Tranceiverの組み立て



 一応、これまでの実験や組み立てで、基本的な回路要素は、ほぼ決まったので、これをインテグレートする作業に入りたいと思います。

<ケースとのマッチング>  【2005.7.9】

 まずは、どんな形にまとめるか決めないといけません。もう、3年も前に鈴蘭堂のSR3MK2というオーディオアンプ用のケースを買ってあったのですが、これがまず使えるのかどうか見極めないといけません。

 また、いままで、大きなTRXを2台(HF-50MHzDDSと50MHz3mode)作って来たのですが、あとから手を入れようとすると、構造上、なかなか難しかった欠点も改良したいと思っています。

 ということで、まずはケース、シャーシの様子から。



鈴蘭堂SR3mk2の内部

 このケースは高さ16cm幅42cm奥行34cmの結構立派なもので、フロントパネルはぺらぺらな一枚版ではなく折り返し構造でがっちりしています。中には1.5mm厚のシャーシが入っており、シャーシー下に35mmくらいの余裕があります。シャーシー上面から天井までは100mmくらいでしょうか。

 回路構成からこの中に収める算段をしていたのですが、まず、電源回路は外付けとすることにあっさり決定しました。HF-50MHzDDSTRX用のものが使えると踏んでいるからです。たぶんそうしないと、全体が収まりきれません。次にDDS-PLLシンセサイザ回路をシャーシー下面に収めることにしました。シールドを考えるとPAのある上面より良さそうです。以前の大物TRXの2台もそんな作りになっています。

 TRXですが、すでに、一層構造ではまったく収まらないのは直感でわかります。では?ということで、多層構造になるのですが、3層にすると、整備性が極めて劣化します。実装後、最下面の基板のVRを調整するなんて、絶対やる気がおきません。ということで、2層構造となります。ただ、以前、2層で作ったのはいいのですが、一層目と二層目を単にスペーサーで連結し、上層の基板の引き出し線も4辺全部から取り出したものですから、結局、上層の基板を取り除いて下の基板にアクセスするなんて、面倒至極になってしまいました。

 ということで、上層の基板は可動式にして、調整したいときに、下層の基板に容易にアクセスできないとまずそうです。



シャーシの側面図

 上図の象牙色の細長いレールは底に3.2mmのネジ穴が切ってあります。今日、秋葉原をぶらついていて、ラジオデパートの地下で見つけました。シャーシの写真の穴あき基板の両側をはさんでいる細いレールがそれです。これを二本、シャーシーに垂直に立てると、上層基板を移動して(下層と連結していたスペーサーを外して)調整のために垂直に半固定できることになります。当然、このマザー基板からの引き出し線は一辺(ここでは前面側)に集中させます。そうすると、普段は2重構造、調整時は上層基板を垂直に仮設置します。これで、調整を行う心理的バリアーが大きく減じられることになると思います。


<いろいろ考えている途中>  【2005.7.16】

 おおまかな構造が決まったところで、今度はパネルレイアウトをどうするか、これも大まかに考えて見ます。実は、「つくりもの」がこの規模になると、実装すべきSWやVRを忘れてしまったりといった、加工に入ってからでは取り返しがつかないことがあるので、じっくり時間をかけて、見直す必要があります。



回路構成と操作要素の抽出メモ

 見づらい図ですが、大まかなブロックダイアグラムから、操作要素(SW、VR等)やインターフェース(メータ、ジャック等)を抽出して、それを元に大まかなフロントパネル絵図を書きます。(上図左)何回か上記プロセスを繰り返し、繰り返すごとに、回路のほうも詳細に見ていって抜けがないか確認しておきます。このあたりは仕上げに大きく影響してきますので、じっくり納得がいくまでつめたいと思います。 サブパネルに何を取り付け、メインパネルにどう引き出すか、レタリングはどうするかについても考えないといけません。



仮置きした部品類

 まだフロントにつくパーツが揃ってないので、間抜けな面をしていますが、今はこんなレイアウトを考えています。ただ、将来突然変わるかもしれません。ダイヤルエスカッションは古風なコリンズタイプで4mm厚のアルミを加工しました。これが、結構な労力を必要としました。もちろん、色は黒のつや消し塗装です。エスカッションの中身は6桁のLEDを予定しています。メーターはそのままさらすのも芸が無いので、2連のメーターエスカッションを作って、サブパネルで留めようと思っています。これで、全体の雰囲気はだいぶ変わると思います。 ダイヤルは昔、ラジオデパートの2階で手に入れました。真ん中の白く見える部分は薄いアルミ板を加工したのですが、ヘアーラインなのに、デジカメの写りのかげんか、安っぽい「紙」然としていてコリンズっぽい味を大きくスポイルしています。これは要検討。というところで、今日はおしまいです。

<フロントパネルあれこれ>  【2005.7.22】

 突然ですが、OSがクラッシュしてしまいました。経過が複雑なので、ここでは詳述しませんが、なんかオカシナ挙動をしたら、バックアップは完全にしたほうがよさそうです。以前、サブPCはメインメモリの不具合とHDD劣化が同時に起こり、それでもなんとか復旧できた経験があるので、たかをくくって、バックアップも一ヶ月前にしたまま、ほおりだしておいたのが失策でした。

 それでも、OSを搭載したHDDをスレーブ設定して、NEWのHDDに以前のXPをインストールして、なんとかデータはまったく損なうことなく、サルベージできました。このへんは、「どうにかなるだろ」と思っている油断が、そのうち大きなしっぺ返しとなって返ってくるかもしれません。

 実は、XPの再インストールにはちょっと不安がありました。1PCに1OSの縛りがあるらしいので、もしかしたらHDDクラッシュ時はどうなるのか(再インストール不可?)不安だったのですが、PCボードを変えなければ、再インストールはできるのですね。まったく同じように、セキュリティソフト(悪名高きウィルスバスター)も再インストールできました。

 さて、本題のTRXです。先週、部品を仮置きしても、なんかイメージがしっくりいきません。また、TRXのフロントパネルを寸法的にもがっちり決めるのは、「手書き」では限界があります。やっぱりなんかのPCソフトで書いてみて、いろいろバリエーションを楽しみたいものです。ということで、



がダイアルを真ん中に持ってきた例です。しかし、どうも左側が窮屈です。そこで、



思い切って、ダイヤルを右に寄せてみました。なんとなく新鮮です。こういう造りを一度もしたことが無かったので、すこし「ぐぐっと」きましたが、やっぱりちょっと不自然です。 それでは、元にもどして、



 これはダイアルをちょいと右にオフセットさせて、つまみのバランスをとったものです。なんとなく、こんな感じで行こうかなぁと思い始めています。このように、一旦「部品=つまみやダイアル」を作っておくと、簡単にレイアウト変更ができて大変楽しいものです。 ところで、ちょっと大きな図になってます。1280*960の設定で、なおかつ、左フレームを圧縮しないと、全体が見えないかもしれません。


<穴あけ作業> 【2005.8.19】

 明日からハムフェアで、370Gの皆さんとアイボール予定です。実は、無線部屋の大整理をしているので、ジャンクはもう買うことはできそうにありません。長年たまったジャンクでどうしても捨てられないものについては、実家を倉庫代わりにしているくらいですから・・・・・・。

 さて、上記のレイアウトですが、いろいろな方からアドバイスいただき、また、忘れていたファンクションも追加で盛り込んで、最終形にしてみました。いくつかのスイッチに複合機能を持たせています。上記3番目のレイアウトは、メーター左につまみを持ってくると、とうもバランスが悪くなるような気がしましたので、少し無理をして、左下に集中配置しました、また、上下左右はサブパネルの取り付けのりしろの関係で、上下はそれぞれ10mm、左右はそれぞれ15mmくらい「空き」を作らないといけないことがわかったため、そのスペースを確保しています。最初はバランス悪くなるかな?と思いましたが、なんとか許容範囲に収まったようです。ということでレイアウトその4です。



このレイアウトにしたがって、穴を開けてみました。以下の写真がその様子です。



一番上が外側のパネルです。この面にはスイッチ類を取り付けないので、穴だけが開いている極めてシンプルなものです。ただし、トグルスイッチは留めナットが表に出ないので、ナットが変色(アルミと鉄の電位差のせい?で、長期間たつとくすんでくる)が見えないのはいいのですが、加工精度が表面に「もろ」に出るので、細心の注意が必要です。また、ごらんのとおりメーターやLEDの窓なんて都合3回も開けてるので、大変な労力でした。ハンドニブラーが大活躍でしたが、もっと能率よく、矩形の穴のあけられる工具がほしいものです。次回は部品を実装してみます。ここまでくると、なんとなくわくわくしてきます。

<部品の取り付け> 【2005.8.27】

 まだまだ暑い日が続いています。 最近、松下のコードレスTELの子機の電池寿命がつきたのか、子機で話すとすぐにシャットダウンするようになったので、電池を交換しようとY田電気に買出しに行きました。持っていった不良電池をよく見ると、単三型2本のパックで600mAHと信じられない低容量もの(NiCd)でした。こんなの、いまどき売ってるのかしら?と電池コーナーに行くと、思ったとおり、ニッカドなんてなくて、置いてあるのはニッケル水素(NiMH)ものがほとんどでした。それも900mAHとか、前時代の遺物のような・・・・ 同型品はないため仕方なく、NiMHにしてしまおうかと思いましたが、よくみると東芝用のNiCdパックがかろうじて残っていたので、こいつを買ってきて、コネクタを付け替えました。どうせ、コードレスの子機なんて急速充電はやってないから、他メーカーでもいいやってな乗りです。(電池パックに保護回路もなさそうだし) しかし、我が家でNiCdなんて他に使ってるところはないんだろうなぁ。

 さて、先週末にあけた穴に部品をつけて、「顔」を見てみることにしました。 



 まだまだ、ダイアル、メーター両エスカッションの塗装をしていないので、雰囲気が出ないし、寸法出しのためのマジックのラインや補修テープ等が残っているので汚いですが、要はこんな感じになります。



上図は裏からみたメーター取り付けの様子です。Zアングルを使ってとめています。ところで、余談ですが、部品類はサブパネルに取り付けてあるために、フロントパネルには止めねじが出なくてすっきりするのはいいのですが、うまくセンターを出しておかないと、部品を取り付けたサブパネルが「ぴたっと」フロントパネルにつきません。かといって、フロントパネルの受け穴を大きくするとみっともなくなるので、ここは本当に慎重な作業が必要でした。



 これは、ロータリーエンコーダーの止まり具合です。2本の六角スペーサーで補助パネルに取り付け、回転軸は延長しています。このままだとロータリーエンコーダーの回転軸は極めて摩擦が少なく(光学式)、つまみのアンバランスでも回転してしまうほどなので、ストッパーというかブレーキをりん青銅板で作って、軸と六角スペーサーに噛ましてあります(軸のあたりの銅色に細いばねがそれです)。

 現在、2階構造のTRXと床下のシンセサイザのレイアウトを考えています。例によってPCでレイアウト作業をしています。今回は大物ブロックが多いためか、なかなか思うようにまとまらず、楽しく苦しんで(??!!)いるところです。

<レイアウトはじめ> 【2005.9.3】

 さて、レイアウト遊びの途中結果でも載せておきます。以降、順番に、シャーシ上面(一階)、同(二階)、シャーシー下面の順です。まだまだ確定ではないのですが、下面のことを考えずに上面用の穴あけをして、作り始めると、下面用の穴があけられないという状況になるので、一気に全体の部品配置を考えておかないとまずいようです。




上 面 一 階




上 面 二 階




下  面


<アンテナ切り替え回路とTX-LPFブロック> 【2005.9.11】

 この一週間は目立った進展はありません。アンテナ切り替え(50MHz/HFの二系統、T/RX)をシールドした切り替え回路/LPFモジュールとして実装してみたくらいです。この「弁当箱」然としたユニットは、ケースの後ろに実装します。まえの8バンドTRXも似た構造をとりました。アンテナ端子は、本体のケースではなく、この弁当箱の右下に見えるようなMコネクタ2基(HF用と50MHz用)になります。左下のSWは、HF/50MHzともにひとつのMコネクタでインターフェースするためのモードSWで、あまり使わないと考えられるので、裏面で良しとしました。



<2階構造の工作>  【2005.9.24】

 台風17号の影響で、雨が降ったりやんだりですっきりしません。今日は○田電気に行く用事があったので、コニミノのα-SWEETをいじって来ました。これと、18-200mmの純正ズームレンズを組み合わせると、安価なわりにはかなり応用範囲が広く使えそうで、半年くらいして品質が安定したら購入したくなってしまいました。(もっともWEB用はVGA以上にはする気がないので、「きれいな無線機写真」とは縁がなさそうですが・・・・・・) また、ついでにLEXMARKの超安物プリンターがなんと6800円(さらに10%pointバックで当然新品でっせ)も家族用に買ってきました。

 さて、工作のほうですが、やっぱりあまり進みません。



 上図は、PCで数週間前に書いたレイアウト図にしたがって一階部分を組んでみたものです。まだ、仮置きしただけなので、配線はまったくしてません。こんな感じで、モジュールをパズルのように置き換えてる時間は、けっこう楽しいものです。ただ、モジュールによっては、シールドを強化しないとだめな場合もあるかもしれません。それについては、これから、全体実装をして、特性を取得しながらやっていこうと思っています。RX、TX、DDSシンセサイザは個別に実験系で特性確認してありますが、こうやって、ケースインすると思わぬトラブルが出るかもしれません。ですから、「最低限」ケースに収容する前に、RX、TX、シンセ等の大きな機能ブロックについて、動作を確認しておいたほうが、進みが速いと思われます。


 上図は二階をつけた場合です。一階は5箇所をスペーサーで止めていますが、さらに60mmの六角スペーサーを噛まして二階を支える柱にします。なんか安普請の三階建てのように柱が細くて頼りないのですが、5箇所をきっちりとめれば、移動専用機ではないので、机上で使用するぶんには、問題なく強度はとれそうです。


<穴あけ加工をほぼ完了>  【2005.10.1】


 ところで、最近、PCとLAN系統のメンテナンスに時間が取られて、なかなか無線工作が進みません。PC関係については、まとまった時点でUPしたいと思います。


上図は二階の基板をメンテナンスのために取り外し、ちょいと移動して、縦に仮固定した様子です。この基板の向こう側に送信ユニットが搭載されます。これで、すでに実装した一階部分についても調整が容易になると思われます。また、終段のLPFブロックを背面に取り付けています。右下のターミナルは外部電源への接続に使います。リニアアンプ制御用のコネクタ、外部シンセサイザ入出力端子もつけました。



 これは裏面です。上面の送信ユニットから離したPLLとVCOが左に見えます。右の生基板にはPIC16F877とDDSのAD9850、クロック発生器、バンドエンコーダ等のユニットが載ります。

 これで、TRX、シンセを構成するユニットは搭載できたと考えていますが、TRXリレーユニットやその他小物の実装が必要かもしれません。これについては、実物と突合せで機能の過不足を検証していくことにします。ですから、気はせくのですが、すぐに配線には突入しません。あわてると取り返しがつかなくなることもあるからです。また、かなりに部分のシールド工作が必要になることは言うまでもありません。


<時間切れ>
  【2005.10.10】


 先週の裏面図の右側の空き地にDDSとコントローラを配置し、一部配線してみました。



 表示は緑の7セグメント×6桁で、この裏に4511がついていて、擬似スタティックドライブです。4ビットのデータ+6本のLEDセレクト線でインターフェースするので11本で済みます。それよりなにより16F877を贅沢に使っても、ダイナミックドライブにしなかったのは、やっぱりノイズ発生の問題が大きいです。昔の50MHz−3modeはダイナミック点灯だったので、少し苦労をした覚えがあります。その前の8バンダーはカウンターをスタティックドライブしたので、まったく雑音には悩まされなかった思い出がありました。今回も、ハードは大きくなりますが、後で雑音に悩まされるくらいなら、と4511を6本おごってしまいました。

 同じように、バンドSWセンス後16to4エンコーダが基板左下にありますが、16F877はI/Oが多いので、要らなかったと思っています。最初は16F874で行こうと思っていたのですが、結局、DDSのオーバークロックを遊んだバラック実験セットを流用するほうが早いため、これまた、ハードが贅沢になってしまいました。

 右上のクロック発振/逓倍器は167MHz帯/3をオーバートーン発振して、3逓倍しています。AD9850はクロックが120MHzですが、これも、実験で使っていた定数をそのまま引継ぎます。DDS基板はこの上に完全シールドをかけようと思っています。まだ、配線が完了していないので、DDS部の動作確認は来週以降になります。(しかし、プログラムも最終版になっていない!!!)

 という感じで、これでは、まだ、実装前の実験に近いので、実験用電源でこなそうかと思っていましたが、ふと、ジャンクボックスを見ると、休眠トランスがわんさかわんさかあるのを見つけたので、本体の外部電源の最終形の電圧を考えながら、選別を始めてしまいました。



 秋葉、ハムフェア、オークション、機器ばらしという出身のトランスのACでの負荷特性を見ながら、34V:1.5A(PA用) 18-20V:1.5A×2 12V:1A(リレー用) -15V:0.2A を余裕で取れるトランスを選んでみました。PA用はハムフェアで400円買った30V:7Aのトランスで、これはちょっとでかすぎかもしれません。結局、左列の3台を選んで、これにあったケースを探すことになりそうです。


<電源部の作成> 【2005.11.20】


 さて、今週は、えいやとばかり、本チャンの電源回路を突貫工事で作ってみました。実験用電源をいつまでも使っていると、最後に本物電源につなぎ替えたとき、何かトラブル(たとえば、シンセのC/N劣化とか)がおきると切り分けが厄介になるかも知れないと思ったからで、早い時期から最終系にしておいたほうが安心です。

 パーツ類は、上記のごとく、ほとんどそろっていたのですが、問題はケースです。かなりの重量物であるトランスが3つもあるので、がっちりしたものが必要です。秋葉のラジオデパートの2階のシャーシー屋さんで、「あ〜でもないこーでもない」と悩んだあげく、かなり実装には苦労しそうですが、格好の良さげなアイデアルのTM-17というのを買ってきました。こいつはペアのケースで、TRXを作るにはけっこういいものがあるのを知って、ちょっと「しまった」と思いましたが、もう、引き返せません。内臓シャーシは鉄製で、重量物のトランスをしっかり支えてくれます。ただし、TM-17と鈴蘭堂のSR-3 MK2はマッチングがいまいちですが、他に気に入ったケースも見当たらなかったので、とりあえず割り切ることにします。 

 電源の内容については以下にまとめておきます。

用途 電圧 電流 回路 備考
PA 33V 4A(最大供給)) 
1A(通常使用最大)
ZDとダーリントンTRによる
リップルフィルタ/レギュレータ
   
系統1 18V 1.5A LM317(金属フィン) VCO制御電圧はmax18V
系統2 15V 1.5A 同上      
リレー 12V 1A 12V 3端子レギュレータ      
負電源 -15V 1A -15V 3端子レギュレータ      

 PAと系統1,2は使っているトランスの容量から考えると、それぞれ表の1.5倍以上の供給能力がありますが、必要ないので(というか、たとえば338とかを使って容量を増やすと、雑音が多くなるので)、この程度にとどめています。



2Mピクセルの携帯のCMOSカメラ(VGA相当)で撮ってみた
(夜間のフラッシュ無しでも、意外と撮れる)


 TRXとの結線は、背面の放熱フィンの下に、7つの陸軍ターミナルが並んでいます。コネクターよりも、圧着度が高くできるので、接触不良等がおきにくいのでは?と思って採用しました。



オートフォーカス失敗&ちょいと手ぶれあり
(最近はソフト的な手ぶれ補正機能を持ったカメラ付携帯もあるとか)

実際には、この電源のノイズレベルも例のごとくスペアナで測定したいものです。これは時間を作って確認しておかないと。。。。ということで、NFBアンプの続報はこの次以降かもしれません。


<ブログ?いえいえ細切れ日記> 【2005.10.16】

 ある人から「ブログにしないのですか?」と聞かれたことがあります。いろいろ考えたのですが、今までどおりの細切れ掲載で行くことにしました。というのは、ブログだと日記風に経時事象を記述するには便利ですが、必ずしも、ジャンルごとにまとめるのには適していないと思ったからです。・・・・・また、いちいちコメントバックやトラックバックに対応するほど暇ではないし、ともすると、言い争いになってはお互いに不幸だし、相手をしないでいると、レスの無いさびしいブログになってしまって、なんだか・・・・・。これが理由です。ということで、従来通り、勝手に言いっぱなしで、本当に意見のある方はメールください・・・・のほうが平和だと判断しました。

 日記と割り切ると、今日はここまでで終わっちまった・・・・と勝手記事が書き放題です。

と前置きして、いきなり、下の写真はDDSのモジュールを結線したものです。実験用バラックセットから実装用モジュールに組み替えて、動作を確認したものです。


 LEDの上に載ってる五角形は視認性向上のためにダイヤルエスカッションとパネル間に挿入する予定です。電源レギュレータが何個か追加になってます。実験ボードから一回ばらしたので、動作が心配でしたが、問題無いようでした。DDSの上にはシールドをかけねば・・・・・・・・。

これだけだとちょいとアホみたいなので、おまけを載せておきます。あまり展望の無い結果ですが、まあ、ちょっと息抜きということで・・・・。


<漸進の日々> 【2005.10.22】

 今回は、ケースシャーシー全体の見直し(穴、配線経路、構造、インターフェース類)に終始し、何点か改良工事を施しました。これが終われば、次回からは、ブロック毎の結線作業に移行できるはずです。

 今回特に時間を要したのは、パネル面に出る部品の増し締めとディスプレイのセンター出しです。


 ちょいと右肩下がりに写っていますが、実際は大丈夫です。LEDとエスカッションの間にはLED視認性向上のためのプラスチックパネルを入れるのでLEDが光っていないと見栄えが悪いので、とりあえず外してみました。このLEDは先週組みなおしたLED表示器(4511*6も同居)がくっついています。

 ここまでで終わったら殴られそうなので、またまた、ちょっこりおまけをつけます。ご覧の皆さん、ご容赦を賜りたく。


<久々の更新> 【2005.11.13】

 故障寸前だったマザーボードが無事帰ってきました。一応、組み上げた後の不具合は無さそうです。PCの構成、LAN系統も今回の騒ぎと室内レイアウト大変更のあおりを食って、だいぶ変化しました。(もっとも、ソケット478が1台、ソケット370が3台という構成は変わってはいないのですが・・・・) そのあたりは、今回の顛末とともに、また別途UPするつもりです。 変わったところで、オークションで太古のデジカメを数台落札しました。いろいろいじってみましたので、これも別途、項目を新設して・・・・(おい、ところで肝心のTRXはどうなってる??)。

 ということで、本題のTRXですが、最近は配置配線に終始しています。


 前回から変わったところは、DDSの部分を完全動作確認し、シャーシ裏に実装したことと、バンドSWから、PLL各部(VCO、分周比、リファレンス入力フィルタ)の切り替えのためのエンコーダーを作って、シンセサイザのハードウェアとしては最終形状にもっていったことです。まだ、シールド無しの丸裸なので、単純に、DDS−PLL回路が動作することを確認するに過ぎません。場合によったら、配線の一部もシールドする必要があるかも知れません。

 ついでと言ってはなんですが、バンドSWとディスプレイの裏側の様子についても「さらして」おきましょう。4511が6台窮屈そうに実装されているのがおかしいですね。



バンドSWはDDSの周波数設定をバンド毎に行うためのロジックレベル切り替えと、PLLやTRXのBPF/LPFを切り替えるためのリレー駆動のための電源切り替えからなっています。まだ、PLLのプログラムは追加しないといけない部分が(REの1クリックあたりの周波数ステップならびにその切り替えロジック等)がありますが、一応、このハードウェア構成で進めていけると思っています。(エミッタ接地NFBアンプも少し進展がありますので、次回にでもUP予定です)



<シンセサイザ半完成>
 【2005.12.10】


 さて、以前にトップアンプにはあまりうまくないなと思った、NFBアンプですが、他に、利用用途も無いので、シンセサイザのバッファアンプに格下げ願うことにしました。3バンドのLPFと20dB近くゲインのあるuPC1677を使って作ってあります。

 構成は、

 VCO  →  |uPC1677→3Band LPF→ NFB AMP|  →  SD8901Mixer

という感じの|内|の部分です。回路図なんて出す必要もないでしょう。




 Local Buffer AMP Unit

 右下がuPC1677 、右上がLPFとスイッチ(3バンドVCOに対応) 左がC1043のアンプです。飽和出力は27dBmもあるので、本用途には楽勝です。この場合、NFが少しくらい悪いのはまったく問題になりません。ローカルの最終段の出す側帯波雑音は、確かに「あまりにも多い」場合は、信号とミックスダウンされて、ベースバンドに落ちますが、そんなレベルになってしまうことは考えなくていいと思います。2sk241のアンプより数dB悪い程度のアンプなら(=本NFBアンプ)まったく問題ないはずです。しかし、やっぱりトップに用いるなら、外来雑音等を考えてHFでNF=10dBまでは大して意味を持たないのは、理屈じゃそのとおりですが、実際、もっと特性のいいAMP(ベース接地NFBアンプ)があるのだから、どっちを取るかとなれば、ベース接地に傾いてしまいそうです。まぁ、実際に受信機を組んでみれば、明白になりますし、その時点で、とっかえひっかえしてもいいわけです。ただ、重要なのは、「実際にTRXとして組上げる」ことだと思いますので、どんどん進めることにします。 もう、単体回路に拘泥してると、最後まで、たどり着けない恐怖に駆られています。これ以外にもやりたいことは死ぬほどあるし・・・・・



 TRXに実装した様子

 このバッファを実装して、とりあえず、シンセサイザの基本骨格は完成です。利得は25-27dB程度(40-100MHz)、飽和出力27dBm という特性です。(ところが、忙しさにかまけて、まだシンセのプログラムはいじっていないので、各バンドの設定はできるが、ステップは相変わらず300Hz近辺です・・・・でも、多分、TRX全体が仕上がるまで、直さないのだろうなぁ??)

<受信部の配置配線>  【2005.12.25】

 さて、肝心の製作については、2週分の成果としてはまことに恥ずかしい限りですが、何をしたかというと、実は配線だけです(笑)。いいわけはたくさんあり過ぎて、書くのも面倒なので止めておきます。 とにかく、下の写真に示すように、「一階」部分に受信機の殆どの部分を配置・固定し、信号系統、電源系統、制御系統の配線を行いました。



 一階に受信部のユニットを実装した様子

 ただ、この状態では、通電して異常のないことを確認しただけで、動作確認までは済んでいません。最終動作は、ケースインしてからでないと意味がないからです。 一応、組み上げる前にはバラックセットで受信動作を確認してありますが、最終形では、なにか不都合が出ないとも限りません。その時は切り分けが必要になります。各ユニットは50Ω系で調整していたので、組み込んだあとでも50Ω系で測定できると、以前の結果と比較もできて極めて便利です。そのために、各ユニットの接続は1.5D2Vで接続しますが、各ユニットの出力側か入力側のいずれかにSMAコネクタを設置しておきます。組み立て調整時、あるいは経時変化で調整が必要になったときは、ユニット間の結線をはずし、このSMAコネクタにつなぎ替えて、特性取得を試みます。SSGから信号を入れて、スペアナで観測するとかが自由自在にできます。その様子を以下に示します。上の写真でも各所にSMAコネクタらしき金色の塊が見えると思います。




測定器と各ユニットとのインターフェース

 この手法は、ユニット毎に特性を確認してあれば、手間が最小で特性の追い込みができると思います。入出力を50Ω系に合わせる必要があるなど、構成上、無駄な部分もあるのですが、組み立て、調整、メンテナンスがかなり楽になるのでは?と感じています。ユニットの入出力インピーダンスを低くしておくと、同軸ケーブルで延々と引き回しても、特性劣化が少なくFBです。 ただ、メーカーと異なり、アマチュアならば各人のやり易い製作法を採用すればいいとは思いますので、この方法が万能だ、などと言うつもりはさらさらありません。

 しかし、WEBをぶらついていると、生基板空中配線方式とかSMAを使った測定法とか、PWZが勝手に悦にいって続けている自作手法もあちこちで見かけるようになりました。皆さんが使っているというのは、やっぱり、何かしらメリットをお感じになっているはずで、「早く、確実、変更容易」という自作の継続のために絶対必要な要素を備えているからでしょう。もっとも、空中配線でオールバンドTRXを作ろうなんて酔狂な人間(←誰だ?)はそう多くは無いと思いますが。

<受信部の配置配線(2)>  【2006.1.9】

 ところで、年末年始と、あまり落ち着いて半田ごてを握れなかったので、進捗はスローです。個別回路の実験と異なり、最終系にまとめようとすると、配線にも慎重になり、また、個別回路だったら、蓑虫クリップジャンパー線でエンコードしていた回路を、改めて作ったりと、けっこう地味なところに時間を取られます。



小 物 (フィルタエンコーダとDelayed TRX SW)


 たとえばこの写真ですが、上は3群8個のIFフィルターを切り替えるリレー用エンコーダーです。単なるSiダイオードのAND-OR回路ですが

(1)AM  BW=8kHz (ちょっと広め)
(2)SSB セラミックフィルター パスバンドチューニング(PBT)有り 
(3)SSB メカフィル PBT 有り
(4)SSB メカフィル PBT 無し  BW=2.4kHz
(5)FM  BW=20kHz (ちょっと広め) 
(6)変復調方式問わず BW=20kHz


という切り替えSWの入力から、8個のフィルタを選ぶエンコーダです。

 また、下の回路はスタンバイSWにのON/OFFに応じて、

(1)受信はSTBYになってから100-200mS後にオーディオ出力をアクティブにする
(2)送信はTX-ONになった後100-200mS後にドライバー出力をONにする


というディレイ付のSTBY回路です。TX/RX時に発生するいやなポップノイズを抑圧することを画策します。また、TXにあっては、前段で発生するトランジェントなDC電圧がPAを破壊するのを防ぐ意味もあります。1ショットMBを使った、素人丸出しの回路ですが、後で気がついたら、こんな回路、PICひとつでできることに気がつき悔しくなりました。しかし、それは後の祭りというものです。もったいないので、こいつを使います。




実装の途中 (オレンジの部分は傷保護のための「養生」で付箋紙を利用)


 一応、IF以降の回路動作、TOPからIFまでの動作に分けて各ステージ(モジュール)毎に動作をあたっていきました。シンセサイザはすでに裏面に実装済みであり、写真右下のBPF付バッファを介して、ミクサーのSD8901に供給しています。まだ、総合特性まで取得するには到っていませんが、これまでのところ、バラックセットで実現した特性をほぼそのまま再現しています。1年以上前に実験したきりだった割には特性がほとんど変わっていないのには驚きました。




フロント右半分


 フロントは、まだまだ「間抜けづら」です。機能を搭載したものからつまみをつけて行きます。キャプションはとりあえずメンディングテープに手書きで間に合わせています。いまのところ、ここまでの機能しか生きていません。細切れな時間ではありましたが、トータルでは結構な時間をかけて取り組んだつもりですが、できあがった写真を見ると、前回から、あんまり進展していないように見えるのは、ちょいと残念です。しかし、まぁ、フロントパネルのSWがだんだん機能していくのを見ると少しずつではありますが、進捗している実感も沸くのですねぇ。

 ところで、最近特に思いを強くするのは、大規模回路を仕事をやりながら「でかす」のは、結構しんどいということです。なんせ、完成までに時間がかかりすぎて、当初考えていた、「高性能」も数年たつと「普通」になってしまうことがあるからです。そこで、更なる改善のために寄り道を始めると、もう、地獄へまっしぐらで、リグとして日の目を見ません。ですから、個別回路の実験を終えて、リグ作りに移行したら「新しいこと、面白いこと、高性能なこと」には浮気しないで、とにかく完成に向けて努力しないといけないようです。それなら、リタイアでもして、「死ぬほど自由な時間に恵まれたら」短い時間で一気に完成できるかというと、これも疑問です。それは、多趣味なのと、若い頃に比べて確実に「根気」が低下してるので、やっぱり同じように時間が掛かってしまうのかもしれません。

 まぁ、こんな配線だけではまったく面白くないので、パラレルで2つの追加プロジェクトを立ち上げました。ひとつは半分程度進捗したので、そのうちにご披露できると思います。


<受信機として(1)> 【2006.2.11】

 先週の週央(?)から週末にかけて北方領土視察に行って来ました。天気、景色、食物が最高で、たいへん良かったのですが、そんなに何から何まで首尾よく行くと、かえって気持ちの悪いものです。思ったとおり、帰り(土曜)の千歳発が全便欠航になってしまって、仕方なくゆっくり日曜に帰ってきました。ただ、それはそれで一日余計に遊べたと、これもまた勝手に良いように解釈しています。

 さて、TRXですが、そんなわけであんまり進んでいません。少しずつ、配線は進めてはいるのですが、UPできるようにまとまるまでには、なかなか時間がかかります。




2階部分のSSB-AM DETと FM IF/DET


上の写真はFMのLIMITER/DISCRIモジュールとSSB/AMの検波器のモジュールに下のIF出力からコネクターで信号を引き渡している様子です。真ん中下に基板に黒いコネクタが見えますこれは基板と分離できるように作ってあるので、これからTX部を造りこんでいくときは、2階建てのまま工事をするのでなく、2階部分をはずして別の安定した場所で配線作業をすることができます。もちろん、コネクタをつけたままでも、このページの冒頭にあるように、2階部分は垂直に立てかけて(コネクタははずす必要は無し)、一階部分の調整や工事をすることができます。ただ、電源だけは、接続を確実にするためにコネクタとはせずに、基板にじか付けしています。何回もはずす可能性があるため、基板のランドが剥がれない工夫はしてありますが。


 こんな感じで、一応感度を調整しました。ほとんどが、一階にある第一ミクサーのレベル調整です。ローカルは3Vp-pに設定し、DCバイアスを可変して、最適感度点を求めます(けっこうブロードですが)。実は、ちょっと感度が劣化していたのは、ミクサーのローカル入力の1端子がルーコンで、ローカルバランスが崩れていたのが原因でした。これらを直して、一応、トップフィルタをつけた最終系で、全バンドで0.4-0.5μVrms(S/N=10dB)を得ることができました。ARRLのテストリポートでもIC7800のAIP無しはこんなレベルですから、まあ良しとします。もちろんトップアンプのSWをONすれば0.15−0.2μVrmsになります。

 ただ、FMの場合、SSBと同様な構成ではBWが10倍ちかく広いので、感度を得るには無理があります。ということで、FMでなおかつ50MHzが選択されたら、HF時はスルーだったTOPフィルタバンクと第一ミクサーの間にAMPを入れてしまうことにしました。



FM用トップアンプ(50MHz専用)

 回路は、2SK241のパラレルプッシュプル(4個)です。ゲインは24dBで、入力IP3は10dBm程度でしょう。このアンプを使う場合は、IMには触れないことにします(笑)。もちろん、これもスルー回路を設けてあって、

@50MHz FM 時は AIPSWがオフだとこのアンプが挿入される。SSB/AM時はこのアンプはスルーとなる。AIPSWがオンだと、いずれのモードでも2SC1251のNFBアンプが生きる。
AHF時は 変調モードにかかわらず、AIPSWで 2SC1251NFBアンプのON/OFFとなる。

 ということにします。ちょっとややこしいですが、慣れれば問題ないと思います。SWの操作で、各モードの実通信状態に違和感がないようには考えてあります。


<SSB変調器/復調器の組みなおし> 【2006.4.16】

 だいぶ時間が経ってしまいましたが、変調器のIMの様子がわかったので、以前の変調器/復調器を組みなおしてみました。↑の2月16日の写真と比べるとだいぶシンプルになっています。




MOD/DEM


 写真がきれいでないのでわかりずらいですが、上部にDBM、 右は453.5/456.5kHzのローカルOSCのシールドボックス、その上にAM検波回路ユニットがまだ配線せずに置いてあります。このユニットは真ん中の空き地に挿入するつもりです。ローカルバッファはμPC1654です。同期検波ユニットは完全に除去してしまいました。

 さて、このあとは送信信号はMFに行くわけですが、455kHzの間で高調波が多かったら除去できるようなLPFも遊んでみました。



455kHz用定K型LPF

 カットオフが520kHzくらいになったLPFです。L=22μH マイラーコンを使って、C=472+152 2C=472*2+332 で作っています。こんなものでLPFになるのかと思ったのですが、特性を取ると



上記の特性 
CF=2MHz SPAN=4MHz(400kHz/div)

 と、なんとかまともな特性です。500MHz以上は減衰量がめちゃくちゃですが、HF-50MHzくらいでは十分に使えます。ロスも0.5dBくらいで良好です。これは、ALCアンプの出力にでも使おうかと考えています。実は、ローカルOSCのバッファの後に使おうと思っていたのですが、こいつを挿入するとなぜか、DBMのIM特性が数dB劣化する(逆にキャリアサプレッションは5dB程度向上)ので、除去してしまいました。DBMの出力は455kHzのn倍波が生成されますが、後に続くMFで、きれいさっぱり無くなりますので、もしALCアンプの出力が怪しかったら、挿入することにしたいと思います。

<SSB/AM 変調器/復調器>   【2006.4.23】

 SSBがとりあえずできたので、ついでにAM変調器の機能を組み込んでみることにしました。左がMODで右がDEM、上のシールドボックスはローカル発振器です。




MOD/DEM


 回路図というほどではありませんが、下の図のようにAM時はDC重畳するだけです。キャリアのレベルが重畳する電流で決まりますので、VRをつけて置きました。AF信号入力はSSB時と同一です。




変調/復調器の回路

下の図はシングルトーンで100%近く変調したときのエンベロープ波形です。あとちょいとで、100%ですが、AF信号を絞るATTのステップの関係で、少し浅くなっています。けっこうきれいでしょ。



AM変調エンベロープ(シングルトーン)


 おまけと言ってははなんですが、あまりお目にかかれない波形図を以下に示します。今日の目玉です。




2−トーンAM変調スペクトラム


 解るひとには判るでしょうが分らないない人にはワカリマセン(なんのこっちゃ?)。2−トーンをAM変調したスペクトラムです。しかも6dBも変調入力過多です。シングルトーンで100%変調になるレベルのAF信号を2−トーンで入れています。きれいですね。IMDも高調波も見当たりません。キャリア出力は-23dBmですが-3dB×2のATTを咬ましてありますので、キャリアのDBM出力は-17dBmということになります。

 このあと、PAで相当歪む(IMD=-40dBcくらい)のですが、変調器としては十分な特性でしょう。一度、プレートスクリーン同時変調やトランジスタのドライバー/PA同時変調したAMツートーン波形を見てみたいものです。


<シールドしたBPF>
  【2006.6.24】


 前回、バンドパスフィルタをバラックセットでつくりましたが、これをシールドしてみました。このBPFはLのインダクタンスが多めに設定されるため、シールドによって影響がでないかちょっと心配でした。50、21MHzはすこし中心周波数が上にシフトしましたが(Lは減少)、調整はしないですんだ程度です。同じようにIFノッチもシールドして見ました。これは、0.1-0.2mm厚の銅板をはさみで切り取り、周囲の壁を立ち上げて、その上に銅版の屋根を半田止めするという簡易型ですが、どうしてどうして、結構効果があります。



シールドしたIFノッチと5バンドBPFを基板に固定

 出力は左上の大きなAMP/BPFユニットの左になります。簡単にシールドの屋根は取り外せます。4隅+数箇所を半田で留めてあるだけですから。455kHzのローカルもこの構造です。このシールドを実施することで、一番大きなスプリアス源の1stローカルを完全に抑圧することができました。下のように主信号比-80dB以下まで落としています。これは各バンドで共通です。ここまできたら、2階建ての上基板(これのことです)の配線を整えて、晴れて、本体に実装ができそうです。



シールドによるスプリアス特性の改善
CF:50MHz SPAN:100MHz
45MHz上のローカルは基本波-81dB


早々に全体を仕上げないと次の遊びに移行できないので、ちょいと焦り気味!!!


<ドライバー周辺> 【2006.7.2】

 もう、7月になってしまいました。いやはや時間の経つのは早ものです。今週はほとんど進展無しです。ドライバーユニット(プリドライバー/ドライバー)のシールド、ファンの固定、プリドライバのバイアス用VRを移動して真上から調整出来る位置に持ってきたこと、ドライバーのバイアスVRの引き出し処理をしたこと くらいです。次はファイナルのシールドをして一気にTXを仕上げたいものです。ファンが結構大げさですが、14.5V用のものに9Vで動かしているので、静かです。




プリドライバーとドライバーユニッ

<PA、リレー基板の実装> 【2006.7.17】

 相変わらず、亀の歩みですが、あせらずに着実に進めて行こうと思います・・・・・。という矢先にとんでもないミスをしてしまいました。



壊れたVN66AFDと命拾いの片側


 PAとドライバーユニットを接続していて、連続出力試験中、ドライバーのフルパワー時にPAの電源ON/OFFをしてしまったのか、あっけなくプッシュプルの片側が昇天してしまいました。その結果、ドレイン-ソース ゲート−ソース間もショートで電流は3A以上流れます。写真では良くワカリマセンが、逝かれた方は、モールド部破裂で、いやな匂いを発していました。久々にPAを飛ばしたので、ちょっと「シュン」としています。

 気を取り直して、FETを交換して、シールドし、TRXに置いてみました。以下がその写真です。



PA,ドライバを配置して、最終形態を確認する

 こうしてみると、結構実装密度が高いものだと感心しています(自画自賛か!)。その上で、TXのドライバー以前の基板は取り外し可能で、いつでも下のRX基板にアクセス可能です。ということで、上面は、あとは、ALC回路とRXのノイズブランカーを実装しなければならないのですが、なんとか出来そうな気配です。



底辺中央部に配置した遅延リレーとパワーリレー

 上図は底面に配置したTRX切り替えリレーユニットです。 左下に黒い2つの塊が12V2回路2接点のパワーリレー、その上が遅延リレーユニット、右にロータリーエンコーダが見えます。これから配線を行いますが、これで、TRXとして基本的に実装するユニットは、ほぼ配置できたことになります。

<いろいろ実装> 【2006.8.6】

 先週まではJH2CLVさんのミクサーで楽しませて戴いたので、「本業」がお留守になってしまいました。本業以外にも、汗かき行事や諸々の予定をこなすのに忙しく、なかなか時間がとれません。ちょっと時間を作っては、以下のようなことを少しずつ進めていきました。

@MICAMPの実装
マイクジャック近くにLM386で作ったマイクアンプを無理やり押し込みました。これは、低インピーダンスのDBMを余裕でドライブするために、従来はOPAに減衰用のRをシリーズに接続していた代わりに、4Ωでも余裕でドライブできるパワーICを使っています。
ASメータ回路の実装
AGC用検波電圧を単電源OPAのブリッジ回路に供給しています。これとは別にLOGアンプ(FMリミッターのRSSI電圧)も読めるようにするつもりです。
B各部のシールド
TXのノッチ、5バンドBPF/AMP(上面2階に実装)に加えて、PLL(ラグリードフィルタ近辺)、VCO、DDSの各部をシールドし、外乱からアイソレートしました。
CSTBY回路
遅延スタンバイ回路の動作を確認しました。

というような、あまり面白くもない回路を配線していたのですが、これもTRXとして仕上げるためには避けて通れない道ですので、仕方ありません。しかし、長い時間をかけて取り組もうとしても、すぐ飽きるので、細切れ時間を使うのが有効です。




下面の様子
(シールドした、DDS、VCO、PLL)





二階の様子 PA、ドライバーは未実装
(455kHz帯LO、Notch、5B-BPF/AMPをシールドしており、 DBMとFM Limiterも今後シールド予定)


 このように亀の歩みですが、実装が進むにつれて、いろいろな問題が出てきます。これを解決しつつ進むわけですが、なかなかスカッと進まないことも多くなってきました。対策に時間がかかると、浮気の虫がうごめき出すので、これは仕方ないことだと考え始めて、机上を整理しました。というのは、いままで机上のほとんどのスペースを。このTRXが占有しており、事実上シングルタスク状態だったのです。何かやろうと思い立っても、机上の「占有物=TRX」を見ると他のことをやる気が萎えてしまっていました。それを、従来機である8B-TRX等を避難させて、スペースを作り出し、常時、2マルチタスクができるスペースを机上に生み出しました。これで、思い立ったアイデアを実験できるし、懸案のもうひとつのプロジェクトもかまってやれそうです。(しかし、こうすると、今度はTRXの完成が危ないかも???)


<DDS-driven PLL Frequency Synthesizer Local のプログラム> 【2007.2.18】

 いやぁ、このページは本当に久しぶりです。半年間のご無沙汰とは・・・・・。スプリアス撃退のあと、真空管とSDRにちょっかいを出していたので、大幅に予定が遅れてしまいました。完成間際になると、いろんなアイテムに飛びつく悪い癖が出ています。

 さて、兎にも角にも、大昔に作ったシンセサイザのプログラムをまともにしないと話になりません。当時は、バンド毎に周波数を初期設定し、ロータリーエンコーダ(RE)からのパルスにしたがって、DDSの位相をインクリ/デクリし、表示するところまでは作ってありました。しかし、DDS位相ステップ(周波数ステップ)切り替えも、各VCO毎の分周数切り替えも考えていなかったので、この処理をして、さらにSSBの場合はUSB/LSBに対して表示周波数のオフセットをかける動作も追加になりました。

 文章で書くと簡単ですが、マンマシンインターフェースを考えてプログラムするのは結構面倒です。実際に動かしながら、タイマーの最適化をしたり、正しいと思い込んでいた演算ルーチンが、ある条件ではうまく動かなかったり(←実はPIC BASIC COMPILER のバグ)、結構回り道を余儀なくされました。もともと、あまり最終系を考えてプログラムの骨格を作っていなくて、つぎはぎ的にサブルーチンを重ねたためか、昔のプログラムの動作が思い出せなくて、一ライン毎に、自分がCPUになった気で逐次トレースしてみる有様です。今回は機能の実装過程でいろいろな事象に出くわしたので、デバッグ作業をすべて、詳細に記録してあります。こうすれば、またあとでなにか改造をするときには、思い出すのが速いと思われます。



動作機能のサブルーチン一覧とソースファイル

 しかし、未だに秀丸でソースを書いて、DOS窓からPBPを起動してコンパイルし、HEXファイルを秋月PICライターで書き込むという作業を、WIN-98SE機(PV-800MHz)でやっています。これのために未だに98が残してあるようなものです。AVRへの移行も考えましたが、当座は使い慣れた環境を変えるより、他にやらにゃならない事が多すぎるので、面倒なことはやりたくありません。

 結局、ソースファイルは530ライン(複文を多く含む)程度、コンパイラは1730word使ったよ・・と言ってくれます。動作に関しては、普通にオペレーションするぶんにはまったく支障のないレベルにはなりました。意外に動作も機敏で、カウントミスも知覚できません。周波数ステップは25/100Hz切り替えとしました。チューニングは25Hz、ちょっと早回しには100Hzを使います。200パルス/回転のREなので、それぞれ一回転あたり5/20kHzになります。このカンジは人によって様々ですが、PLLでDDS基準周波数を「逓倍」してる関係で、周波数ステップにはある制限があり、たまたま私の場合はフィーリングも考えてこんな選び方をしたというだけです。1Hzまで動かさなくても十分実用レベルだと思います。もっとも、表示LEDが100Hzまでなので、周波数ステップがあまり細かくても・・・・・という制限もあります。また、周波数ステップ自動切換え(回転速度対応)は、面倒なので採用しませんでした。

 PIC16F877/(873)も安くなって、またI/Oが多く使いやすいので、当面はPICにとどまることになると思います。私の場合、コントローラのCPUなんて機能実現の手段でしかありませんから、「あのCPUは使いずらい」だの「構造が美しくない」だのといったオタクの御託にはあまり興味がありません。開発システムが陳腐化したり(もうすでに十分陳腐化?)、あるいはWin98のPCが壊れたら、すぐにでもAVRに移ってしまうかも知れませんし。




現在(2007.02.17)のパネル面

 ところで、現状のTRXの顔を晒しておきます。ずいぶんツマミに書き込みが増えました(=機能が備わった)。ツマミみ関しては「私にとって必要な機能」と「パネル面のバランス」を考えて決めているので、一部機能不足、一部余計なつまみ(笑)もできてしまいました。最初に最終形をしっかり考えていなかった報いですが、趣味で、そんなにきっちりやっても疲れるだけなので、妥協することにします。あと少しで完成の予定ですが、左メーター下のノイズブランカー関係と右2つの送信関係が残っています。エスカッション類は塗装してないので雰囲気がまだまだですが、だいぶTRXらしくなってきました(自画自賛=自己満足)。周波数表示はLEDに拘っています。上の写真では散乱防止の褐色アクリル板を通してないので、あまりきれいに写っていませんが・・・・。私は味気のないLCD表示は、どうしても長い時間見ている気がしないので、無線機類の表示はLEDで通してきました。多く情報を表示させる必要が無いためですが、もしその必要が生じた時にはなんとか発光できるデバイスにしたいものです。

 それにしても、パネルのビニールを取らずに居る期間の長さはいままでの新記録です(笑)。「養生」も1年以上つけっぱなしだし。さて、次はノイズブランカでもちゃっちゃと片付けたいのですが、またまた寄り道アイテムが出現して往生しています(笑)。




終段とLPF付近

 この図は最後におまけで撮ったのがあったので、作業報告的にのせておきます。背面にLPFユニットをつけて、TXと配線を完了したところです。50MHzとHFが、バンドSWで2つのコネクター(50MHz/HF)に自動的に切り替わるモードと、全部のバンドがひとつのコネクタ(50MHzの方)に集約されるモードSWがコネクターの反対側についています。





<7年後のメンテナンス(1)> 【2014.2.2】

 うわーーと声が上がるほど懐かしいページを更改しています。なんと丸7年ぶりですねぇ。よくもまぁ、こんな古いページに追記することがあるものだと感心してはいけません。ここから先は、7年の間に積もった不具合の修正記録と思ってください。昨年からちょこちょこ弄ってはいたのですが、メンテが完成するのを待っていたら、何時になるか想像もつかない(笑)ので、少しずつ追記していきます。

@Finalの換装
 まず、最初に行ったのはVN66AFDという非力なPAの換装です。この石はV−MOSというふるーいプロセスで作られていて、Pdは12.5W しかありません。大昔に、今は亡きJA6BI田縁OMによって、受信フロントエンドとしての使用例がハムジャーナル14号(1978年!!!)に掲載されていました。私も受信フ ロントエンドに4本も使ったダイヤモンドミクサー、シングルエンドのRFアンプと使ってきて、最後は、ファイナルにも採用しました。この石は耐圧が高く、 SSBではVddが30V近辺の動作を期待でき、リニアリティも良かったのですが、ドレイン損失が少ないので、ベースカレントをちょっと多くして、ドライブしすぎると、あっけなく飛んでしまいます。広帯域アンプではシングルPP動作でPEP10Wがぎりぎりの動作のような気がします。事実、いろんな実験中 に2回ほど御昇天召されてしまいました(苦笑)。 しかし、改めてみるとPdのでかいRD16HHF1のほうがはるかに小さいパッケージですね。驚きました。これも時代の進化というものでしょう。




VN66AFD vs RD16HHF1


 なので、これをRD16HHF1に換装しています。これはPdが54Wもあるので、余裕たっぷりです。シングル PPでも30Wくらいは搾り出せそうです。ただ、最大許容Vddが50Vなので、供給電圧は25V以下での使用がいいでしょう。今回は、いままでの30V の電圧をシリーズレギュレータ(ダーリントンTR+ZenerDi)でドロップさせて使っています。回路は、以前から用いていた、VN66AFDの回路に RD16HHF1を突っ込んでいます。トランスの形式をコンベンショナル型に変えようかとは思いましたが、面倒なので、昔のままにしました。今考えると、 巻き線の細いのが気になりますが、まぁ、とりあえず良しとします。これで、PEP10Wは余裕で出るようになって、しかもPdの許容損失がでかいので、不埒な操作にも良く耐えてくれます。あまりでかい声では言えませんが出力SWR=∞でも破壊されませんでした(但し良い子の皆さんはやってはいけません:笑)。




換装したファイナル



A3rdLocalの手直し

 次に手を入れたのが、453.5kHzの3rdローカル発振器です。これが、動作が不安定になっていました。設置場所の関係から、ちょっとスペースがなかったので、OSC用TRの負荷回路をダブルチューンのタンク回路で受けていたのですが、このチューニング具合がずれたのか、時々発振レベルが大きく 変動して、当然のことながら感度や復調レベルが変化していました。これは、ダブルチューンの片側トランスの共振用Cがルーコンになっていたようで、これに気づくのに、ちょっと時間を要しましたが、なんとか退治しました。

B変調器のノイズフロア
 次なる気になる点はTXのノイズフロアの高さです。作った直後は気がつかなかったのですが、ノイズフロアレベルと2トーンの10W時PEPレベル との差は56dBくらいしかありませんでした。スペアナ表示上はちょっとノイジーだなと思っていました。まぁ、実際の通信上はまったく気がつかないレベル でしょうが、スペアナなんぞがあると抑圧したくはなります。最初、シンセサイザのサイドバンドノイズじゃなかろうなと、PA出力から、ドライバー、プリド ライバー、バンドパスアンプとずーーとスペクトラムを追っかけてみたのですが、おんなじようなノイズフロアが観測されます。ついには、455kHzのBMまで遡ってきてしまいました。ここまでくると、もう、ローカルのサイドバンドノイズなんかではなくて、AFアンプのノイズ特性を疑い始めました。実は、ここはDBMの低インピーダンスな変調入力を低歪でドライブできるように、AFのパワーアンプであるLM386を採用していたのです。どこかで、DBMのドライブには最適とかの書き込みがあったのを信じて疑いもせずに使用していたようでした。しかし、あとで聞くと、この石はあまりノイズ特性が良好ではないとのことで、ノイズフロアの高い原因がこの石にあるのは納得しました。実際、スペアナでみるとけっこうなノイズを出します。

 ここを、安易にオペアンプで作ると、低歪にするのは、かなりのアイソレーション(OPA出力とDBM間)を取るか、OPAの出力に低歪のプッシュプルのドライバーTRをつけて、NFBを深くかける必要があります。

 そのいずれの方法もやってみたのですが、まぁ、ダイナミックレンジ(先の10WPEPレベルとノイズフロアのレベル比としましょう)は改善するのですが、せいぜい10dB程度でした。なぜならミクサーやDBMの入力は−20dBm以下になるようにゲイン配分しているという、全体的にTXのゲイン配分が低レベルに寄せてあるためではないかと思っています。場合によっては、(Pcの小さな)ダーリントンTRなんか付加すると、歪率特性が劣化したりして、何のためのノイズ低減じゃぁ〜〜〜てなことにもなります(苦笑)。このあたりはアマチュア丸出しのアプローチなのですが、みなさんも容易に遭遇してしまうので、メモとして 残しておきますか(笑)。ただ、うるさいことを言わずに「自作で出ています」レベルなら、なんら気にするレベルではないのですが。

 さて、じゃぁどうして改善するのさといえば、コロンブスの卵で、抵抗一本で済みます。LM386とDBM間にアイソレーションのための抵抗をぶち込めばThe ENDです。これで、LM386のゲインを殺して、ノイズレベルを下げますが、アンプとDBMの間にアイソレーションができるので、AMPの歪特性が良好になります。 LM386のような(ミニ)パワーアンプで8Ωとかの出力がドライブできるICでも、負荷抵抗が大きくなると歪は改善します。ですから、アイソレーション用の抵抗によるロスとのバランスになりますが、本機のようなゲイン余裕がある場合は、躊躇なくアイソレーション抵抗を入れたほうがいいと思います。これだけで、ノイズフロアは10dBほど下げることができて、トータルの(先に定義した)ダイナミックレンジは65dB以上になりました(2-トーンの谷間のノイズレベルを見てください)。なので、 こんなもんで手を打ちましょう。





IMD特性と推定ノイズフロア(7MHz帯)

Output=34dBm×2(10WPEP) IM3=-39dB 
NoiseFloor=-70dB from 10WPEP



CRD16HHFのバイアス電流切り替え
 RD16HHF1にファイナルを換装したあと、測定をしていたら、HFと50MHzでは歪の最適なベース電流の異なることがわかってきました。 VN66AFDではそんなことはなかったのですが、HFによい具合の電流にすると、50MHzでは歪は10dB以上劣化してしまいます。たぶん、これは入出力整合トランスのインピーダンス不整合によるものでしょう。このパートは例のトランスの検討前の作品なので、なんの最適化を施していなくて、これは仕方がないことでしょう。とは言っても、コンベンショナルトランスのいいやつ(=ちょっと大きめ)を投入するスペースも無いのが忸怩たるところです。

 Vgs的にはVgs(HF)>Vgs(50MHz)にしないと50MHzでは歪率が大幅に劣化しました。なので、バンドSWで50MHzが選択された場合には、ベースカレント設定用のVRの中点(Vgsを供給)とアース間にVRを挿入して、Vgs(50MHz)がHF時に比べて下がるように工夫してみました。徹底的にやるなら、全バンドで調整が可能にするのでしょうが、そこまでの設置スペースがなかったので、50MHzとそれ以外という区分けで、妥協しました。まぁこれで、全バンドで PEP=10W時IMDは−35dB近辺になりました。低い周波数ではもっと低歪なので、明らかに出力トランスの最適化ができていませんが、スペースの関係もあるので、コアの大きなコンベンショナルトランスの使用は諦めました。RD16HHF1が持ってる能力からすると、このレベルじゃそんなに低歪じゃないですが、まぁ、とやかく言われることはないでしょうから、このへんで手打ちとします。




バイアス切り替え

埋め草ですな(笑)


DAM/FM変調器の不具合
 ここは、調子が悪くなっています。いきなり、AM(キャリア生成回路)とFM(キャリア生成と変調)の周波数がぶっ飛んでいます。これは困った。この変調ユニットは2F基板の下面に設置してあって、アクセシビリティが極めて悪い場所にあるのです。一応、2Fを立て掛けるためのレールに挿入して、変調部を見てみました。いろいr見ていると、どうもリファレンス信号発生器が発振していないようです。この、2F立て掛け状態で、シールド板の「塀のなか」に半田ごてをぶち込むのがためらわれたので、外部SSGから信号を注入したら、あっさりPLL変調器が正常動作しました。なので、ここは変調器の塀の外に発振モジュールを移動して、リファレンス信号とすることにして、2Fを正常位置に戻しました。Xtalも特注してるので、再び修理するのはそれが来た後にします。


Eシンセサイザ切り替え系統と外部DDSとの接続確認
昔は、えいやっと作って、あまり動作検証した覚えがなかったのですが、@通常ARXがEXT-VFOBTXがEXT-VFOの切り替え動作ができていることを確認しました。

F送信パワーのメータ表示の追加
 本機はメーターが二個ついています。RX時はSメータ以外に、何を表示させようかと思っていたのですが、表示ネタが無いので、FM用リミッター回路のログ出力を表示させてみました。このリミッターはDレンジが80〜90dBしかないので、最近のアナデバの専用ログアンプに比べて、表示レンジが少ないのですが、ノンリニアになるアナログSメータ回路に比べて、少なくともログリニア特性の表示ができるので、まぁ、お遊びにSメータ(アナログ)とログのダブル表示をしています。

 送信時はID(0〜2Aスケール)と送信電力のダブル表示です。今回、PA直後のLPF前にDiのカップラーを持ってきました。ここだと、若干密に結合しても(今回は1/5)、LPFを通すと、Diによって生じる高調波もろとも抑圧できるので、重宝します。ただ、ここはPA出力レベルが大きくなる と、高調波レベルも大きくなるし、IMDも増えるので、真のレベル検出には向きませんが、まぁ、精度は+/-20%くらいで良しとするなら、十分使い物に なります。モニターならこんなもんですね。 10WPEPでS9の位置になるように調整しています。




メーター部分のアップ

これも埋め草(大笑)
。 メータースケールは換算して読んでいます。
Idはフルスケール2A、Powerは緑でPEP10W、LOGは0〜-100dB、Sは普通というマッピング
YAESU FT-100(!)とJRCのNRD505(ジャンク)から転用


残りは
GALC
Hノイズブランカー
ですが、実はノイズブランカーは遥か昔に455kHzで実験したことがあったのですが、8バンダーのノイズブランカーのように利きがよくありませんでし た。パルス状ノイズをDBMで構成したATTで抑圧するのが目的なのですが、どうもノイズ検出&DBM制御信号と実パルス状ノイズの時間的位置あわせがう まくないのか、効果がありませんでした。

 今回は45MHz帯でやってみようと思い立ったのですが、空電以外には当地のインパルス性ノイズはあまり多くなく、実は、ノイズブランカーの必要性はそんなに感じないのです。実は3.5MHzでは、オーディオ帯域では結構なインパルス性雑音が観測されて、結果、SメータはS=7〜9くらい振ってし まうのですが、比較的利きのいい8バンダーで受信して、ノイズブランカーをONしても確たるノイズ低減効果が見られなかったので、「これは、このバンドは諦めかな?」と思い出して、結局、ノイズブランカーは必要ないかもしれない・・・・となって、製作、実装は今のところペンディングになってしまいました。というか、もうまともな実装スペースも無いので、このネタはしばらくはお休みということになりそうです(笑)。

え?ALCの説明が無い? 気がつきましたか(笑)。今回は間に合っていません。ちょっとお待ちを。



<7年後のメンテナンス(2)> 【2014.2.15】

@μPC1677の乱
 実は、7年間の不具合修正を実行している間に、なんだか変な現象が起 き始めました。PA出力が減少したかと思うと、また復活し・・・バンドを変えるとパワーが落ちたり・・・・かと思うとまた戻ったり・・・・という繰り返し という状況なのです。この現象からは、真っ先に疑われるのが、大量に使われているリレーの接点の接触不良です。もちろん普及型のリレーをRFの小信号回路に使うという無茶をやっているので、規定外の使われ方なのだから、接触不良が頻発するというのは、エレキの専門家の観点からは、真っ先に指摘するポイントでしょう。理屈もわからんくせに、こんなアマチュア的な無茶やるから、不具合は当然の報いだ、ざまーみろ!てな高笑いが聞こえてきそうです(笑)。
 
 しかし、私もそのあたりは十分注意していて、たっぷりと余剰の交換用リレーをストックしてあるのですが、実は、いままで何百個のリレーをRFに使ってきたか判りませんが、記憶するところでは、2個がRF信号の接触不良ということで摘発されたのみです。それでもDC的にはほぼ0Ωなので、簡単にDC抵抗を測るだけではわからず、実RF信号が通過状態で見つけないといけないので、けっこう厄介な話ではあります。そんなのオシロであたればすぐにわかるだろうと言われるかもしれませんが、なんせ、「RF通電状況」が短時間に変動するようなので、この状態だと、不良固体の発見に手間が掛かります。完全におしゃかになって、接点がRFを通電しなくなれば、簡単にわかるのですが、そこまで行くにはけっこうな時間がかかったりします。これを持って、「RF回路には安易に汎用小型リレーを使うな」という教訓が出てきても、別に驚くに値しません。そのとおりかも知れません。
 
 ただ、いままで、これでNGっぽくなったリレーを発見したのは「たったの」2件です。これだけ使っていて、それも平均すれば6〜7年も稼動しているにも関わらずに・・・です。これを考えると、意外に不良率は低いのかなぁ?とも思えてきました。故障率が1%@(5〜6)年だと、工業製品としては使えないレベルかもしれませんが、アマチュアが事情をわかって使う分には、安価な割りに使い勝手もいいので、やっぱり今後も使っていくのかなぁと考えています。こういった不具合に遭遇したくないなら、半導体SW(ダイオード?)が一番ですが、必ず歪みが発生するので、素子の選択とうまいレベルダイヤを考えて慎重にやらないといけないでしょうね。もっとも、こんなに神経質になる必要もないと言う考え方は、もちろんあります。ダイオードSWのほうが消費電流も少ないのでその観点からもメリットは大きいですから。
 


μPC1677がお釈迦になったぁ


 
 おっと、リレーの話になってしまいましたが、そのリレーをしこたま 使ったTRXで、それっぽい不具合(リレーの不良に似ている)なので、見つけにくかったのですが、結果はμPC1677Cという、Gainが約20dBで IMD特性も良好なICのご昇天という意外な事実でした。リレーを大量に使ったバンドパスアンプモジュールの中にあったので、「リレーが悪者?」の思い込 みがあったためか、発見が遅れました。この石の不具合事象としては、だんだんゲインが低下しては復活すると言うプロセスを経て、Gainがほぼ0dBになって、消費電流が95mAにも増加します。このパターンでこの石が壊れたのが、記憶している限りでは、これで二回目です。二回とも、まったく同じ壊れ方 をしているので、なにかそういう傾向のある石なのかなぁ?とも疑ってしまいます。ネットで調べても、そんな事例は見られないので、故障にいたる現象が一致 したのは、単なる偶然なのかもしれませんが。ただ、この石もたっぷり在庫があって、私が死ぬまでに使い切れないと思いますので、相変わらずリスク覚悟で使っては行きます。しかし、(殆ど居ないと思いますが)、この石を使おうと思っていらっしゃるかたは(もう遥か昔に製造中止ですけど)、注意されたほうが いいと思います。とはいえ、別に、規格表どおりの使い方をしているのですがねぇ・・・・。
 
 
Aフラフラスプリアス 
 これを直して終わりかと思ったら大間違いです。新たな問題が発生しました。現象というのは、特定のバンドで不思議な周波数の微小発振?を起こすというものです。またぁ・・・・変な話なのですが、最近では、経年変化でどんな(面白い?)事象が起きても、ぜんぜん驚きません。具体的には、21MHzと14MHzでTXonすると目的周波数以外に かなり大きな(キャリア比ー20〜−40dB程度)のスプリアスが発生する「場合」があるというものです。これも、スプリアス周波数、レベルが変動し、おまけに発生しない日もあるというなんだかとっても厄介な事象なのです。
 
 この場合、疑われるのはハイゲインなストレートアンプである、 BPA(μPC1167C)⇒プリドライバー(2SC1970)⇒ドライバー(2SC1971)⇒PA(RD16HHF1)の部分でしょう。−25dBm を一気に34dBmに持ち上げますから、60dBに迫ろうとする利得を持ちます。それぞれのユニットがシールドされて隔離され、電源ラインはPAとその他は分離されているとはいえ、危険度はかなり高いと思われます。普通はここを疑うでしょう。しかし、事実は違うようです。
 



意味不明なスプリアス発生(21MHz)



 
 というのも、弄っているうちに45MHzのTXIFアンプである μPC1677C(←またかい?)のプラスティックパッケージを指で触ると、なんだか確実にスプリアスが抑圧されるじゃぁないですか。こんな現象は昔は起 きていなかったので、何故、最近弄り始めたら、目にするようになったのかは分かりません。もしかしたら、昔から、長く弄っていれば、発現したのかもしれません。このあたりの真相は分かりませんが、物理的な事実として指アース(笑!)で抑圧できるのも事実なので、この石のアンプの信号アイソレーションを稼ぐ 必要がありそうです。まず、最初に、簡単なシールドをしてみました。曰く、下記のようにパッケージに銅版の「お屋根」をつけてみました。シールドとしては、あまり効果は期待していなかったのですが、発現するスプリアス強度が10dBばかり落ちたように感じています。
 



シールドの様子



 
 ただ、これだけでは完全抑圧するのは、力不足のようです。シールドが 「利く」なら、もっと大掛かりなシールドを施すという手もありますが、それ以外にやれることがあるか考えてみました。結果、電源系の回り込み防止をまずやろうということで、RFのアイソレーションを増大させてみました。要するにデカップリングですけど、これは殆ど効果を発揮しなかったので、この系統の不具合ではなさそうです。
 
 うーんと唸ってしまったのですが、まぁ、こういうときは焦らないに限 ります。一杯飲みながら(良い子の皆さんは、こんな危ないことはやらないほうがいいです:笑)、ぼーっと実装を見たりしているうちに、なんだかモジュール 基板がベース基板から浮いているように見えてきました。そこを指で触ると、スプリアスは引っ込みます。ははぁ、これかぁ!と思ったのが、45MHzのMCFとμPC1677CのアンプのモジュールのアースがRF的に微妙に浮いていて、そのループに発振のネタ信号が乗るのかなぁ?と。PA出力は狭帯域なので、 スプリアス周波数がバンド中心から離れると、抑圧されるはずだから、中途半端なレベルのスプリアスになるのかな?それにしてもスプリアスはへろへろ動くので、Qの高い発振ではないことは確かですね。アースの対処とスプリアス撲滅の様子を以下の写真に示します。
 




アースの強化
 





スプリアスの改善


 
BALCについて
 前回、間に合わなかったALCに関して少し述べておきます。よく考えてみると、真空管機器 の時代は当たり前のようにALCそれも増幅型の記載が製作記事にあったように思うのですが、TRの時代になってあまり見かけなくなってしまいました。真空管の時代がAB1クラスで動作させれば、オーバードライブした場合、コントロールグリッドにパルス状電流が流れるので、それを検出することで、「あるスレッショル ド=AB1級のリニアな動作範囲までは、ALCはうんともすんとも言わず、それを過ぎてオーバードライブすると、急激にTX増幅系の利得を制限する」ある意味、理想的なALCを実現できました。FinalがTRやFETになると、ファイナル近辺ではそんな便利な検出ポイントがなくなってしまったのが、 ALC回路をあまり見なくなったひとつの理由でしょう。
 
 だからと言って、TR/FETファイナルでALC回路が無くていいなんてことは無く、7MHzみたいな込んでいるバンドで自作で200Wも出そうと言うなら、ALCは必須だと考えています。もちろん、マイクアンプに AGCとして組み込んでもいいと思います。この場合、便利はTA7011Sみたいな録音機用ICを使えば、容易に実現できるでしょう。ハイゲインなので回り込みに注意が入りますが、TXと隔離して電池駆動でもすれば、使い勝手もいいのだろうと推察します。
 
 今回、そのアプローチは最終手段としてキープしておき、昔懐かしい 「利き方」のALCを作ってみようと思いました。そのために、TXのIFアンプにわざわざLM6361+2SK30の可変利得アンプを設置してあります。 簡単に言えば、ファイナル出力をAM検波してマイナス電圧をフィードバックしてやれば、「以上終わり」になるはずです。ただ、その場合、Diを検波器に用いると、低いPA出力レベルから、じわじわ検波電圧が増加していき(要はALCが利き始めて)、あるレベル以上ではPA出力が均衡するという動作になり ます。
 



ALCコントロールユニットの外観図



 
 まぁ、それでも大勢に影響はなくて、スプリアスが発生しないレベル にこのALCの動作最大レベルを設定すれば、それで終わりだと言うこともできます。なので、あまり、神経質に考えることはないと振っ切ることもできるで しょう。ただ、どうも、ALCの検波電圧が動作最大レベルのはるか20dBも低いところから出てきて、それで、PA振幅抑圧が起きるのは、気分のあまりいいものではありません。なんとなれば、抑圧しなくてもいい領域で抑圧され、せっかく増幅したのに、なんだか損をしているような気持ちになるからです。実際 はそんなこと無くて、損した(ALCで減少した)利得分だけ大きな声を出せば、あるいは、VRを上げればいいのですが、古い考え方の人間はそこが気に入ら ないのです(大笑)。曰く
 
「ALCは、PAがスプラッタするレベル直前まで、動作なんかしないで引っ込んでろー」
 
 これですよ、こう言うと懐古趣味が抜けないみたいに聞こえますね(笑)。いかにも化石人間という風体です(大笑)。まぁ、この動作はあまり大げさなことではなくて、OPAとレベルシフターと振幅制限器(Diとか)があれば簡単に実現できます。
 
 前置きが長かったですが、肝心の回路の紹介をしましょう。
でもいつものごとくアマチュア的ですから、専門家的見地からは突っ込みどころ満載でしょうが、そんなことは別に気にしません。とりあえず、セットになってる機体に実装して「動いて」いるのですから、回路がへたくそだって、別にいいじゃん・・と開き直りです(大笑)。





ALCコントロールユニット回路図

 



ALCコントロールユニットの動作


 
 
 この回路の動作は昔に8バンダーを保守メンテナンスするときに追加したALC回路とほぼ一緒になります。動作は以下のとおりです。
 
・検波用DiはPA出力に応じたDC(マイナス)レベルを発生します。
・OPAの動作点(仮想アース)をプラス側にシフトできるように、このレベル変化をVRで調整できるようになっています。このレベル変化は各バンドごとに設定できます。
・OPAの出力は動作図面で示すように、入力のマイナス電圧(PA出力を検波した信号)に応じて、マイナスに振られます。この傾きは4倍に設定しています。急激にALCを利かせたければ、もう少し倍率を上げても良いかもしれません。
・OPAの出力はそのプラス領域を0.6V以下しか通過させないようなシャントダイオードが入っています。
・このダイオードのシャント動作開始電圧は0.6V近辺ですから、これを0Vに落とすためのレベルシフトダイオートで−0.6Vの電圧の下駄をはかせます。結果、このモジュールの出力としては、マイナス電圧領域しか出力しません。
・このバンド毎のVRを調整すると、動作図面の各色の点線のような信号を出力します。
・VRによって、マイナスの制御信号が「出始める」スレッショルドが、各バンド毎に決定できます。
・いったん制御信号が出始めたら、Vi対Voが4倍になってるので、速やかに制御電圧が増加(マイナス領域なので、電圧は減少)して、TXの利得を押さえ込みます。これは、LM6361+2SK30の可変利得アンプの特性も合わせてご覧ください。
 
これで、めでたく所望の動作が得られます。気をつけないといけないのは、

@Diに続く平滑回路の時定数の設定
A検波Diの設置場所の選定
B引き回しにRFを乗せない 
Cコントロール回路の感度
 
 くらいでしょうか?
 
@は現状、こんなものでアタック、リリースともあまり不満がないつもりですが、これは今後、モニターを重ねてもうすこし実験的につめていきます。
Aは今回、PA直後にしました。この検出回路が発生する歪(主に高調波)はLPFで除去され、きれいさっぱりなくなります。以前、リニアアンプのRF検出回路をPAに続くLPF後にしたことがありましたが、これはPA出力に戻そうと思っています。
Bは検波Diは検出すべき回路に近くおき、コントロールユニットへの引き回しにRFが乗らないように、1.5D2Vか良質のシールド線で引き回し、また十分にデカップリングする。またントロールユニットのある程度のシールドも必要だと思います。
CこれはOPAの増幅度ですが、あまり上げすぎると動作が不安定になるかもしれません。また下げると速やかにALCが掛からない。。。本当はフィードバック制御の微分方程式を解けばいいのでしょうが、面倒なのでカットアン ドトライです。5倍以上にする場合は注意してください。実装によっては動作不安定になるかもしれません。
 
というかんじで、実働させたのが以下の図です。

 
 


ALC動作OFFのPA出力(38dBm×2)





ALC動作ONのPA出力(34dBm×2)

これ以上殆ど出力電力は上がらない


 
 
 ALCは動作検証のためにもOFFできるようにしてあります。この場合、飽和出力に近づくにつれて子供たち(スプラッター)が倍加して行きますが、ALCをONすればこのとおり、10WPEPに落ちてこれ以上のレベル増加は殆どありませんしたがって子供を撒き散らすことも無いわけです。
 問題が音声信号などのアタックに対して追随するかですが、スペアナのFFTモードでスペクトラムを見ている限り、3〜4kHzの帯域に収まっているように見えるので、まぁ、良しとしましょう。ただし、必要ならこの時定数のチューニングは容易にできるように実装しています。この時定数(今は100mS)は、回路図の2μFを10μFくらいまで変えて、アタックの様子を見てみましたが、これは各人のしゃべりの密度を勘案しながら決めてください(笑)。ちなみに、私は10μF(500mS)くらいがよさそうです。
 
 さて、今のところのUPC機の2F部分を下の写真で鳥瞰してみます。シールドされたDBMが二つありますが、その間にALCのコントロールユニットを実装しています。これで、「以上終わり!」になるかと思ったのですが、まだま だ楽しませてくれるようです。そのお楽しみは次のアップまでお待ちください。それにしても、こういう「実機を実働」させるために時間を割くなんて、けっこ う人間ができて、気が長くなってきたのかな?昔は、機能実現が確認できたら、はい!次のネタ!でしたから(大笑)。



 


全体の様子(2F)
 



<7年後のメンテナンスB> 【2014.3.1】

 実は、パワーメータの検出器をつけたあたりから、いやな事象に気がついていました。それは、TX−ON時にパワーメータが一瞬振れてしまうという事象です。メータの機械的なイナーシャを考えると、振れる時間、振幅ともに、けっこうなモノである可能性がありそうです。何故なら、数ミリ秒のバーストではパワーメータが振れるようなエネルギーを発生しないと考えられるからです。

 もともと、このTRXはSTBY−SWをONしても、PA入力に過大な信号(DCステップも含む)が入力されないように、STBY−ONに対して、PAの入力信号は(100〜)200msほど遅れて立ち上がるように論理を組んでいます。それをあざ笑うかのようなトランジェント信号を観測したのです。まずは、下図をご覧ください。




盛大なバースト発振&ステップDC電圧の様子



 これはPA出力直後(LPF前)のすさまじい信号です。上段がSTBY(TX-ON)の15Vの立ち上がりで、それでトリガーを掛けています。どうもバースト信号に加えて、DC電圧もなにやら加わって変動しています。この測定ポイントは、PA出力なのでDC電圧は印加されていないのですから、不思議と言えば不思議です。電圧振幅はバーストが60Vp−pもあるようです。こんなに振幅レベルが大きいと、リニアをつなげたら、なんだかとっても悪影響がありそうです(笑)。最悪はリニアアンプのFETのゲート破壊が起きるかもしれません。(実は大丈夫そうなのは、冷静に考えてみれば解るのですが、この時点では、 まぁ「アブネーなー」と思っておくことにしましょう:笑)

 さて、びっくりしているだけでは埒が明かないので、分析に着手します。まずはバーストからです。この発生区間は、どうやらゲー入力回路をSTBY(TX−ON)信号に比べて遅延(現在は200ms)させて、PAのFETの入力SWが開くまでの間まで続いているようです。この時間はPAの入力はGND電位、FETのバイアスとVddは正常に掛かっている時間帯なのです。 この様子を下図に示します。




各部信号/電圧のタイミング


 さて、バースト状発振の時間帯を少し引き伸ばしてみます。すると、どうも低周波域の発振ではないかと思ってきました。Gate入力がGnd電位レベルでも、Vddとバイアスがステップ状にFETに印加されている状態(上図参照)だと、どうも下図の時間引き伸ばし図のようになります。




盛大なバースト発振&ステップDC電圧の様子(引き伸ばし)


 実は、この図は本当は時間領域でさらに引き延ばした図を考えていたのですが、デジタルオシロの描画をBitmapでSaveしてしまったので、あとで、時間領域での引き延ばしができなくて往生しました。WaveformでSAVEしなければならなかったのに。なので、残っていたちょい時間拡大した図をもってきたというところです(新たに撮るのは面倒!)。このバーストは周期が300μSくらいの振動が起きているようです。その周波数は何によって決定されるのかは、よく理解できていませんが、FETにVddとBias電圧をステップ状に加えた反応であることは確かなようです。もし、仮定が正しければ、バースト状の信号を止めるには、FETを活性化状態にしなければ良い訳で、 Bias電圧を、Gate信号入力をコントロールするディレイ信号で制御してやれば、FETがOFFになるので、この間は発振はしなくなるはずです。ということで、バイアス電圧とGate入力SWを同期させてみました。すると、思ったとおりバースト状のブロッキング?発振を止めることができました。まずは、めでたしですが、まだ、ごらんのようにDCの変動が残っています。なんとも厄介な話ですねぇ。   




バースト発振を抑圧(DCステップが顕在化)


 これは、考えるに、バイアスがFET−ON状態でVddを25V→0Vに切っているのですが、そのステップ応答が現れていると見ることができます。測定点はPA出力で、DCカットしてありますが、このステップ応答はDCカットで消えてなくなるわけではありません。系の時定数に則って測定点に現れることになります。返す返すも面倒ですねぇ(笑)。

 さて、これを撲滅するのはどうしたらいいでしょうか?PAがON-OFFされることで、大きなDC変動が現れるなら、PAのVddは給電しっぱな しにすれば、TXオンオフによるPA出力へのDCステップの発現は消滅するはずです。RX時には、PAのFETのゲートに給電しなければFETはカットオフされて、問題は起きないでしょう。ということで、PAの電源を給電しっぱなしにしてみたのが、以下の図です。




DC変動を抑圧


 これで、解決か?と思ったのですが、DC変動は無くなったのですが、なにやら、今度はインパルスノイズが出てきました。これはなんじゃ〜〜〜〜?ということで、困ったときはいつもの時間領域の引き伸ばしをしてみてみます。 といいたいのですが、この引き伸ばし図もロストしているようです。Bitmapでは引き伸ばせません(マヌケ!)。これは、なんとなんと、瞬時の間、PAの発振があるようですねぇ。ということは、いままでの類推から考えると、この振動(発振)が続いている期間はPA電 圧、バイアスとも供給されている=PAは供給されてるので、バイアスがONの状態で入力のリレーがOFFされてそのステップ応答がリンギングのような発振になっているのだと考えます。さて、どうしたものか????しかし、どうして入力のSWと同期してるはずのゲートバイアス供給回路がFETの入力がOFFになるにも関わらず、FETがONしてるのだ?という疑問が出ます。

 これは実機をみてみたら、バイアス電圧を切るリレー接点はなんと3端子レギュレータの電圧入力側に設置してありました。これでは、3端子レギュ レータの入力側電圧を落としても、若干の時間は出力電圧が保持される=FETのゲートに電圧が供給されるという状態になります。これでは、ゲート電圧がFETをカットオフするまではバースト発振が続くはずです。というように、原因がわかったら、あとは、バイアス電圧のON/OFFリレーをゲートバイ アス生成用3端子レギュレータの出力側に移して、The ENDです。ここで、TXをON/OFFしてみると




完全抑圧




各部信号/電圧のタイミング


 このようにPA出力はきれいに安定して0Vになることがわかりました。これなら、このアトにリニアアンプをつけても問題はまったくなくなるはずで す。しかし、ここに至ってよく考えてみると、リニアアンプは入力に4:1のステップダウントランスがついているので、60Vを超えるバースト発振や DC変動はその振幅は1/2になって、40Vと規格値にあるMRF150の最大ゲート電圧に余裕で収まっちまうのかもしれません。しか〜〜〜し、やっぱり こんな変な信号を吐き出すのは、「いかにも出来損ないの自作機風情」なので、ここは抑えておくに越したことはないででしょう。リニアをつければ、 FET(MRF150)は破損せずとも、そこでブロッキング発振は増幅されてお空にぶちまけられるのですから。

 最後にオチをひとつ。低い周波数のバースト発振の除去なら、こんなタイミング問題を追及しなくても、PA出力とLPFの間の3.5MHz以上 を通すHPFをつければ、それで終わりなのではないか?と思います。事実−6dB/Octの一次のHPF一個でバースト発振を抑圧することができるのを確認しました。これも便法ではありますが、「出してから抑圧する」よりも「出さない方法を考える」ほうが、やっぱりスマートな気がしますよね(笑)。




3.5MHz以上を通過させるHPF


 ということで、だいたいのところ、UPC機がほぼ現状復帰しました。あとは、AM/FMmod用のキャリア発振回路の脳死状態をどうリカバーす るかが残っていますね。まぁ、急ぐ話じゃないので、特注クリスタルが届いたら、着手することにして、さすがに、現存機材の整備は少々飽きたので、APB-3イクステンションモジュールにでも着手しますか・・・・・