2021/03/07 Amateur Radio Transceiver Made by Software Engineer #7

2021/03/07 softwareエンジニアがつくるtrx #7

Unfortunately this text is in Japanese only.

ＰＡの確認では散々な結果でしたが気を取り直して送受信切り替えへ。

PLL LO発信機・mixer・LNAより一番悩んだところ。最初に検討したのは高周波リレー。できれば2c接点構成が都合が良いが。昔は秋月にGHzまで対応したOmron高周波リレー(RFリレー) 5V 50Ω SPDT 「G6Y-1 DC5」とかいうヤツが売っていて過去記事にも使用例がみられるが、ディスコンの様で入手できない。同等品を探すとOmronやPanasonicから出てはいる様だが。ドライブ回路さえ作って消費電力と接点寿命に目をつぶれば動作が分かり易くて良いのだが、反対に送受信のたびにカチカチいうのもなぁ～。同軸スイッチとかもあるみたいだが無線機数台を余裕で買えるような価格で目ん玉👀飛び出そうだし。

他に検討したのはPINダイオード。切り替え音がしない、接点じゃないから長寿命、消費電力と引き換えに電流流せば大電力の切り替えも可能で歪も少なく価格も安い！と良いカンジなのだが、特性の良い回路はシリーズとシャントを組み合わせて組まないといけないみたいでソフト屋には敷居が高い。

悩んだ末に選択したのはFETスイッチ。アンデバのHMC349、849、8038とか合って849は6GHzまでいけるみたいで5.6Gで使えそうだが２ヶで$6ケチって349に💦

SPDTの１回路。

OFF時は50Ω終端になってるんだ、へぇー。5V入れたら2Wまで行けそうに見える。

1.２GHz付近の挿入損失は1dB前後位で思ったよりもロス大きい。4GHzまでで2.4G帯でもロスはmax1.5dBなので余裕で使えそう。

3V入れたら1Wちょい、5V入れたら2Wくらいまで耐圧ある様に読めるが。

終端側の耐圧は26.5dBm≒445mwなので、切り替えミスするとまた💦火を噴くなこりゃ。機械式じゃないからスイッチング速度はめっちゃ速いけど。

1295.1MHzを-20dBのATT経由でSDRに注入。スペアナ欲しい💗

-9.1dBFS

スプリアスにイライラする💦

スイッチを通して接続。RF1とRF2の特性が一緒という前提でRF1側のON/OFF特性を見てみることにする。オーダーした時の写真からイメージしたものよりもずっと小柄な方でした。

無給電時。

-34.8dBFS

-25.7dBも減衰するのかぁ～。無給電でスルーとかが良いが通電前提ですねこりゃ。無給電での受信は致命的ですね。

Vctl = Vcc (High)

-10.7dBFS

挿入損失-1.6dB

データシートよりチョイ悪いがSDRで正確な測定値は望めないが、当たらずしも遠からずですね。

Vctl = GND (Low)

-52.3dBFS

アイソレーション-43.2dB

2W(33dBm)入れたら-10.2dBm(95.5mW)だし、無給電時はLNA入力をGNDに落とさないとマズいですね。

とりあえず全部品の特性は把握。

2021/03/07 Amateur Radio Transceiver Made by Software Engineer #6

2021/03/07 softwareエンジニアがつくるtrx #6

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送信は内部接続で、受信は実践でうまくいったので気を良くして次へ。

ＰＡのパワー確認だけでもしとこう。送信はアンテナ繋いでフレンド局と実践にてテストできないので気が抜けていたのか、ここで大きくハマる。

 

400MHz～2700MHzで１Ｗでお値段ソコソコしますが３ヶお買い上げ。

chipはRF2126という方。

Gain12dBで1.3Wって事だが...

sellerが掲載してたデータシート。

1.2G入れてパワー計にダミーロード挿して計測するも100mw程度しか出ない。焦って電源逆に挿してパチッと音と共にチップがピカッと光ってもくもく煙が...やっちまった。

電圧が低いせいかと思って調整するがオーバーロードしてまたもパチッピカッ煙。お二方が速攻でお亡くなりに{ちぃ～ん}

テンションだだ下がり(T_T

３個とも不良品か？と思ってwebでデータシート漁ってみてみると...ISMバンド用で1800MHz～ 2500Mhzって書いてるじゃないか！

buyerのコメントみても 「HackRFからISM帯入れたら0.8W出ましたぁー、良い商品だ」とか書いてるし。

2.４GHzで使えるかもしれないので測定してみたいがISM帯まで計れるパワー計がないので中止。

仕方なく別のＰＡをオーダー。今度は真面目にデータシート探して周波数帯とSSB用にリニアリティーもありそうなヤツにしたつもりだが...はてさて

2021/03/06 Amateur Radio Transceiver Made by Software Engineer #5

2021/03/06 softwareエンジニアがつくるtrx #5

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お次はLO用PLL SGに次いで肝なmixer。

SSB信号でダイレクトコンバージョンなら今時は I/Q mixer で一発ドーン！みたいだが、良く分からないので先ずは無難にフツーっぽい？mixerを選択(^^;;

 

ActiveとPassiveがあるみたいだが、使いたい周波数に合っていたのと、沢で使うプロテクションでActive=「カム」、Passive=「ナッツ」でトラッドでカッコいいイメージからパッシブタイプを選択{オイ！}

ミニサーキット社？のRMX-11とかいう方。
データシートみても良く理解できませんが、5MHz～1900MHzまで使用でき、1.2G付近のコンバージョンロスが8dB程度、RF,IFとLOのアイソレーションがそれぞれ30dB程度取れそうと位しか分かりません。

回路図はフツーのDBM(ダブル・バランスド・ミキサー)そのものみたいですが。。。

特性チャート眺めて ふぅ～～～～ん と分かった様な顔してみたところで、どうしようもないし、信号入れてみるしかないですね。433MHzをI/FとするとLOは1295-433=862MHzを入れてみてることにする。
 

 

 

mixerのLOに862MHzを-20dBのATTを通して投入。

相変わらず汚ったねー信号だなぁ(^^;;

スパン拡大。
-12.8dBFS

 

IF側のLO漏れ。
-51.8dBFS

-39dBでデータシート より良い？

 

RF側のLO漏れ。
-44.5dBFS

-31.7dBでデータシート 通り？

ハンディー機を最小送信出力にして-30dBのATT通してIFに接続して送信。

送信した信号はこんなカンジ。しゃべってないから変調浅いハズだが意外と帯域食ってる？

 

その時のRF側出力。理論通り1295.1MHzが出力されてる！がこちらも近接スプリアスがみえるなぁ～。

拡大。あれっ？スプリアスが見えなくなった！SDR側FFTの問題なのか？？。まぁ、スルーしとこう💦

受信のテストでRF端子にアンテナ付けたいのでLO漏れ防止に買った高級な💦中華フィルター装着。

-76.5dBFS

ノイズと同程度なので良しとしよう。

mixer端子の
左：RF フィルター経由でANT

右：LO -20dBATT経由で862MHz

下 IF VX-7へ

この状態で通常ラグチューで使ってる固定機から1295.1MHzにて送信。出力は200mw程度？で自作24eleYAGIにつながって7Km先のフレンド局に向いてます。

ハンディー機のSが振らなかったのでLOの周波数を微調整。固定器の方も校正してないからズレてるし、この発信周波数も怪しい。最終的にはGPSDOから10MHz注入だな。

めでたく受信(祝)

後日フレンド局の信号(1W)をYAGI→BPF→LNA→mixer RFと接続して受信したらバッチリ復調できた。
若干の課題は残しつつも予定よりすんなり実験は成功...と言っていいのか？

あとは送受信切り替えとPAの確認をしよう♪

2021/03/05 Amateur Radio Transceiver Made by Software Engineer #4

2021/03/05 softwareエンジニアがつくるtrx #4

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次は肝の１つ、LO用のPLLシグナルジェネレータ。定番？アンデバのADF4351。

ちょっと前に買って放置状態だったが出番が来た。

出力周波数範囲：35MHz～4400MHz

3 線シリアル・インターフェース

 

昔OMさんがVCO/PLL/ループフィルターと格闘されていたのがうその様。

確か中華(蟻)から仕入れたと思うが忘れた。

WEBの記事やレビューをみるとスプリアスが多い様な事が多くみられるが、sellerのサイト写真には綺麗な信号が出ている。@1GHz

マイコン等からSPI制御しないといけないので後回しにすることにし、手っ取り早くマイコンとＵＩ付きの出来合い品を追加オーダーしたのだが。。。電源を入れると液晶が真っ白けのまま表示されない。送料分を差し引いた額を提示して返金してもらいゴミと化した。

中華輸入だと時間がかかるため、amazon/jpで同じものをみると高いので、ちょい安いヤツを購入。これがハマる原因に。

スペアナは持ってないし、NanoVNA(V2)では掃引遅いし分解能悪くてダメなため例によってSDRで見てみると...

盛大に近傍スプリアスが出ている。

[この方] も４年前に同じ問題を抱えていらっしゃった様だ。

このサイトのコメントにある様に、確かにキャリアを中心に対称でまるでAM変調の様だ。つまり電源の揺れが怪しいので変更してみるとわずかに改善。でも所詮USB給電だし。評価基板で試すまで、とりあえず課題としておいて次に進もう。

2021/03/02 Amateur Radio Transceiver Made by Software Engineer #3

2021/03/02 softwareエンジニアがつくるtrx #3

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ＬＮＡがＯＫそうだったので次はバンドパスフィルター。送信はダミーロードを付けて漏れ微弱電波で確認だが、受信ならアンテナ付けてフレンド局に送信してもらい受信実験なので、とりあえずフィルターなしで最後に自作の楽しみを と思っていたのだが。。。

 

なんちゃってブロックダイヤグラム見てると、ダイレクトコンバージョンでmixerのLO周波数が漏れ出て意図せず送信してしまうかも...ということで。

 

中華製品としては破格💦の3,000円越え！

Characteristic:
Ultra-small volume, low insertion loss, excellent selectivity, high out-band suppression, high power processing
Application:
Traffic Collision Avoidance System (TCAS), Radar and Navigation, Fixed Satellite and Radio Astronomy System
Model: FBP-1280
Impedance: 50 Ohms
Central frequency: 1280 MHz
Central frequency insertion loss: 2.0-3.0 dB@1280 MHz
3 dB Bandwidth: 1200-1360 MHz
30 dB Bandwidth: 1050-1550 MHz
Maximum load capacity: 10 W (40 dBm)
Interface: SMA-M, SMA-F

Insertion loss chart:

イマイチ見方が良く分からん。START 40MHzでSTOP 3GHzなので約300MHz/divつて事かな？ 見辛いなぁ！　測定値では-1.731dB@1.28GHzとなってるが。

外観寸法

そういやＩＦ周波数決めてなかった💦
最初に変復調部を親機使って動作確認するtrvとするとFMでは候補は145/433。

• 1295MHz - 145MHz = 1150MHz
• 1295MHz - 433MHz = 862MHz

2mがIFだと-30 dBに入っちゃうねぇー。430使うとRFとIFの関係でバンド内にスプリアスが出て使えんとかどっかのwebで見た気がするがこの際スルーしとこう。

NanoVNA(V2)で通過特性を自分で測定。なんちゃってVNAでもあると便利💗

センター周波数はスペック通り！

挿入損失は-4.73dBで少々大きいし、 なだらかで切れ悪い なだらかに見えるのは測定スパンの違いでスペック通り。フィルターくらい自分で作れよって事かな。

VSWR計るの忘れた。

耐圧40dBm=10Wは信じるしかないが、とりあえずBPFも合格ということで次に進む。

2021/03/01 Amateur Radio Transceiver Made by Software Engineer #2

2021/03/01 softwareエンジニアがつくるtrx #2

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昨年末から考え始めて部品をオーダーして実験中。自分用のメモ書きとして残しておこう。なんせネコと一緒で３歩歩くと忘れるので。

先ず無線屋でもハード屋でもなく、ソフト屋がtrx作るのはチト敷居が高い。なのでフツーとは違ったアプローチをとることにする。

• Tr、FET、C、L、R 等、ディスクリート部品はなるべく使わない。
• ディスコン品でも中華でも安価なら気にせず使用
  
• PCのM/B、CPU、memory、HDD等の様にモジュールを組み合わせる
• softwareで製作、制御できる部分は積極的に使用する
• 1200MHz帯の移動局は１ＷまでなのでQRPで設計
  

softwareと同様、自分でシコシコ組むより優れたライブラリを使用すればbugが少なく確実に高速で動作するから。

仕入れたパーツはSPDT RFスイッチ、RF mixer、PLLシグナルジェネレータ、LNA、ＰＡ、ＡＴＴ、ＢＰＦでいずれもモジュールいわゆる評価(evaluation / reference)基板。入出力はSMAコネクタ付きでセミリジットケーブルで接続する。調達はすべて中華(蟻)から。

先ずはLNAの評価から。amazon/jpでも「LNA」で検索すると山の様に出てくる。1000円～3000円を超えるものまで有って皆さん結構買ってるようだが、実験でポンポン火を噴いて飛ばしてたらお財布に優しくないので中華からポチる。どうせ同じものだし。OMさん方がスペアナ使って評価してて良さそうなSPF5189Zという石使ってるヤツにした。

amazon/jpから転写

「広い周波数範囲50~4000、広いダイナミックレンジ+ 38dB、最大出力100mV、雑音指数0.6dB」(amazon/jpから転写)100mVじゃなく20dBmだから100mWだろうね。

送料込みで1000円弱。

中華にしては高級品💦

ＲＦパワー計もスペアナもないのでＳＤＲで確認。

無信号時。

ノイズフロアは-87dBFS

信号@1.2GHz。

-20dBのATT経由でSG入力。

信号強度は-26.7dBFS

ＬＮＡ接続無給電時。

信号強度は-49.4dBFS

ＬＮＡ接続 定格+5VをUSBから給電。

信号強度は-12.4dBFS

Gain 14.3dBでデータシート通り。

実際に大切なのはNFRだが、見たカンジまぁこんなものかな。実際rigに接続して聞いてみたが正直よく分かりませんね。FMモービル機でＳが１振れてればフルスケールになるけど、ノイズ交じりの信号の了解度が上がった様にはFMでは感じられなかった。SSBなどで実践投入しないと何とも言えないところ。広帯域なのでフィルター後に入れて+10dBチョイGain稼げればいいかな。とりあえずLNAは合格という事で。

2021/02/28 Amateur Radio Transceiver Made by Software Engineer #1

2021/02/28 softwareエンジニアがつくるtrx #1

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今年は沢にも行けずおうち時間の比率が高いので1200Mhzのラグチューを除き、７年間実質ＱＲＴだったアマチュア無線業務を再開。住処の6m/430/1200のリグのスイッチを入れると何も聞こえん(^_^;;

最近はCQよりも「ロールコール」というのをやってる様だ。これは昔のroundQSOとは違う。2mSSBが各地で毎日のようにやってて、いずれもキー局が決まった日時に送信してRSレポート交換というルールらしい。2mはほとんどＱＲＶしてないので430/1200をやってる [マイクロウェーブ山口] がキー局やってる430/1200にＱＲＶ。

常置場所からだと430は常に59+、1200はアンテナが向けば53程度。毎週１回年中やってるのでワッチすればコンディションの確認にはなるがＱＲＶ(check inというみたい)するだけでは面白くなくてワタシの場合長続きしない。ＯＭさん方は朝のラジオ体操のごとくルーチンワーク化してる様で、早朝開始一発目からおらび倒して{叫んで}いて元気だ(^_^;;

キー局は常に同じ場所から出るので常置場所以外の伝番状況を確かめるには自局が移動するしかないし、1200は他局が数局しか聞こえないので、これまた楽しくなくて結局は移動運用となる。SSBにＱＲＶしたいが430も1200も固定機しかSSBが出れない。モービルからの運用はトレーニングにならないが、毎回固定機とバッテリー担いで山に登るのもアレなので、ICOM IC-705とか買えば430は解決するが1200がダメだし、実際は2400/5600/10G等もなんとかしたい。microwaveに出れるハンディー機が欲しいが売ってないし、国産メーカーが作ったら法外なとんでもない価格になる気がする。

 

出した答え→ないものは作るしかない

が、問題 課題がある。無線機ってどうやってつくるんだ？ そもそもどういう仕組みなのだ！

昔のＯＭさんと違って現代にはINTERNETがあるので{正しいかどうかは置いといて}情報は溢れていて頭でっかちにはスグなれる。後は手を動かせばよい...んじゃないかなぁ～

取りあえずブロックダイアグラムと部品集めの後、実践(実験)あるのみ...

 

LNAの出力がPAの入力に常に接続されてるのは良くない気もするがmixer２つは使いたくないしdividerいれるのもアレだし...

 

 

 

よし、できた{マジか？}