PLL 3rd Local

 第3IFフィルタをいじっていて、10.7MHzだけでなく、9.8265MHzなどという周波数のフィルタを使わざるを得なくなったため、第3局部発振器は少なくとも2台は持たねばなりません。当然ですがPLLの分周比を変えて対応することになります。

 さて、それでは、第3ローカルを作っていきましょう。ここでもVXOにPLLを掛ける形をとろうと思っています。これはC/Nと安定度を両立させるには面白いアマチュア的方法であるといえます。

3rd Overtone VXOの製作


 
 
 VXOも基本波でおこなうのは簡単ですが、オーバートーンで実施すると動作がクリティカルです。基本波の「楽さ」をとるか、オーバートーンの「スプリアスのきれいさ」を取るか思案のしどころです。ここはスプリアス抑圧の容易さを優先して、3rdオーバートーンでのVXOとしてみます。
 周波数関係は、以前の検討よりIFが10.7MHzのときは、99.6MHzなので、その1/2の49.8MHzになります。



実装図VXOのみ(上のVXOは未完成)

 念のためスプリアス特性も取得しておきます。-75dBくらいのスプリアスが見えるのですが、ちょっとこのスプリアスは気になっています。VXOなので、制御系からの回り込みか、電源からの回り込みか、いずれにしても、低減しないといけません。一応、0-5Vの制御電圧で、+/-1kHzくらいの変化に抑えるようにしました。表示周波数より、1kHzくらい高い周波数から下に少し引っ張ります。1μHくらいのL(実はFCZ-28)で、「ほんの少し」VXOしてるのです。伸張コイルに、あまりコア入りは使いたくありませんが、周波数可変範囲の調整ができるのが便利で、10Kタイプを使いました。一応、これはシールドされているので、生身のコア入りチョークより安心です。コア入りチョークは誘導を受けやすくこういった測定用途にはあまり向いていません。また、発振の安定化のために伸張コイルに抵抗を挿入しています。FCZコイルのような、チョークよりQの高いコイルの場合、このQダンプ抵抗は必須のようです。




スプリアス
SPAN:100kHz CF:49.8MHz


 さて、こいつができたので、ダブラーと帯域制限用BPFを加えて一区切りとします。回路と写真は以下のとおりです。ダブラーの後に、3段のBPFでほとんどスプリアスがなくなりましたが、もう一段追加して、万全を期そうと思います。これは大げさな気がしますが、なんか、スペアナの可視レンジにスプリアスがあると、「このやろーー」と押さえ込みたくなる、悪い習慣がついてしまいました。

左より、BPF、ダブラー、SW、VXO 0-600MHzのスプリアス特性



                
                          PLL第3局部発振器 (アップ:2.28、追加修正1:3.7)

PLL部の製作


  【2003.3.7】

 前回までの3rd-overtoneVXOをPLL化してみました。VXOが極めて少ない可変範囲なので、これは簡単にロックさせることができます。下はスペクトラムと実装の様子です。実装写真右上の基板からはみ出しているモジュールは12.8MHzのTCXOです。3ppm程度の安物で、秋月に価格は200円で山積みになっていたものです。これは、他のローカルも共通にしてオーブン入りのOCXOからリファレンス信号を取ることになります。

実験写真 出力スペクトラム(SPAN:100kHz)

上図のスペクトラムを見ていると近接スプリアスは-75dBくらいなのですが、位相比較周波数のところに出現しないのがどうも気になります。前回のスペクトラムに比べ、周波数が2倍になってるにもかかわらず、スプリアスの位置が近いので、もしかしたら、これは測定系固有のもの?かもしれません。でも、あまりスプリアス強度が高くないので、当面はこのままで様子を見ることにします。一応、アナログ回路とディジタル回路はアースと電源を分離していますが、これで、効果が出ているかどうかは定かではありません。全体の回路図を前回の回路と変更しておきます。前回最後の部分の回路図がバージョンアップ版です。   

 PLLは、大昔のプリスケーラを使ったパルススワロータイプです。このプリスケーラは、まだ、小沢電気に在庫があったころ、まとめ買いしたものです。2003年現在、100-500MHzくらいのFレンジのパルススワロータイプのプリスケーラは絶滅してしまったようです。1GHzまで分周できるTD6127で代替できますが、ちょっともったいない組み合わせです。PLL-ICも昔のように選び放題ではなく、入手できるものは極めて限られてきています。私の場合、有名なMC145163もTC9198+プリスケーラも、まだまだ手持ちがあるので、無線回路いじりを止めると思われるお年頃(?)まではなんとか持ちこたえそうですが・・・・・・・・・・・

 ダブラーの後に4段ものフィルタを入れたので、まったくスプリアスはありません。このあとに、DBMドライブ用のアンプを入れるので、また、このアンプのハーモニックスが出そうですが、これは2ndLocalと同様な手法を用いてLPFで抑圧しようと思います。

バッファ/LPFの追加


 【2003.3.14】

 さて、第3Loも3週目です。フィルタとバッファを付け加えてみます。



実験の様子


入力Rは200−500Ωで要調整
バッファとLPF

 ここで使ったμPC1677cは、市場に出た頃は「すげー石だなーー」と思っていましたが、いまやたったの300円で飽和出力19dBm、1.9GHzの帯域、しかも20dBの利得が手に入ります。こいつでアンプすると、飽和点近くでは40dBcくらいの第二高調波が出てきますから、これを3段のLPFで、これまた「ひっこめーー」と抑圧しますフルスパンで見ても、70dB以下には抑圧できています。(実際は80dB以下と想定していますが)この様子を下図に示します。出力は16.8dBmでした。ということで、第3局部発振器がほぼ出来上がりました。

 フルスパン(0-2G)時出力スペクトラム(BPF後)
左の100MHz近辺に「線」スペクトルが・・・・これが基本波です



200円のSMA-Jでもはんだづけができる=基板に仮固定可能

 ところで、余談ですが、フィルタ出力のコネクタをご覧ください。なんの変哲もないSMAコネクターですが、いつも使っている金メッキのものではありません。金メッキ以外のこの手のコネクタは半田が乗らないと思っていたのですが、ちょっとめっきをヤスリで削って、地金をだすと、もう、上図のように半田付けできるようです。これは、秋月に大量に200円で出ていますので、価格も安く、測定時の信号引き出しのためのコネクタとして重宝しそうです。

VXOの追加


 【2003.3.21】

 PLL局発も最終段階になりました。IFフィルタを10.7MHzと9.8264MHzのものを使ったため、発振器も2つ要ることになります。ただし、9.8264MHzという中途半端なIF周波数では、きりのいい分周比のPLLになりません。ここは、中心誤差をちょっと許容して、10kHzステップで切り替えました。10.7MHz系はどんぴしゃ周波数ですが、9.8264MHz系では3.6kHzの誤差が出ますので、これは、表示周波数から差し引き補正することにします。下は追加したVXOで、同じように3rdオーバートーン発振でやっています。前回とおなじく、かなりクリティカルな調整を強いられますが、なんとかクリアできました。



分周比とともにVXOも切り替えることにする

 回路図のswは2回路の極小型のリレーを使っています。これと連動して分周比も変えています。

 これで、PLL第3局発をほぼ完成することができました。しかし、いかにいいかげんな私でも、平日は工作時間が取れず(当たり前ですが)、土日のいずれかの日のこれまた数時間の工作になります。これではなかなか思ったように進みません。ただ、少しでも進んだ状況をメモ代わりに残しておくことをできる限り続けていこうと思います。・・・・・・・あまり勢い込むと反動が怖いので、ゆっくり進めることにします。