RF 2-Tone Generator

　Si5351は違う2種類の周波数を発振させることができる。ひょっとしてこれでRF２tone発振器ができるのではと思いついた。（誰でも想像すると思いますが）しかし小さなICで比較的高出力であること、また出力が矩形波であることから、高調波、PLLノイズ等が多く、発振器自体のIMにはあまり期待はできないと思った。しかし一度実験してみようとこのプロジェクトを開始することとした。

　高調波、低調波を減らすにはローパス、ハイパスではなく、バンドパスが必要である。それもかなり狭帯域としたい。そこで思いついたのがクリスタルフィルターだ。手持ちのクリスタルフィルターを見てみると10M15Aという15ｋHz/3dBのFM用のものがあった。10kHz離れならば問題なく、20kHzでもなんとかなると思いこれを使ってみた。

Inside

　クリスタルフィルターで歪まないようにSi5351の出力に10dBのアッテネーターを付け合成した後、このフィルターを通して出力している。結果は出力-20dBm　IMは70dBc近辺となった。どうにか最低の合格ラインとすることができた。これならばある程度のIM3測定で使えるのではないだろうか
　できれば0dBm出力、IM80dBcはクリアしたいところである。この場合は各出力を合成前にフィルターを挿入し、増幅した後合成すれば達成できると思う。今回は前記の簡易型とした。

　10.7MHzのフィルターに対してきりの良い周波数（20kHzならば、10.690,10.710）となるはずであるが、SI5351のずれとフィルターのずれがあるので、周波数をずらして対応している。スペクトラムアナライザー等で2周波の出力が同じになる位置を探し出すところが、やや面倒かもしれない。10kHz以上の帯域を持ったフィルターがあれば別周波数でも可能である。

　Arduinoは、ATmega328にブートローダーを書き込んだもの（UNO互換）を使用して省スペース化を図った。もちろんNANOでもOK。Si5351はAdaflute互換の中華製を使用した。

　回路とスケッチはダウンロードサイトにあります。

　SI5351は150MHzまで出力できるが、フィルターという固定周波数の素子をいれているため、周波数可変はできません。しかし簡単に発振させることができることと、中華製で安価に入手できることから活用しない手はない。

Generator OUT

0-100MHz Spectrum

20dB Wide band Amplifier Measurement

　

RF Analyzer Ver2.01 AD9851 version

　最近RFアナライザーに関して、「AD9851は使えないか？」との問い合わせが何件か有ったのでAD9851バージョンを作ったので公開します。

　基本的にはAD9850と殆ど同じである。違いは使用できる周波数上限が高くなることである。
　今回使用したのは中国製のDDSユニットで写真のTYPE-Bである。もちろんTYPE-Aでも使用可能である。中国製ユニットは以前に比べて高くなっているようだが、まだ入手可能であり、ICを個別に買うより安価であることは間違いない。また一時期人気が有ったのでお持ちの方も多いと思う。また最近の発振ICとしてはSI5351PLLが人気で秋月でも安価に購入できることからVFO等はこれらが使われるようになりDDSは一頃より人気が無いかもしれない。しかしRFアナライザーでは少しでもスプリアスが少なくサイン波であることからDDSを採用している。

　このユニットの問題点は、基板上に構成されているLPFの特性が非常に悪く出力レベルが周波数が高くなるにつれて大きく減衰してしまうことである。Ver1のAD9850ユニットでも同じである。そのためこの出力は使わず、ダイレクト出力を使用しLPFを別途付け加えている。それでも高域では少し下がる傾向にある。もう少し見直したいが、配線上の問題もあり、実際に組み込んだ状態で最終調整することとしている。
　より精度を上げるためにはALCを付加するといい。写真のTYPE-Cが塩見さんが作られたALC対応のDDS基板である。
　これについては塩見さん（soltec工房)が作られて良い結果が出ている。

　回路は先に述べたようにVer1と同じで、LPFの定数が変更になっただけである。

　実機テストは仮設テストベンチでおこなった。

　動作表示

　スケッチ及び回路図はダウンロードコーナーにUPしてある。

I recently made an AD 9851 version because there were several inquiries about RF analyzer, "Can I use AD 9851?", So I maked it.

AD9851it is almost the same as AD9850. The difference is that the upper frequency limit.

This time I used a DDS unit made in China and it is TYPE-B of the photograph. Of course it can be used with TYPE-A. Chinese-made units seem to be getting higher than before, but they are still available and it is cheaper than buying an IC individually. Since I had popularity for a while, I think that there are many homebrewer that they have. Also, as a recent oscillation IC, SI5351 PLL is popular and can be purchased cheaply, VFO etc  used these and DDS may not be popular from that time. However, the RF analyzer adopts DDS since it is a sin wave with little spuriousness at all.

 The problem with this unit is that the characteristics of the LPF formed on the board are very poor and the output level greatly attenuates as the frequency increases. This also applies to the AD9850 unit of Ver1. Therefore, this output is not used, and direct output is used and LPF is added separately. Still it tends to go down a little in the high region. Although I would like to review a little more, there are problems on the wiring, and I am going to make final adjustments in the state actually incorporated.

 For better accuracy, you should add ALC. TYPE-C of the photo is ALC-compliant DDS board made by Mr.Shiomi.
As for this, Mr. Shiomi (soltec koubou) was made and good results have come out.

 As described above, the circuit is the same as Ver1, and the constant of LPF is changed only.

Sketches and circuit diagrams are uploaded to the download corner.

Let's enjoy Homebrew.

73's
JA2NKD

VNA ( Vector Network Analyzer ) ２

　以前Blog UPしたVNAをケースに入れた。

　ケースはTAKACHIのHEN110312を使用している。基板はこのケースに合わせて作られているので、ぴったりである。またサポートページにも加工図があり、容易に組み込みができた。

　そこでお決まりのフィルタ（CB機用ジャンク）特性を試験的に調べてみた。流石にVNAなので、設定項目が多いことと、項目名等になじみが無いので本（RFワールド）を見ながら動作させた。取敢えず特性図は描けた。しかし細かい設定がまだ良く分からない。果たして使いこなせるのであろうか。

　このVNAはダイナミックレンジが75ｄBとちょっと物足らない。フィルタ試験を抵抗マッチングで行うと、損失が多く、-40ｄB,-60ｄBダウンが見えない。この値段だから仕方が無いのかな。

　この測定器が無駄にならないよう勉強せねば。

AC Milli-Volt Meter

前回のVUメータに続いてACミリボルトメータを製作した。

Milli-VoleMeter

　最近のデジタルテスターでもAC200mVレンジが有り結構な性能であるが、やはり色々な調整、特にPSN送信機製作時には音声レベル管理が重要であり、マイクでの音声レベルを測るにはアナログメータでないとよく判らない。そこで作ることをした。前回のVUメータもその一つである。今までRF回路中心でAF回路については特段の注意をしていなかったが、PSNをきっかけにAFの重要性を改めて認識した。聞き易い受信機、綺麗な音（決してHiFIを追求するのではなく、相手が聞き易い音）送信機を作るためにも重要である。
　VUメータやミリバル（ミリボルトメータ）等を検索しているとVUについてはかなり多くヒットするが、ミリバルはそれほど無かった。VTVM（真空管電圧計）はそれなりに出てくる。
　今回は低レベル（マイクレベル）が中心の回路とした。参考にしたのは以下の回路である。
http://seppina.cocolog-nifty.com/blog/2014/10/post-74a8.html

Reference circit

　早々実験をしたところ、かなり良い直線性を示した。周波数特性はダイオードの種類により違いがあった。

 幾つか取り替えてみたところ

直線性はショットキー（1SS108)が抜群であったが、周波数特性で伸びない。スイッチングダイオード（1N4148相当）も挑戦性は良く周波数特性はそこそこ。今回使用したSD34が直線性、周波数範囲も一番良かったので採用した。これらは、回路でのダイオードの動作特性が変わることによると思う。従って整流回路の動作レベル（今回は1VMAXとしている）を替えることにより最適なダイオードも変わってくると思う。データシートを読みきれる人は、事前に検討しある程度選択できるのではないだろうか。私には難しいので実際に比較して最適なものを選択するという、時間のかかる方法で対応している。

　回路はOPアンプのNFB回路に4つのダイオードで全波整流して出力するものである。これにデジタルテスターを繋ぐものである。これにアナログメータを繋いでみたがまったく触れない。考えてみれば当然であるが、アナログメータ回路のインピーダンスが低すぎ増幅度が大きく下がってしまう。原回路は100K：100Kの1倍アンプであるが、これが100K：10Kというレベルになって増幅どころか、小さくなるのは当然である。

　実際の製作ではこの辺りを検討し直し抵抗値を決めた。2回路入りOPアンプ（TL082）J-FET入力OPアンプを使っている。１段目で必要な増幅度をレンジ切替できるようにNFB回路に半固定抵抗を設け（1V,300mA,100mA,30mA,10mAの５レンジ)ロータリースイッチで切り替える。

　また、入力には1Mオームの半固定抵抗とスイッチを儲け入力を1/10出来るようにしている。これにより１Vレンジで1/10スイッチを切り替えることによりMAX10Vまで測定できることになる。この半固定抵抗により入力インピーダンスは１MΩ近辺となる。

　メータはたまたまジャンクの200uAのAF-SG用のものがあったので使用している。このメーターはボルト表示とｄB表示があり、ミリバルにぴったりである。このようなメータは入手は難しいと思う。たまたま昔ヤフオクで入手したものだ。普通の200uAメータで十分実用となる。また電流値が違うものを使用するときは、メータ回路のOPアンプの入力抵抗2.7KΩを調整することで対応できると思う。

　これで無線におけるAF回路もそれなりのレベルで製作できるようになる。デジタル全盛であるが、やはり調整等にはアナログメーターがまだまだ有用である。

　入力範囲　　10VMAX

　レ　ン　ジ　　10ｍA、30ｍA、100ｍA、300ｍA、1V、10V　（6レンジ）

　周波数特性 100KHｚで1%低下

VU-Meter

先日 PSN送信機を作ったが、PSNの調整において肝となるのがAF-PSNである。この出来がサイドバンドサプレッションを決定する。そんなことからマイクアンプ、オーディオフィルタ等AF回路の重要性を感じた。いままでどうしても重点がRF回路に偏っていたような気がする。AFパワーアンプにしてもしかり。これら出来栄えが送受信機の性能に大きく関わることを再認識した。
　そんなことからVU計や交流電圧計（VTVM、ミリバル）が必要となってきた。そこで今回VU計を作ってみた。といってもそんなに大げさなものでなく簡単なもので実用となるものとした。

　VUメータを検索すると立派なVUメータが沢山でてきた。オーディオの世界である。ほとんどインテリアかと思うようなものである。メーターも高価なものが使われているようだ。
今回はそこまで高価なものではなく且つ無線で使える簡単なものとした。名付けて「Simple VU
」。名付けるほどのものでもないが。

　メーターはラジケータでジャンクで入手したものを使用した。回路はOPアンプで増幅しダイオードで整流しメーターを振らせるだけのものである。
　メーターのレベルは0VUをMAXとして-20ｄB,-40dBまで測定できるようにOPアンプで1倍 0VU)、10倍(-20db)、100倍（-40ｄB)に増幅させている。
周波数特性も100Khzくらいまで実用になる。
　０VUであるが、今まで0dBm（600Ω）　１Vと思っていたが、0VUとは、
「インピーダンス600Ωの負荷回路へ1kHzの正弦波を加えて1mWの電力を消費したときの出力電圧を0dBmとし、+4dBmを0VUとしたもの」だそうだ。知らなかった。電圧で言うと1.228Vとなる。
なので今回0VUは1KHｚ1.23Vとした。（SGの分解能でここまでしかSETできなかった）

今回この回路にOPアンプをもう1個使いバッファ（1倍）を付け、入力をそのまま外部に出力できるようにした。これにより測定部位の途中にこのVU計を割り込ませることが出来る。これで実動作させながらレベル監視が出来る。これが今回の大きな特徴である。

　回路については標準的なものなので説明の必要はないと思う。また使い勝手がいいように電池（006P)駆動とした。
ケースはTAKACHIのLC135H-9Vというもので９V電池フォルダーが点いているものを採用した。
今FM放送のLINE出力を入力して見ている。音に反応してよく振れてくれる。LINE出力は100mV近辺が一般的のようで、-20ｄBレンジで丁度良い。
ラジケータを使用しているので多少オーバーシュートしすぎな感じではあるが、音声に反応し小気味よく触れている。

その様子はYou-tubeにUPした。
https://youtu.be/tPwGSs-k_bQ


次は精度が要求されるミリバルを計画している。

VNA ( Vector Network Analyzer )

　RFワールド　No.35　「 作るベクトル・ネットワーク・アナライザー　」の頒布サービスでポチッと申し込んでしまった。
　商品が今日届いた。あまりにも小さく、軽い。本当に大丈夫だろうか？
これで500Mhzまで測れるらしい。APB-1が40Mhzだったので10倍の測定範囲となる。

取敢えず、ソフト関係をダウンロードサービスからダウンロードし、動作試験を行った。詳細説明は総てRFワールドに書かれている。ドライバーインストールからソフト立上げ、及び初期動作試験を行った。完成基板なので、APB-1の時と比べると簡単に動作させることが出来た。

　さてケースに入れねば。
しかし使いこなせるだろうか？

蛍光表示管周波数カウンタ

　蛍光表示管（Vacuum Fluorescent Display　以下VFD）を使用した周波数カウンタを作りました。今更かもしれないが、これには目的がある。その目的とは

１）ダイナミック点灯のお勉強

２）手元に昔の電卓用VFDがあった事

３）液晶よりVFDのほうが老眼にやさしい

４）FRG7700と言うBCL受信機の表示部修理の為のお勉強。

　特に４）が主目的。この受信機の表示部にはVFDが使用されており、その制御にはMSM5524という沖電気のICが使用されている。このICの故障が多いようで、ヤフオクにも表示部の故障したFRG7700が時々出品される。尚、TRIO（KENWOOD）のR-1000も同様のICを使用している。当然であるがこのICは絶滅種。海外あたりではまだ入手できるとの情報もあるが、1個単位では入手できない。なので、AVRを使って再生を試みようというものだ。

　さて本題のカウンタであるが、大きく分けて表示部、カウンタ部、入力アンプ部、ﾌﾟﾘｽｹﾗ部、電源部となっている。それぞれについて簡単に書いてみる。

　尚、本機を作るにあたってO-Familyさんの「電子工作部屋」を参考にさせていただきました。（ほとんどコピー）誠にありがとうございます。

【表示部】

VFDは、NEC製（LD8118　９桁）で大昔の電卓用の物。詳細なデータが入手できなかったため、ピンを解析し順々に電圧をかけて調べてみた。ヒーター電圧3.3V アノード電圧33V位で見やすくなったため、これで製作した。従ってどの程度の寿命になるかは不明。まあ使用頻度から見ても大丈夫だとは思うが。

　表示制御にはAVR（ATmega48）を専用で使用。カウンタ部から信号を受け取りダイナミック点灯させている。

　このダイナミック点灯が結構カット＆トライが必要であった。1桁目を表示→１桁目を消灯→2桁目を表示→2桁目を消灯→・・・・９桁目を表示→９桁目を消灯の繰り返し。（周波数表示は7桁、8桁目は未使用、9桁目にA入力で「a」、B入力で「b」を表示　合計8桁）点灯時間、消灯時間の長さ及びカウンタ部からの割り込みタイミング等の調整が難しい。プログラムを何回も書換えて見やすい時間を設定した。タイムチャート等をきっちり整理すればもう少し計算できるとは思うのだが、VFDのデータシートがない為手探りで調整。

【カウンタ部】

　カウンタ部はAVR（ATmega88P）を使用。基準周波数として秋月で入手した12.8MHzのTCXOを使用。プログラムはO-familyさんの「AVRマイコンによる 周波数カウンターの製作」のキャプチャー機能によるゲート方式カウンタを使わさせていただいた。このカウンタは頗る安定で正確だと思う。

　カウンタ部で計測した周波数データを7桁の文字列に変換し「Shiftout,Shiftin命令」で表示部にデータを送っている。尚、オリジナルに加えゲートタイムを１Sと0.1Sに切り替えられるように変更している。

【入力部】

　入力部はFETとトランジスタの広帯域アンプのあとゲートICを通し74AC390Pで1/10できるようにしている。その後74HC153Pで入力切替を行いAVRに入力している。

　アンプ部はオーソドックスなものであるが、少々非力で入力感度が今一歩である。できれば-20dBm程度の感度としたい。必要であれば、当面は外部に広帯域アンプをつけて使用する。

【ﾌﾟﾘｽｹﾗ部】

　入力部では50MHzがMAXなのでさらにﾌﾟﾘｽｹﾗで1/10し500MHzまでカウントできるようにしている。このときの周波数分解能は100Hｚとなる。

ﾌﾟﾘｽｹﾗICはジャンク測定器に入っていたもの（SP8630B）で600MHzまで使用可能。1/10のﾌﾟﾘｽｹﾗICも最近入手困難なようである。1/16などを使用してカウンタ部のプログラムで調整する方法もある。このあたりはマイコンのなせる技であろう。

【電源部】

　電源部はACDCで100Vを12Vにダウンし、3端子レギュレータでAVR用5V、VFD用にNJM2360ADを使用したDCDCコンバータで、3.3Vと33Vを作っている。このあたりもO-Familyさんのものを参考にさせていただいた。

【性能】

　A入力(1/1) 　　： 1Hz～5MHz　　 分解能　１Hz　　感度-10dBm

　A入力(1/10)　 ：10Hz～50MHz　分解能　10Hz　感度-10dbm（50MHzあたりは0dBm）

　B入力（1/100) ：　　　 ～50MHz　分解能 100Hz　感度　-5dBm

　以上蛍光表示管（VFD）を使用したカウンタの自作記である。これでFRGの修理に進める。いつのことやら。

　参考回路図を掲載しますが、あくまでも参考です。記載ミス等あるかも知れませんがご容赦願います。

　最後にO-Fmamily さんの製作例が大いに参考になりました。AVRに関してはほとんどが網羅されているような気がします。今後も参考にさせていただきたいと思います。

ありがとうございました。

　尚、プログラムは、まだ整理できていないので、整理ができたらポイント部分でも公開したいと思います。