アップコンバージョン真空管TRXの局部発振回路 |
真空管アップコンバージョン機でキーとなるのは、やはりローカルでしょう。おまけに、RXはシングルコンバージョン、TXはアップコンバージョンなんていう酔狂な構成だと、ローカル回路が馬鹿になりません。もはや、VFOやVXOといったアナログ回路で組むのは、現状の組み込みスペースを考えると不可能です。というわけで、DDSの全面的採用になるわけです。以前に、TRXの全体回路構成を示しましたが、都合3つのローカル発振器とそのクロック、また、出力帯域制限回路、真空管ミクサーのドライバー回路と、けっこうな大作になることが予想されます。ただ、DDS自体はこれまでに、AD9850/9851/995xを扱ってきているので、ほとんど心配はしていません。力作業になるでしょう。なので、ローカルは後回しかなぁと思っていた矢先、ちょっとしたプレゼントが届きました。
香港からのAD9850/9851DDSモジュール |
【2011.12.8】
二ヶ月くらい前だったと思いますが、あちこちのサイトやブログで安いDDSがeBayに出品されているよ・・・・・という情報がありました。私も、eBayで何度か買い物をして、システムに慣れてきたので、ひとつ、冷やかしに発注してみることにしました。販売店の写真はこれです。
販売店の商品写真
CLOCK | AD9850モジュールのクロック |
SPAN 50MHz RBW 30kHz |
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SPAN 500kHz RBW 10kHz |
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SPAN 5kHz RBW 100Hz |
さて、↑の図はDDSチップのクローズアップです。 しかし、ちょっとびっくりの点があります。肝心のDDSチップのマウント跡が汚いのです。リフローで半田付けされていないような、いわば手付けのような汚さなのです。彼の国では農村出身工場労働者の人件費はタダ同然(最近はインフレで上昇気味らしいですが、円高の日本から見たら・・・)ですから、もしかすると本当に手付けをしているのかもしれません(大笑)。まさか、ラインで流れて不良ではじかれたモジュールをチップ交換したので、安く流通してるっていうのかしら?そうでも考えないと、この品質の悪さと値段は納得ができません。素人の私でさえ、こんな感想を持つのですから、プロさんから見たら、「トンデモナイ」製品なのでしょうね(大笑)。
AD9850モジュール-2
実は、販売店の写真を見てもそれと同じものが送られてこない事があるという「学習」をしたので、↑のようなモジュールも2個購入してみました。これなら、純生のクリスタル(?)が載っていると期待しているのですが、なにはともあれ、到着してからのお楽しみです(大笑)。
AD9850 | F=10MHz | F=40MHz |
SPAN 1kHz RBW 10Hz |
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SPAN 5kHz RBW 30Hz |
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SPAN 500kHz RBW 10kHz |
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SPAN 5MHz RBW 30kHz |
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SPAN 100MHz (CF= 10MHz) SPAN 50MHz (CF= 40MHz) |
AD9851 | F=10MHz | F=50MHz |
SPAN 1kHz RBW 10Hz |
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SPAN 5kHz RBW 30Hz |
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SPAN 500kHz RBW 10kHz |
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SPAN 5MHz RBW 30kHz |
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SPAN 100MHz (CF= 10MHz) SPAN 50MHz (CF= 50MHz) |
AD9851のスペクトラム
<10MHz>
・SPAN=1kHz時はひどいように見えるが、9850よりかなり良好。クロックを6逓倍しても、このレベルなら問題ないのでは?
・SPAN=5kHz時は、もしこの帯域でこのレベルなら十分にSSB用として使えると思う。スプリアスが少し多くて、気持ち悪いが、聞こえません。PWZ的には嫌いなスプリアスですが。
・SPAN=500kHz時はまともそう。RBWを下げてもっとよく観ればよかったと反省。
・SPAN=5MHzになると、あまり問題なし。
・SPAN=50MHzだと問題なさそう。スプリアスは最大で-52dBなのでこんなものか?
<50MHz>
レベルは4〜5dB下がるのと、高速動作による位相ノイズの増加で、C/Nの劣化が見られる。トータルでは10MHz時に比べて10〜20dBmpC/N劣化か?まぁ、この周波数では私は使いません。
AD0850と同じように、この実験系というか、このモジュールがアースがあまり強くなさそうなので、必要以上にノイズが多いかもしれません。適切な処理でC/Nを改善することは可能ではないかと思いました。
次に発振強度のF特性を見てみましょう。以下の図はDDS出力のF特性です。クロックは9851が30MHz×6の180MHz、9850は125MHzで基板に載ってるやつそのままです。
DDSの生成周波数特性
なんだか測定ミスかなぁ?と疑いましたが、そうでも無いようで、高域はだらだらとだらしなく落ちていきます。AD9850の場合、無理して60MHzまで発振させてみましたが、30dBも減衰しても発振はしているようです。測定用の負荷が重いのかと思って、500Ωプローブを使って測ってもみましたが、傾向は一緒でした。
実は、LPFの入っていないJ4端子をざっと観てみると、AD9850モジュールで10MHzと60MHzでは、DDS出力は-3dBの差しか無いようです。こうなると、ちょっとLPFがしっかり動作しているのかどうか不安になってきます。
いずれにしても、スペクトラム波形をみると、双方のモジュール共に40MHzは使う気になりません。なんだか9851のほうが元気が無いような感じですね。時間があったらバラックで組んである9851のボードのF特性も測定して見ます。
さて、DDSのコントロールですが、皆さんが実験するときは、割付ポートも何もかも私の条件とは違うと思うので、プログラム全体を晒してもほとんど意味がないでしょう。デッドコピーしかできない方は、親切なサイトのお世話になっていただきたく思います(笑)。
Shiftout命令一発でDDSの位相データが設定できるわけですね。この場合、FTWもFreqもlong指定でOKです。ところが、Fclockが2^Nの整数倍から外れると、ちょっとひねる必要がありますね。下はクロックが125MHzの場合です。位相データFtw、周波数データFreqはいずれもSingle指定で実数です。Ftw_lがLong指定で、整数変換を行ったあとSiftoutしています。こんなことは常識かもしれませんが、備忘のために書き残しておきます。
香港からのAD9850DDSモジュールA |
【2011.12.17】
実は、上記の9850DDSのクロックモジュールがプアなものだから、同時期に、本物の125MHzのクリスタルっぽいクロック発振器を持ったDDSモジュールも落札してありました。これが到着したので早速様子を見てみることにしましょう。
届いたAD9850モジュール No2
これを見ると、なんとなくクリスタル(昔の小説じゃないって:笑)に見えるので、一気にピュアな発振器への期待が広がります。まえのモジュールと異なり、ジャンパーピンは見当たりません。10ピンのシングルインラインの端子が上下に2個ついています。上側はパラレルデータ入力、下側はシリアル制御線とDDS出力(アナログ差動、ディジタル)のようです。AD0850のマウントの様子はきれいで、以前のような「手付けかよ!?」というレベルではないようです。気になるのは右側のVRです。これは何でしょう??実は、この販売店のデータの回路図には、なんとこれと同じものがついてきました。おいおい、これって不備だろう、またまたrefund要求でもしてやろうか?と一瞬思いましたが、流石にもう遊ぶのも馬鹿らしくなって、早く進めたい気持ちのほうが強くなりました。
販売店の説明を見ると、ディジタル出力のときには、なんだかデューティー比が変えられるという記述がありました。そのためのVRなのかな???
届いたAD9850モジュール No2
なにはともあれ、以前の評価基板に10ピンインラインソケットを取り付けて、動作させてみることにしました。これが↑の図です。前と同じくシリアル制御で動かしています。青いVRをいじいじしてると、下の図のように、デューティー比が変えられることが判りました。VRをどちらかにまわしきると、ディジタル信号出力は消失します。コンパレータの比較基準電圧が、サイン信号のレンジを外れるからでしょう。
矩形化スレッショルドレベル変更によるデューティー比の変化
さて、お待ちかねのスペクトラムですが、結論から言うと「がっかり」です(笑)。以下の写真をざーっとみてください。
DDS出力 F=10MHz | CLOCK F=125MHz | |
SPAN 1kHz RBW 10Hz |
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SPAN 5kHz RBW 30Hz |
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SPAN 500kHz RBW 10kHz |
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SPAN 2MHz RBW 10kHz |
クロック信号は省略 |
お分かりですか?クロックがまたしてもPLLらしいのです。最初は気がつかなかったのですが、DDS出力のBW=200kHzの波形を見て、「やばい」と思いました。そして、クロックをあたってみたら、BW=500kHzではこのとおりサイドバンドノイズの嵐です。BW=5kHz以下では驚くほどきれいなので、最初はだまされましたが、これでは以前のモジュールと同じで、やっぱりクロックは使わないほうがいいと思います。クロックの広帯域スプリアスも見ましたが、ぴこぴこ出ています。クリスタルの発振スペクトラムではありませんでした。しかし、この金属ケースにはいったなんとなくクリスタル(くどい!)っぽいモジュールがPLLとは思いませんでした。ちょっと残念です。
ちなみにF特性も取ってみました。これを見ると、前のDDSモジュールのようにLPFがチョンボってるわけではなさそうで、あまり問題はなさそうな感触です。
AD9850モジュール No2の周波数特性
さて、これまで、DDSモジュールを香港から仕入れて見ましたが、価格が安いだけあって、いろいろ不備な点も多いです、しかし、そういった欠点を理解して、これをうまく回避して使えば、なかなかコストパフォーマンスが高いモジュールであるとは言えそうです。趣味レベルでは十分利用することができそうです。