徒然なるままに

2023年1月27日金曜日

2023/01/27 Amateur Radio Transceiver Made by Software Engineer #17

2023/01/27 softwareエンジニアがつくるtrx #17

Unfortunately this text is in Japanese only.
とうとう禁断のフィルター作成に手を染めてしまった！奥が深そうなだけに泥沼にならなければ良いが。経験豊富なＯＭ諸氏と違い、初めて作るのに闇雲にカット＆トライ＆エラーで突撃しても成功する気がしないので理論武装するべきだが。決定的に知識と経験不足の状況下において時短で攻めるには、現代の武器であるコンピュータ・シミュレーションで戦うしかなさそう。ＲＦを扱う際、使いこなせば "神アプリ" の予感しかしない [QucsStudio] を使用する。 (この時点の最新はv4.3.1)
インストール方法や簡単な [使い方の説明はこの辺] に、[できる事はこの辺] に簡潔だが載っている。解析の種類の説明があるが斜め読みしたのでイマイチ良く分かりません💦
勝手な解釈では

ＤＣ解析 ... テスター
ＡＣ解析 ... スペアナ
トランジェント解析 ... オシロスコープ
Ｓパラメータ解析 ... ベクトル・ネットワークアナライザ
ストリップ線路解析 ... 電磁界解析

そもそもシミュレータは「理論は理解済み」「課題は明確」な人が、設計結果の煩雑な計算・調整を劇的に効率化するために使用するものと思う。欲しい結果は明確だが、このＡＰで何ができるのか？と本末転倒なワタシが使用して良いものか疑問。理論はさっぱり？？な状況を自動設計機能等で無能さを補えればと。設計できた！と錯覚するのはマズいが。

伝送路図からストリップラインを自動生成し、電磁界シミュレーション(FDTD法)でストリップ線路解析もできるみたい。伝送線路限定で立体物のモデリングは対象外みたいなので、キャビティレゾネータなど板金モノの立体物は「Sonnet Lite」「OpenFDTD」かなぁと思い触ってみてはいるが。
ＢＰＦのタイプは数多ある様だが、処女作は構造が単純、調整が比較的安易と思しき形式を選択。原理的には１／４λ ２ポールの共振結合と思しきもので、レピータ用デュプレクサの伝送ライン版？
作成後に発見したが、Ｉ－ＣＯＭ WEBサイトの週刊BEACON＞エレクトロニクス工作室＞ [No.210 ストリップライン式BPF] でズバリ試作結果が掲載されていた。

○ 設計－１とシミュレーション結果
平行近接した２つの１／４λ伝送路に「Coupled microstrip line」使用、それを２つ設置し接続点をタップ位置として入出力する構成にした。基板特性はとりあえずガラエポ FR-4とし比誘電率4.5、他のパラメータもデフォルト値を使用。調整箇所が増えると指数関数的に試行数が増加するので、敢えて段間結合のＣは省略し伝送路間結合度は分布定数任せとした。挿入損失は誘電正接等から反映されるのか不明。１段にしてはスカートが急峻で適切な通過帯域でリップルもない。

○ 設計－２とシミュレーション結果
更に設計－１から平行伝送路端のGNDとのＣ結合も撤廃。Ｃ結合が下がり共振点が上がったので伝送路延長等すべてを調整。等価回路がＬＣ共振と仮定すれば f = 1 / (2π√(LC)) なのでＣ容量減少→共振点上昇は自明。

○ 設計－２の成果物(a)
設計図を元に作成した{つもりの}ＢＰＦ。恐ろしく雑！　平行でなくＶ字型に見える。分かっていたことだが、今更ながら工作技量の無さを痛感する。

○ 設計－２の成果物(a)　測定結果
ＮａｎｏＶＮＡＶ２(server)での測定。測定可能周波数3GHzを超えているが💦
シミュレーション結果と比較すると、「共振点→高い」「挿入損失→大きい」「通過帯域→狭い」
シミュレーション上での試行で、ＤＣカット用のＣ省略は若干の影響がある様だが、カップラーまでの接続距離は位相特性のみに影響する模様。結果から予想するに結合度が予想より小さいと考えると結果とマッチする気がする。

○ 設計－２の成果物(b)
我ながら見るに堪えないほど雑！
共振点を下げるべく、平行路線の延長と同時にGNDとのＣ結合{のつもり}で、延長した銅テープを養生テープ経由で絶縁してGNDに貼り付け。

設計－２の成果物(b)　測定結果
共振点は調整できたが通過帯域に平坦部分がなく狭い。挿入損失は、あまり変化なし。やはり平行路線の結合度を上げる必要がありそうで、結局Ｉ－ＣＯＭに載ってる回路に近くなっちゃう。手抜きせずもう少し真面目に作成しろということかな。仕方ないのでマイクロストリップライン引くか。。。

2023年1月26日木曜日

2023/01/26 Amateur Radio Transceiver Made by Software Engineer #16

2023/01/26 softwareエンジニアがつくるtrx #16

Unfortunately this text is in Japanese only.
1200MHz TRV/TRX自作は共にＰＡをディスクリートで１から製作の課題があり、TRX自作は更に低電力AM変調回路が未作成で振幅・位相同時制御によるSSB変調が未作業で後回しに。先に2400MHz TRVを自作して実戦投入すべく先ずはＰＡの確認から。

かなり前に購入して冬眠中のWiFiブースター「EDUP EP-AB007」公称4Wが流用可能か検証のため、押し入れから引っ張り出した。同じことを考えた日本人が簡単な実験をしてWEBで公開したのを、以前見た記憶があるのだが失念。代わりにロシアのアマチュア無線家 [RA3APW のWEBページ] に詳細な検証結果とかなり有用な情報があったので自分でもテスト。

開腹するとＰＡは INNOTION YP242034 というchip x2 の電力合成構成だった。

2.4～2.5GHz Frequency Range
3.3V～6.0V Operation
20dB～22dB Gain
34dBm P1dB@VCC=6.0V
260mA～300mA Quiescent Current
≧15dB Input Return Loss
Integrated Output Power Detector

「EDUP EP-AB003」公称8WのＰＡのブロックダイヤグラム。(※RA3APWのサイトから拝借)
フロントエンドのプリアンプとＰＡはRFスイッチで切り替えはEP-AB007も同様でした。

シグナルソースは出力レベルの連続制御ができるよう、ＰＣのSATSAGENからHackRF ONEを制御して出力。

v.0.7.2.0にバージョンが上がっていたのでUpdateしたが強化機能は未確認。

HackRFの信号を中華AMPモジュール SBB5089Z １段(公称Gain：+20dB / 実測：約+18dB)でドライブして中華パワー計で計測。

付属のACアダプタを接続し+12V電源を供給すると赤のLEDが点灯し受信状態を示す。

ブースターの入力に一定以上のＲＦ電力を投入するとLEDの赤は消灯、緑が点灯し送信状態を示す。
どちらかというと緑=受信/赤=送信の方が私的感覚的にはしっくりくるが。
コネクタは入力側は標準SMAだが出力(ANT)側はWiFi機器特有のRP-SMAなので注意。SMAに換装せず中華変換コネクタを使用。

実験結果のメモ
受信→送信に移行するキャリコンレベルは約7.8dBm(6mW)。出力30dBm(1W)はスムースに出る。33dBm(2W)はギリのレベルでリニアリティーは期待できず、実質SSB 1W以上、FM 2Wというところ。温度は計測できないが、長時間連続キャリア送信では熱ダレして少し出力減少で要対策か。

せっかくIC-705を仕入れたのでチェック。最小出力設定にして430MHzで計測。10dBのＡＴＴ経由、パワー計表示を+10dBオフセット設定。11.7dBm(15mW)で最小公称出力100mWよりかなり少ない。

考えられる原因は可能性が高い順に
　１．中華パワー計があてにならない
　２．IC-705がバッテリー駆動
　３．測定方法が不適切。
　４．IC-705の調整に起因
TRVの親機としてはTRV入力直後のＡＴＴが省略できるから最適値とも思えるが、さて？
今度、外部12V供給で測ってみよう。

430MHz(IF) + 1994MHz = 2420MHz(RF) で1994MHzをPLL LOにセット。

LOレベルは-4.5dBm。今までの実験では特に問題なかったが。
ちょっと小さい気もするが、自作実機ではADF4351の設定でもう少し上げられそう。

LO(ADF4351) × IF(IC-705) → Mixer(HMC213B) → ＲＦ電力計
出力レベルを計ろうとしたが、ＬＯ漏れ分が加算されてしまうためテスト中止。ＢＰＦが要るなぁ。WiFi帯域のＳＡＷタイプ(2.5K程度)、ヘアピンタイプ(1K程度)の中華ＢＰＦが売ってるがＬＯサプレスなら問題ないけど
ＰＡ系統には挿入損失に不満があるのでどうするか。。。禁断のフィルター作成に手を出すか！？

2023/01/25 1200MHz Transverter from SG Laboratory Ltd

2023/01/25 SG Laboratoryの1200MHz帯トランスバータ輸入

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いよいよIC-905の発売が間近な様でローカルQSOでもチラホラと話題に上っている。
144/430/1200/2400/5600の５バンド、オプションで10GまでQRV可能なのは確かに魅力的。構成はPoE LAN接続、GPSDOなど定石どおりで特に新しい技術的な魅力は感じないが。問題はお値段で本体400K、10G unit 150K と予想通り「オイオイ！」な価格設定。私的予想は本体350K、実売300Kだったが、それを上回ってきた。皆口々に「200K以下だと買う！」と言っている様だが。。。

免許の更新期限が１年を切ったので、新スプリアスに対応すべく変更申請した後、再免許を受けた。旧スプリアス規格機でもJARL登録機種ならJARDにスプリアス保障認定を受ければ免許される仕組みらしいが、測定する訳でもなくリストに載ってる機種で申請するだけで１台当たり数Kの手数料？というのは如何なものか。まぁ、大人の事情があるのだろう、、、きっと。

なのでRigを買い足す気はなかったのだがU/SHF帯の親機用にとIC-705をGET。
フィールド用なら、デジタルモード(C4FM)非対応で１０年以上前の設計だが、可搬性・受信感度・ＡＦ音質抜群のFT-817/818NDで決まりで価格もお手ごろ。迷ったが老眼に小さいLCDは辛いのと最低出力が１Ｗまでしか下げられない(※)ので100mWが出力可能なIC-705に決定。(※FT-81xは裏メニューで出力設定変更できるらしいことを後で知った)
製造中止とかNETで流れてたが...YAESUにも最新鋭機を期待したいが。

1200MHzと2400MHz、TRV自作は目途がたっていて、TRX自作と5600MHzは未だ実験段階。1200MHzの課題はＰＡ。モジュールは諦めてディスクリートで１から製作する方針に切り替えたがMicro wave回路の勉強にと [SG Laboratory Ltd] の [23cm 1200MHz トランスバータ] をブルガリアから輸入。

公開しないお約束で回路図も送っていただいた。
ブロックダイヤグラムも送られてきたが、過去のWEBで見るものよりも詳細でCHIP名も記載されているので、そのまま総通に提出して免許受けれるレベルにブラッシュアップされている。さらにGiftで付属しているマイクロストリップラインアンテナも共振周波数が1300MHz→1296MHzに変更されていた。日本からの購入ユーザーも多いという事か。バージョンもV2.5→V3と上がっている。
簡単な動作確認ではＦＢ！ IC-910(UX-910)とSSBで聞き比べたが感度も同等、変調も良好。価格もリーズナブルでGood。送信はRF VOX(キャリコン)機能が常時ONで、SSBでも動作するが僅かに頭切れするようなので親機と強制スタンバイで接続予定。

2023年1月22日日曜日

2023/01/22 Tried repair motorcycle battery by pulse charger(fail)

2023/01/22 バイクのバッテリー　中華パルス充電器で復活試行(失敗)

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早いものでNote e-power NISMO S の初回車検を通した。ディーラーからタイヤとバッテリーの交換を勧められたが、バッテリーは延命措置を試したいし、タイヤは窒素充填やローテーションもタダなcostcoで。
ハイグリップスポーツタイヤと迷ったが家族も使用するためwetも軽視できないのでdry/wet/転がり抵抗/静粛性のバランスでREGNO GR-Xiiが良かったがcostcoのセールでADVAN dB V552に履き替えた。新品タイヤは黒々してイイ感じだが、インチアップしたくなるなぁ～。

低速域の静粛性は恐ろしく静かだが中速域を超えると純正のYOKOHAMA S.Driveに比べて同等だが中音が大きく感じて相対的に大きく感じる。飛ばしてないのでグリップ感は不明。乗り心地は良く言えば地面のギャップを上手く吸収しているが、コツコツとした地面の感触が伝わってこずチョット不安。まぁ、慣れの問題かな。

バッテリー電圧は13.8V程度出ているが、少し弱ってきていると言ってディーラーは交換を勧めてきた。バッテリーテスターでCCA値や内部抵抗を測定したのだろう。海外と共有してるのかJIS規格バッテリーは使えない模様。バッテリーサルフェーションの除去を試してみたくなったのでダメ元で中華製格安(2K程度)PULSE充電器を仕入れる。

先ずは試しで最近全く乗っていないHonda PCX125 EBJ-JF56 に放置状態のバッテリーに実験台になっていただく。
５．４８Ｖ。既に逝っとるな！復活する気がしない💦

ペライチの取説を読む。

1.バッテリーを接続し、電源を差し込み、「モード」キーを4回押して修復モードに入ります。
　画面に"PUL"、""と表示され、バッテリーバーが点滅し、バッテリーバーの20～100％が点滅しますバッテリー残量を表示します。
2.オートバイのバッテリーの修復には約5時間、車のバッテリーの修復には約8時間が推奨され、最大修復時間は24時間です。修復の際はバッテリーの温度に注意してください。熱くなる場合は、事前に修復を中止してください。
3.修復モードにも電流があり、長時間の修復後にバッテリーを完全に充電できます。
　充電が完了すると、画面のバッテリー残量バーがいっぱいになります。(100%) は FUL を示します。最適な効果を得るには、約 1 時間トリクル充電を続けることをお勧めします。
4.修復または充電プロセスを事前に停止する必要がある場合は、「修復」キーを押してモードを調整するか、充電器を直接取り外します。

100Vの電源は入れずにバッテリーにクリップ接続。周辺室温と電圧が交互に表示される。取説通り。
４回モード切替ボタンを押してRepairモードに入れと書いてるが４回押したら１周して元に戻った💦　３回が正解の様だ。

Repairモード時にLEDは消灯状態で100Vを接続すると"ＰＵＬ"と表示されPulse repairモードで動作開始。

Pulse repairモードで５時間。更に１時間モーターサイクルモードでトリクル(フロート)充電したが12V近くまでしか復活しない。更にrepairとフロート充電を繰り返しているが復活の兆しは見えてこない。
本チャンのカーバッテリーで試す予定だがバッテリーテスターが無いとCCA値等が分からない...買うかなぁ～。

2023年1月18日水曜日

HAPPY NEW YEAR 2023

2023/01/18 新年あけましておめでとうございます。

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２０２３年　明けましておめでとうございます。
今年もよろしくお願いいたします。
相も変わらずコロナくんに振り回されて沢も山も行けてませんが。
無事に年を越せた事に感謝です。
今年こそは仲間と共に沢・岩・アイスへと出かけられますように祈念して♥

皆さまにとっても良き年となりますように♪　１月吉日 pooh@manatee0223
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2022年8月5日金曜日

2022/08/05 Amateur Radio Transceiver Made by Software Engineer #15

2022/08/05 softwareエンジニアがつくるtrx #15

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使用するマイコンSoC chipの選定。候補は枚挙にいとまがないですが取りあえずESP32(無印)にしました。理由は

手持ちがある
安価なのに比較的高速・低消費電力
ＦＰＵ(浮動小数点ユニット)を搭載
デュアルコアでRTOS
I2Sが内部ADC/DACにDMAマッピングできる(ステレオ1chのみ)
WiFi・Blutooth対応(技適なしモデルなので使用予定なし)

開発環境はVS code+PlatformIO(arduino core)

先ず、内部DAC(8bit) I2S経由ステレオ(2ch)でどの程度速度が出るか軽くテストしてみました。先人のsampleを~~パクッて~~参考にして実行。

正弦波を出力。オシロは28KHzと表示。

FFT。内蔵DACは8bitなためダイナミックレンジが低いからか少々ジッターが出てるみたいだけど出力周波数を上げてS/N比稼いでどこまでカバーできるか。

L/R 2chへI/Q直交信号みたいに90度移相して同時出力。

振幅違いのsin()/cos()のツートーン。任意波形を生成できることを確認。DACの確認は終了。本日はここまで。

2022年7月24日日曜日

2022/07/24 Amateur Radio Transceiver Made by Software Engineer #14

2022/07/24 softwareエンジニアがつくるtrx #14

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また、半年近くも更新が滞ってた...💦

知識の習得と実験で寄り道し過ぎて遅々として進まなかったmicrowave SSBハンディー機製作ですが、スローモーションのように進んでいます。
フレンド局から「いつ完成するの？」というプレッシャーの中、他の方が着々と成果をblogにて綴っておられる中、「急がば回れ」と自分に言い聞かせて公私の合間にやってます。

遅れの主な原因は、送受信系統を従来のダブルスーパーヘテロダインの様な正攻法な構成にすると、例え直交変調にしたとしてもLO漏れ等が原因で、どうしてもアナログフィルター作成の必要がありそうで新スプリアス基準に適合した電波の質を確保するためにはアナログ的技術鍛錬に時間を要するため、送信系統はμSDXの様なダイレクトコンバージョンにしたかった事(終段のＥ級増幅は除く)。それとソフト屋としては、無線工学(＝数学)の知識が乏しくても、仕組みについては最低限の理解をするため、ソースコピーと改変でなくスクラッチから起こしたかった事です。とりあえず送信系は目途がついた...かも。

で、ごちゃごちゃやってたのは

〇 SSBのベースバンド信号生成(ヒルベルト変換)

　実信号からのIQ信号分離後、FFTして負周波数をゼロに、正周波数を２倍にしてiFFTする方式。
　任意の帯域でUSB/LSBが生成できたが、これを極座標変換し、振幅と位相成分に分離し、低周波のキャリアに同時変調し、確認のためベースバンドへ復調して再生すると、FFT時に適用した窓関数の周期で音声レベルに周期性が出てが揺れてしまう。
　まぁ、連続する音声サンプリング信号を定周期で切り出して窓関数かけてからFFTするため揺れるのは当たり前だと思うがどうすれば良いのか分からないので挫折。

　で、皆さんがやってるフィルター方式に切り替える。複素フィルターを設計できないといけないので頓挫するかと思いましたが、 [数式をほとんど使わずに理解するディジタルフィルタ] のサイトを読んで意外にも簡単にできました。この説明、「本記事では、できるだけ直感的にディジタルフィルタを理解することを目指して解説していきます。」って書いてあるだけあって凄く分かりやすい。

総合的なテスト(確認)はRFワールド No.22 「らくらく！SDR無線機入門」のC#ソフトを改造しました。この記事は非常にためになりました。記事、ソフトの

[良かった点]
　・単純乗算でのmixerと比べて直交mixerの仕組みと優位性が分かったこと。
　・演算を回転(移相)ととらえて角速度がイメージできるようになり、位相や周波数が回転速度で表現できることが直感的、視覚的に理解できたこと。
　・ソースを読んで、AM/FM変調、フィルタ畳み込み演算など具体的な手法(計算方法)が分かったこと。

[混乱した点]
　・入力がIQ信号に分離されている区間のＡＰになっているため、IQ分離は外付けハードウェアを想定されていて、IQ信号形式のファイルやcos()/sin()しか入力できず、PCのマイクやLINE端子から実信号を入力してソフトウェアでIQに分離する処理がなかったこと。
　・使用されているフィルタはSINC()実数フィルタのため正負の対象性を使用して±1.5KHzで3KHz帯域を切り出しているが下限が０と時は良いがゼロ以上に設定すると帯域の中心から情報が欠落すること。

取りあえず複素フィルタパラメータ計算の結果とSdrStudy(mod)での検証結果のみ。