＨＡＭに必要なＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッシング：最近この言葉は聞かないなぁ：笑）が、当然のように出来てしまうことに、隔世の感を感じますね。一方、問題はアナログ回路（ＳＤＲ-３Ａ）の方です。課題となるのは、

　�@周波数帯域（感度、送信レベル等）　
　�AＳｉ５３５１のポップノイズ

　の２点に絞られます。

　�@はもともと、７ＭＨｚに主眼が置かれ、他のバンドとしては１４ＭＨｚのＢＰＦの事例がありますが、それ以外のバンドに関しては、「周波数が設定できる」という以上にアピールされていないと理解しています。例えば２８ＭＨｚくらいになると、だいぶ感度や送信レベルも下がってきます。この原因を明らかにしないといけません。私は、できれば４５ＭＨｚでＳＤＲ-３を真っ当に使いたいと考えているので、ＲＦ部分（ＳＤＲ−３Ａ）をＰＷＺ好みに改造したいと考えています。

　�Aは現状では仕方がないのかな？と思われます。Ｓｉ５３５１の周波数設定時にミューティングしている以上、ポップノイズは不可避です。ま、この音も慣れがあるようで、こんなものだと思ってしまえば、許容できないわけでもありません。但し、もっといい手段もあるとは思います。この折り合いをどうつけるかは、リグ化に際して「各人の好みの問題」になってくると思います。

　さて、ではこれからＳＤＲ−３をどう発展させていこうかと考えたときに、決めなければいけないのは、「ＲＦ部のどこまでを残すか」です。これについては、いろいろ考えた末に

　（とりあえず）２５ＭＨｚのＸＦ出力（第一ＩＦ）までは使う！

　と決めました。その理由は、双方向のスイッチングミクサーが周波数が高くなると、思ったほど特性が良くないと判断したからです。このＩＦ部分は非常に構成が美しく、送受が２つのミクサーで賄えてしまうので、使わないのはもったいないのですが、少なくとも、送受周波数と１ｓｔＩＦの相互変換を行う側のミクサーは、この使用を諦めて、他の方法で代替しようと決めました。２５ＭＨｚの１ｓｔＩＦから１２ｋＨｚにダウンコンバートする側のスイッチングミクサーは特性が十分だと考えたので、ヘタに弄らずにしっかり利用することにします。ここで（とりあえず）としたのは、今後、異なるＩＦ周波数への応用ができるようになるかもしれないので、カッコ付けで書いておきました。これについては、今後、考えていくことにしたいと思います。

　そうなると、次は、ＸＦからの信号の引出法に興味が移ります。まぁ、ここはＸＦがトランスでアイソレートされているので、ここからスイッチングミクサーに行かずに外部に信号を引っ張り出す方法を考えればいいということになりますね。その方法を以下の図に示します。

IF信号引き出し法

XFのトランスの二次側（ミクサー側）を浮かして、4対1の伝送線路トランスをつないででステップダウン
これを「とりあえず」IF出力として５０Ω同軸で引っ張り出す

　しかし、単に引っ張り出すにも、インピーダンスマッチングを考えないと、通過帯域にリップルが出たり、帯域外減衰量が劣化したりします。

　回路図を睨みながら、インターフェース法を考えたのですが、ＸＦのインピーダンス変換トランスの様子を睨むと、単に５０Ωでインターフェースできそうな感じはしません。ＸＦのインターフェース側は、巻き線の様子を鑑みると５０Ωよりはハイインピーダンス寄りに見えますし、ミクサー側も同数の巻き線が巻いてあるので、５０Ωから１：４のインピーダンスアップをしてＸＦのトランスに繋ぎこんでみました。

　下図はTX時のXF出力の帯域特性です。SSB変調で帯域は３ｋHzの場合です。こうしてみると、あまり高域も減衰しておらず、ま、なんとかなってるかな？という感じですね・

ＸＦ信号出力のF特性

先の方法でIF信号を引っ張り出して、TX-onして、トーン信号でSSB変調する
トーン信号の周波数を可変して、IF出力をMS2830Aで観測（１００Hzステップ）

　これで、なんとか５０Ω系にインターフェースできるのでは？と思いました。この状態で、外部にミクサーを用意し、Ｓｉ５５３５１の信号を引っ張り出して（後述）そのミクサーに供給し、トップからＳＤＲ-３Ａのテスト信号を引っ張り出してＸＦの特性を見たのが下図です。

トップから見たRX系としてのＸＦ特性

下記の測定系で、外部ミクサーを用いてIFのXFに信号を供給し、XF特性を測定




測定系

　まぁ、この図を見ると、ＸＦの高域側が少し落ちていますが、目くじら立てるほどのものでもないし、実際、受信には殆ど影響はないと考えていいしょう。心配だった２ｎｄＩＦのイメージが起きる２５．０２４ＭＨｚの帯域外減衰量も（回路を基板外に出したので、アイソレーションが十分でなく、−７０ｄＢ以下がよく測れないのでわかりませんが）、そう心配することは無さそうです。ということで、信号引出し端子が完成しました。

　さて、これで外部ミクサーを使うことが出来るようになりましたが、内臓されているＳｉ５３５１の１ｓｔＬｏｃａｌ機能はどうしましょうか？これは、せっかく作り込んであるのだから、利用しない「手」は無いでしょう。如何に選局時ポップノイズが出ようと、このローカルが使えると使えないでは今後の拡張に天と地の差が生じます。なので、基板外に引っ張りだすのは「既定路線」となりますね。

Si5351ローカルの引き出し

１ｓｔLocal ni当たる信号を引き出すR23の搭載パッドが信号取り出し口
と近くのスルーホールをアースとして利用

　結果的には、Ｓｉ５３５１のピン１０からミクサーへ伸びた長いパターンをカットして、そこから１．５Ｄ２Ｖ（本当はもっと細い方がいいですが）で、強引に外に引出して、操作パネルにＳＭＡ端子を設けてあります。これで、ＸＦ入出力とローカル信号がオリジナル回路から分離できたので、応用範囲が飛躍的に
広がることになります（るんるん：笑）。

＜外付けアナログフロントエンド＞　【2018.11.23】


　最近、公私ともにバタバタしてるので自作が滞り気味です。それとは別に、そろそろ年末に向けてざわざわし始める時期なので、なおさら自作から遠のいてしまいそうです（苦笑）。

　そうは言っても、空き時間を使ってちまちまやっていた話をまとめておきます。

　前回は、とにかく２５ＭＨｚのＩＦフィルタの入出力信号をＳＤＲ−３Ａから引っ張り出しましたが、今回はその信号をどのように加工して、リグっぽく作り上げるかの検討になります。

　そもそも事の発端は、ＳＤＲ−３Ａ（アナログ部）は、良くできてはいるのですが、ＰＷＺ的には、「素性がいいのだから、もっと高性能化のために手を加えたい」と考えてスタートしています。手の入れ方に関しては、ミクサー、アンプをもう少し馬力のあるブツにしてリニアリティを向上させる方向で考えていきます。なので、以下、ミクサーとアンプに関して記述します。

　まずはミクサーですが、これ、けっこう選択が難しいです。オリジナルのミクサーは要するにアナログスイッチですから、ゲインが有りませんし、もともとのＳＤＲ−３Ｄの１２ｋＨｚインターフェースでは、受信ＮＦもいいわけが有りませんから、勢い、トップアンプのゲインを大きくして、ミクサーのＩＭ特性（それでなくてもそんなにＩＩＰ３は大きくない）を毀損しています。ここに使うミクサーはある程度利得がないと、感度をあげるために、やっぱりトップのアンプ利得に依存してしまうことになります。それだとアンプ利得でミクサーのＩＩＰ３を毀損するし・・・・。

　つらつら考えて、今までに使ったことのないアクティブミクサーを採用することにしました。

　ＳＬ６４４０Ｃという、起源は大変古いダブルバランスドミクサーです。英国の名門、プレッシー社が作ったこの石はＣＱ誌の１９８１年３号に載ったのが、私が見た最初の情報でした。

ＣＱ誌のSL6440C（プレッシー）の紹介

　当時はまだ若かりしころで、無線工作もやっては居ましたが、リニアリティ、へ？何それ？食べられるの？状態でしたからあまり気にはしていませんでした。ただし、こんな記事が切り抜かれて手元に残っているところを見ると（このころはまだCQ誌を買うこともあったというのはオドロキです：笑）、なんだか「凄そうな素子なんだろうな」なんて漠然と思っていたようです。ただ、当時は極端な入手難だったような気がしますが、今はEbayで＠４00円くらいで手に入ります。本物かどうは疑っていたのですが、ネット上では見るもの全てがこいつみたいなので、一応本物と「考えておく」ことにしましょう。

　この素子はゲインが有るうえにＩＩＰ３が大きく（ＯＩＰ３が３０ｄＢｍ以上と言われている）、まさに今回の「トップに利得が欲しいけど、リニアリティもよろしく！」てな無体な要求にはうってつけの素材と言うことが出来ます。当時のバイポーラプロセスでの「作品」としては出色の出来と言っていいのでしょう。

SL6440C外観

　それはともかく、実験回路図は以下の通りです。ネットに転がっている回路図と規格表の回路図を睨みながら少しアレンジしています。アレンジの理由に関しては深くを述べません。
　　　

注：バイアス用VRのつながっているピンは１１です

回路図




外観

　こんな風に作り上げました。いものカッティング-ランド工法なので、作るのはあっという間です。おまけにうまくできれば、そのまま最終形に・・・という虫のいい自作方法です（笑）。Ｐ板を発注したり、格好のいい方法も使いたいのはやまやまですが、実験から始まって最終形に至る時間が最も短い方法であるカッティング-ランド工法をなかなか卒業できません。おっと脱線です。

　特に気を付けなければならないのは、バイアスカレント調整用のＶＲがクリティカルだということです。これ、規格表のＩＭ特性を見ても、リニアリティが最大になるレンジがかなり狭いです。ここのＲにＶＲを使ってない回路図は採用しない方がいいと思います。ちょっとバイアスカレントが変わるだけで、大きくＩ（Ｏ）ＩＰ３の値が変わりますから。もっとも、そんなことが気にならない方は、どうぞ固定抵抗でおやりくださいというところでしょうか。

SL6440CのＩＭＤ

INPUT:-5dBm×２

　それ以外は、こんな回路でＯＫでしょう。で、特性ですが、ゲインは１０ｄＢ　ＩＩＰ３は２５ｄＢｍ　（ＯＩＰ３＝３５ｄＢｍ）なので、予定調和の特性となります。ＮＦは特に取得していませんが、トップミクサーで問題のない例もネットにありますので、ＲＦアンプをつける予定の本使用例では、まったく問題とはならないと思います。

　はい、ＭＩＸＥＲはこんなところで、次はＲＦアンプです。

　本当はＲＦアンプは使いたくないのですが、今回はディジタル部のＮＦがあまり良くないので、ＲＦアンプも必須になってしまう感じですね。いつものＮＦＢアンプを採用するわけですが、前回のRedpitayaの無線部と同じような回路になります。使う石もいつもの２ＳＣ１２５１で、いかにもＲＦトランジスタ然とした萌えるパッケージです。ジェミニパッケージのパワー素子とか、このネジのついたトランジスタは本当に「外見的にも使いたくなる」石です。同等以上の特性が豆粒のようなパッケージで実現できて、格安で手に入っても、もはや私は使うことは無いと思います。自作の一つの楽しみである「姿を愛（め）でる」ことができないからです（笑）。おっと、また脱線ですね。

回　路

　回路はいつもと同じですが、何度も同じものを作りながら、ＴＲが一個のシングルタイプの回路図は正式には示していませんでした。なので、一応、↑に示します。いつもの２電源タイプを採用したのは、比較的ＩＭ３の最適点に調整しやすいからです。レギュレータが一個余分に要りますが、調整しやすさを重視しておきます。なお、このＮＦＢアンプは若干利得を重視してフィードバックトランスを作っています。

実装の様子

　上図がその様子で、相変わらず、「萌えトラ（笑）」を実装するために、隙間のある放熱器に、これまたカッティングランド工法の基板を載せています。

　特性といえば、設計どおり、ゲインが１１ｄＢ、ＩＩＰ３が３０ｄＢｍということになりました。ゲインが少し大目にしてあるのでIIP3が若干低いですが、ここで頑張っても、SDR3を母体と考えると、あまり得るところはないのでこのあたりで良しとします。

NFBアンプのIM

INPUT:-5dBm×２

　これらのモジュールをシリーズにしてＲＦトップを構成すした場合の各バンドの感度を以下に示します。ローカルはSi5351からの引き出した信号をそのまま供給しています。レベルはちょうどSL6440にマッチします。

各バンドの感度値

（注：AF帯域幅は以前の結果と同様に3ｋHｚなので、これを2.4ｋHzとすると１ｄB程度良好になる

　これを以前の結果と比較すると高い周波数における感度が大幅に向上しており、ＳＤＲ−３の外部にこれらのモジュールを設置してリグ化するメリットが感じられると思います。「執拗に４５MHｚでの特性をとっているのは何故なのか」ですが、わかる方にはすぐに応用が浮かぶと思います。これについては、そのうち披露したいと思います。さて、次回は送受信でモジュールを切り替える実装とか、ケーシングに言及できればいいのですが。

＜追加データ＞　【2018.12.4】

　その後の追加作業です。

　まずは、前回にＵＰできなった特性について追加しておくことにします。忘れたのはIIP3の特性です。測定系は以下の通りです。

IIP3測定系

　前回のここで示したとおり、この構成でＲＦアンプがないと感度が取れないので、、ＲＦアンプは必須になってしまうのですが、ではＩＭＤ特性の劣化はいかほどに？という疑問が出てきます。それに関しては、アンプのＩＩＰ３がミクサーより大きければ、アンプゲイン量だけ、トップからにたＩＩＰ３は劣化するはずです。今回のアンプとミクサーの構成で検証してみることにしましょう。

　ＩＩＰ３ですが、この測定にはここと同じ方法を取ることにします。何せ、ＩＦに落ちるＩＭＤをＳメータならぬ、アナログスペアナよりははるかに正確な相対値を得ることができるレベル検出器をＳＤＲ-３は有しているから、非常に便利です。

　で、結果ですが、

オーバーオールＩＭＤ特性

　この図をみると、ＩＩＰ３が約１５ｄＢｍということになりますね。昔弄っていたミクサーは３５ｄＢｍ以上のＩＩＰ３を誇っていましたが、ＲＦゲインが９ｄＢ程度のアンプを前置すると、そのＩＩＰ３は２６ｄＢｍ程度になります（但し、ミクサーゲインは当然低く、精々が０ｄＢ以下）。ＲＦアンプ無しの単体ミクサーのＩＩＰ３としては、パッシブＤＢＭのＩＩＰ３がほぼ１５〜２０ｄＢｍと考えると、まぁまぁな値でしょう。アンプとミクサーの利得の合計が２１ｄＢにもおよびますから、それがＲＦアンプ無しのパッシブＤＢＭ（利得は−６〜−７ｄＢ）と同等と考えると、素晴らしい値ということが出来ますね。

　なので、以降は、一応この構成をベースに考えたいと思っています。

　次の追加項目ですが、ＳＤＲ-３Ｄの入出力である１２ｋＨｚインターフェース（勝手に命名しています：笑）の特性をみていくことにしましょう。

　何故、こんなことをするかというと、ＩＦに使うフィルターで２４ｋＨｚ離れのイメージを−７０〜−８０ｄＢも減衰させることができれば、この１２ｋＨｚインターフェースを用いることによって、かなり面白い応用を考えることができるからです。その中身は今後のお楽しみにしておきますが、まずは、簡単なところで、感度を測っておきましょう。

SDR-3ですがSDR-3Dに直接インプットしています。

12ｋHzインターフェースの測定系

　ちょっと解説しておきます。１２ｋHｚの信号生成ですが、この周波数だと、オーディオSSGでもいいのかと思ったのですが、正確なATTを有するSSGを使ってみました。１２ｋHz間隔の高い周波数を生成しそれをミックスダウンさせて、LPFで単独周波数（１２ｋHz)信号を生成するというものです。LPFとSSG周波数の関係ですが、LPF周波数はSSG周波数を十分減衰させることができれば、比較的自由に選択可能です。

こんな当たり前な構成ですが、測ったＳＩＮＡＤ＝１０ｄＢ感度は

　５．２μＶｒｍｓ

　でした。ちょっと意外だったのは「意外に感度がいいじゃん？」ということです。これだと、利得のあるミクサーを用いると、先のＩＦフィルタ―の制約はありますが、ＲＦアンプ無しのリグも考えることが出来るかもしれないと思えてきました。

　なので、感度が得られないのは承知の上で、信号の双方向性が確保できる（これ、けっこう利点ですね）ＤＢＭで４５ＭＨｚからダウンコンバートして感度を測ってみました。

SDR-3ですがSDR-3Dに直接インプットしています。

感度測定系（ＤＢＭ付き、ＤＤＳでローカルを構成）

信号の双方向性を重視して、利得がマイナスのＤＢＭを用いたので、当然、感度は上記に較べて劣化していまして、

　８．７μＶｒｍｓ

ということになりました。ＤＢＭの利得（というか減衰量）の−６ｄＢまでは感度が劣化していませんが、まぁ当然の結果を得ることができます。ここでも、問題はミクサーゲインということになり、適当なミクサーを選択することが重要になります。

さて、ここまでは、リグ化の方向性を示さずに、個別回路の特性取得を行ってきましたが、実は、大略の構成は考えてあり、それに伴って、採用するケースについても検討しています。次回はそんな方向から記事をまとめることにしたいと思っています。