2018年8月11日土曜日

Experiment of AF_PSN using dsPIC

 JF3HZB 上保さんがdsPICを使用したPSN(Phase shift Network)を公開された。
これはdsPICというDSP機能付きPICを使用しAFの位相差信号(0° 90° 180° 270°)を作り出すものである。従来アナログ式ではオールパス、PPSNといった方式で位相差信号を作り出しているが、オペアンプやCRを大量に使用したもので製作が大変であった。これをDSPで実現したものだ。またその性能は帯域全体で実現されている。アナログ方式では実現できない。それがこのIC1個で実現されていることは素晴らしい。勿論昨今のSDRなどでは同様のことが出来るのだが、私には製作が困難だ。
 かなり以前に位相差AF信号でSSBを発せさせることが出来るIC(位相差変調器)をオークションで購入していたこともあり、これを活用できる。
 早々実験をしてみた。

【dsPIC】
 詳細はJF3HZB上保さんのBlogにあるので参照されたい。
 普段はArduinoしか使っていないのでdsPIC(PICを含めて)まったくの無知である。
 公開されているソースファイルをコンパイルしdsPICに書き込む為PICメーカーサイトからMPLAB X IDE(無償)をパソコンにインストールしなんとか書き込むことができた。
 ここで使用したdsPICはdsPIC33FJ64GP802というものだ。

【位相変調器】
 使用したICはMAXIM製のMAX2452である。このICはかなり以前、偶々オークションで見つけて落札したものである。落札当時はAF位相差信号を作るためオールパスやメリゴ等の方式しかなかったため製作が面倒で死蔵品となってた。
 外部入力または自励発振で得たRF信号を内部でAF位相差信号と混合してSSBを出力を得ることが出来る。RF信号は目的の出力信号の2倍の周波数となる。ハイブリットで作る場合は、RF位相差信号を作りDBMを2個使うことになる。
 同様のICとしてNECのuPC8101GRやシーメンスのPMB2205というものがCQ出版「実験して学ぶ高周波回路」に掲載されている。参考にされたい。確か以前JA9TTTさんもuPC8104の紹介をされていたと思う。これにも同等の機能があるようだ。
 これらのICは殆どがディスコンとなっているので入手が難しいと思われる。最近お世話になっているJH8SSTさんがebayで購入されたので、探せばまだあるかもしれない。

【回路】
 今回の実験はマイクアンプにTA2001Sを使用しdsPICでAF位相差を作りMAX2452に入力。外部信号発生器からVFOとしてMAX2452に入力して行った。
 MAX2452の出力はトランジスタ2段非同調としている。この回路は「MAX2452 SSB」でWeb検索で見つけた「SSB modulator covers HF band」を参考にした。

      2018.08.12 8pinにバイアス追加(回路図修正済み)

【実験】
 AFジェネレータからマイクアンプに入力しdsPICの出力を見てみた。(写真参照)
pin26から0°、pin25から-180°、pin24から-90°、pin23から-270°が出力されている。
0°を基準に各信号を表示してみると綺麗に位相差が出来ている。0°と-90°でリサージュを見てみた。1kHz以下で少し変形が見られるが、概ね良好な円が表示された。(上保さんのアドバイスで改善 下記に追記)また、バンドパス機能が働いているため200Hz、3100Hzでは信号が完璧にカットされている。アナログフィルタでは実現不可能である。

 この4信号をMAX2452に入力したところ無事にSSBが出力された。

 写真は2信号を入れたときの出力信号である。SSB信号が出来上がった。出力レベルは、VFO入力レベルを変更(-10dBm~+5dBm)しても変化は無かった。また周波数としては最高100MHzを入力し50MHzを出力できた。
ただ出力20Mhzより高くなるに付けて出力レベルが6dB程度下がる。この辺りもマルチバンドで実用化する場合には検討を要する。また、入力後暫くすると波形が少し乱れる
(上保さんのアドバイスで改善 下記に追記) 原因は不明。これから信号レベル、インピーダンスマッチング等詳細に調整が必要かもしれない。

 今回は簡単な実験なので正確なレベル等は測定しなかったので、傾向として参考にされたい。
 フィルターも使わず、IC2個(dsPICと変調用IC)、これにリニアをつければ高品質なSSBが出来そうである。SDRなどは私には無理であるが、これならば実現できそうである。
 このような素晴らしいものを公開されたJF3HZB上保さんに感謝申し上げたい。
 是非これを実用機として作り上げたいと思う。

追記(2018.08.12)
 早々上保さんよりコメントを頂きました。リサージュ及び出力波形の乱れは、dsPICの8pin AF入力が信号源からコンデンサー結合で入力されているため、8pinの電位が安定しないことによるとの事で、8pinに1/2Vccのバイアスをかける事により改善された。
 全音声帯域で綺麗なリサージュとなり、出力も安定して綺麗なSSBが出力された。
 これで送信機の製作に弾みがつく。
 上保さん誠に有難うございました。
 改善後の波形を以下に添付

 

2 件のコメント:

JF3HZB/上保 さんのコメント...

早速,ご活用いただきましてありがとうございます.
回路的に少し気になるところがありますので,
ご確認いただければ幸いです.

dsPICに与えるAF信号は,私のサイトにあるとおり,
0V~3V(電源電圧)の範囲としてください.

1uFのCが入っていると,電位が定まらず,
負の電位にもなる場合がありその部分で歪みます.
それがリサジューの変形の原因です.

このCを取り去るか,dsPICのAF入力端子を
1.5V(1/2電源電圧)でバイアスしてみてください.

よろしくお願いいたします.

Matsuura Ryuu さんのコメント...

 上保さん コメント有難うございます。
dsPICのAF入力にバイアスをかけたところ全音声帯域で綺麗なリサージュが出ました。また出力も綺麗な安定したSSB信号となりました。
 今後ともご指導お願いいたします。
 誠に有難うございました。