ALL BAND TRANSCEIVER (3)

 ALL BAND TRANSCEIVER (3)

送信部

❶ マイクアンプ  

  マイクアンプは、コンプレッサーTA2011SとOPAMP（LM741）を切り替えるようになっている。またＳＳＢ送信試験用に1kHz発振回路を組み込んでいる。これで口笛による調整から解放される。この3回路をOPAMP(NJM7043)でミキシングしSSBはPSN回路に、FMはFMキャリア回路に送っている。

 

❷ AF-PSN回路　

以前blogに掲載した50MHzPSN送信機と同様の回路で dsPIC33FJ64GP802を使用し位相のずれたAFを作っている。このdsPICのソフトはTJ-Labの上保さんの作成されたものであるが、非常に優秀である。

 

❸ 直交変調器

　これも50MHzPSN送信機と同様MAX2452を使用している。特に調整回路がないのでキャリアバランス等の調整は行っていない。AFレベルを調整しても効果がなかった。何とか40dB程度である。他にも直交変調器のICはあるようだが、ほとんどがGHz用であり、HFに使えそうなものは見つからない。またDBMやスイッチを使ってディスクリートで組むこともできるが、回路規模が大きくなってしまう。その点MAX2452は外付け部品もなく簡単である。また運用してモニターしいただいているが、おおむね音質はよく、キャリア、逆サイド等は認められないとの評価をいただいている。この直交変調器にSi5351によるVFOを直接入力している。このVFOの周波数は運用周波数の2倍を入力している。50MHzであれば100MHzとなる。これで全バンド ダイレクトにSSBができる。

 

❹ 前置増幅器 

MAX2452の出力は非常に小さいのでMMIC(MSA-0886)で25dB程度増幅している。

❺BPF

直交変調器で出来たSSB信号をBPFを通すことによりスプリアスを除去させている。BPFは「トロイダル・コア活用百科」の２ポールBPFを使用した。

 ❻前置増幅器

　目的出力を得るにはまだ低いので再度MMIC(MSA-0886)で再度25B程度増幅する。オールバンドにはMMICが得意だ。

 

❼プリアンプ　

ファイナルをドライブするため100mW程度に増幅する必要がある。三菱の高周波パワーFETRD00HHS1を使用している。アイドリングは50mA

❽パワーアンプ

RD16HHF1プッシュプル。出力は10W以下なので十分すぎるが、全バンド安定して増幅するために採用した。ドライブレベルを調整し概ねMAX 8W 程度の出力としている。バンド差が大きく出てくるかと思ったが、意外にそろっている。

❾LPF

λ/4 5次LPFで「トロイダル・コア活用百科」を基本として設計している。

❿FMキャリア水晶発振器

ジャンク水晶67.18235MHzを基本波発振させ3逓倍し67MHz台としている。これにバリアブルキャパシタダイオードにマイクアンプからのAF信号でFM変調を行っている。オーバートーン発振ではほとんど変調がかからないので注意。

⓫FM用ミクサー

⓫の水晶発振信号とVFOを混合し目的のFM信号としている。以降はSSBと教養である。

⓬オシレータ回路

今回周波数の安定度、正確性を確保するためにオシレーター回路に拘った。必要とする周波数は、70.455MHzの第一中間周波数を455kHzに落とす70MHz、455kHz前後のSSBキャリア信号及びVFOである。

　70MHzｈＤＤＳAD9851を使用している。このDDSクロックは10MHzのTCXOを基準としてVCXO30MHzを PLLを組み安定化し供給している。またVFO(Si5351）用のクロック25MHzも30MHzクロックのAD9851で作っている。455kHzキャリアは10MHz基準のAD9850から作り出している。これらはすべて固定周波数なのでArduino-nanoを使用しコントロールしている。10MHzは外部からGPS基準信号等が入力できるようにしている。詳細は下部回路図を参照願いたい。こだわりのOSCである。

⓬VFOコントローラー

　今回はマルチバンドトランシーバーなので以前blogに掲載したタッチパネル付きVFOコントローラーを基本として採用している。ただこのトランシーバー用にカスタマイズしている。

　コントローラーにはAruino-Dueで、メモリー容量、スピード、I/O数等十分な性能がある。難点はどうしても大きいことであろう。特徴としてtっちパネルを採用し、多機能でありながら機械的スイッチの数を大幅に減らすことが可能となった。

⓭CATコントロール

Arduino-DueはUSBを2回路積んでいる。1個はプログラミング用、もう一つは外部機器との通信に使用できる。これを利用しパソコンと接続し「Turbo HAMログ」でデータ入力時に周波数を自動的に表示できるようにした。基本的な通信g理解できたので、トランシーバーを外部からコントロールできるようにすることも可能である。今後発展させていきたい。

　以上オールバンドトランシーバーの概要です。詳細については 省略させていただきます。

DE　JA2NKD

 

　

ALL BAND TRANSCEIVER（2）

 Appearance(front)

Do you notice anything when you look at the appearance?
Most frequency knobs such as transceivers made by manufacturers are attached to the right side. My transceiver is on the left. Because I'm left-handed.

Frequency nob    Rotary encoder 100als/r

Switches

    Lock      Frequency lock

    Turbo    Multiplies the frequency step by 10.

    ATT       Preamplifier Off

    AGC      Slow/Fast

    Tune     Test transmission (1kHz modulation)

    COMP    Compressor ON/OFF

Volume

    AFGAIN    Audio Gain

    SQL         FM Squelch

    MIC         Mic gain

    CLAR       Clarifier(rit)  Rotary encoder 25pls/r

LCD             3.2inch TFT-LCD with touch-panel

                   driver ILI9340 320x240

 Appearance(back)

ANT-1    2 Antenna connector

ANT-2   Can be selected for each band

TRV      To transverter

IF         IF OUT(Not use)

10MHz IN    External reference frequency input（10MHz）

USB-U        Arduino Due USB (nativ port)  for CAT control

USB-P        Arduino Due USB (proglaming port)

AUX           External modulation　Input

REC            Audio Output

KEY            CW KEY

SPEAKER    AF 8 ohm 2W

Circuit overview

The receiver is a double super heterodyne with a first IF 70.455MHz and a second IF 455kHz. The filter is a Collins mechanical filter 

     (SSB 2.4kHz, CW 500Hz, AM 6kHz).

The transmitter is a PSN direct transmitter using dsPIC and MAX2452.

The VFO controller used Aruino-Due & 3.2inch TFT-LCD with touch panel.

The following explanations will be written in Japanese. 

My English is poor. Sorry.

受信部

① BPF＆LPF

ALL-BANDとなると各種フィルターがバンド毎に必要になり、製作が大変である。幸いオークションでICOM IC730のRF基板ジャンクを入手し流用した。この基板は1.9-28MHzの9バンドなので、50MHzBPFとゼネラルカバー受信（0-60MHz)用のLPFを自作し追加した。 

 

② RF amp

2SC1426を使用したNFBアンプで凡そ10dB程度増幅する。2SC1426は50mAバイアス電流を流しIP3を改善するようにしている。パネルにあるスイッチでON/OFFができるようにしている 。

 

③ 1st Mixer

このMixerでVFOと混合し第一中間周波数70.455MHzに変換している。 

MixerにはSL6440CというICを使用した。このICはIP3が高く、尚且つ変換ゲインがあるという優れものである。難点としてはSNが少し悪いことと、電流が50mA程度流れる。HF固定機で使う分には問題ない。VFO入力は結構クリティカルで大きすぎると極端に歪み始める。-10ｄBm - 0dBm当たりで調整が必要。スペクトラムアナライザーがあると簡単に調整できる。

④ MCF(70.455kHz)

第一中間周波数70.455kHzのフィルターで、帯域幅は15kHzである。オークションで入手。この谷も45MHzあたりのフィルターも時々見かける。2素子1組のものである。

⑤ Post Amp

Mixer後１段軽く増幅している。使用した素子は3SK291デュアルゲートFETである。回路はごく普通の回路。（回路図省略）

⑥ 2nd Mixer

uPC1037Hを使用したダブルバランスドMixer。外付け部品が少なく扱いやすい。最近秋月で互換性のある日本無線のNJM2594が入手できる。70.455MHzに70MHzを注入し一気に455kHzに変換する。FT-900でも同じ周波数構成を行っている。 

 

⑦ Collins Filter

今回の目的である「いつかはコリンズ」フィルター

SSB用    2.4kHz    562-8694-010 

CW用     500Hz      562-8693-010 

AM用    6kHz        562-8695-010 

クリスタルフィルターに比べてスカート特性等は非常に綺麗である。切れ音質ともにさすがコリンズと思えた。気のせいであろうか?（AM用フィルターの特性を以下に示す）

 

Colins Filter 6kHz

⑧IF Amp 

IFAmpはAD603 2段増幅で80dB増幅とした。回路はJA9TTTさんの記事等を参考にしている。非常に安定してうまく動作している。AGC等は周波数の違いもあることからカットアンドトライで決めた。

 

⑨ SSB,CW Detector 

　検波回路には2ndMixerと同じuPC1037Hを使用。キャリア周波数はDDSで作成しモードで変更するようにしている。

 

⑩ FM IF

DET FMIF増幅と検波は定番のMC3361を使用。周波数変換部を使用せず、中間周波455kHzをFM用フィルタ（CFWLB455F　+-6kHz）を通してMC3361に入力している 

 

⑪AF Amp

AFアンプはOPアンプで増幅したのちuPC575C2という一昔前のメーカーリグに多用されていたICを使用。LM386と比べると2Wで余裕があり、音質もいい。

TO be continued

 

 

 

 

    

       

ALL BAND TRANSCEIVER（１）

 Nowadays, SDR is the mainstream.

But I like analog systems. Since I first started amateur radio 50 years ago, I've always wanted "Collins". Recently, the "Collins Filter" has finally been discontinued.

Covid-19 occurred two years ago, and from last year, "Stay home" began to be shouted. This allows you to spend a lot of time on homebrew. On this occasion, I decided to make a transceiver using the "Collins filter" that I had longed for for many years.

For VFO, I used the touch panel type VFO controller that I posted on my blog before.

It was finally completed two years after it started. But the pandemic has not yet converged.

Specifications

Receiver
Circuit Type                    SSB/CW/FM/AM: Double conversion  Super heterodyne
Sensitivity                      SSB:2.4kHz CW:500Hz FM:12kHz AM:6kHz

Intermediate frequency  1st:70.455MHz,2nd:455kHz
Frequency range            Ham band (1.9,3.5,7,10.14,18,21,24,28,50)
                                    General (0-60MHz Receive only)
Audio Output                 2W into 8 Ohms

Transmitter

Modulation types            SSB(J3E),FM(F3E),CW

Power Output                5-8W

FM Deviation                 ±5kHz

Microphone Impedance  600 Ohms

Others

Power Consumption       Rx 1.0A    Tx 3.7A  (Maximum)

Supply Voltage              13.8V

Dimensions                   W:430mm  H:100mm  D:450mm

VFO                             Si5351 PLL

Controller                    Arduino Due

LCD                            3.2inch TFT with Touch Panel

Internal View

Block diagram

Video(YouTube)    https://youtu.be/toFvZ_4qtKs

I will upload the commentary to the blog little by little in the future.

DE JA2NKD

 

Auto antenna tuner "AT-100"

コロナ自粛中にebayでポチッ　Auto antenna tuner "AT-100" 

非常に小型で1.8MHz-50MHz、100wまで使用できるとのことである。

基本開発はN7DDC　OM。例によって中国製のキットとして販売されている。

キットには0.96inchOLED付き。

【製作】

部品の確認（上の写真を参考に）

小さい部品からはんだ付けをしていく。製作のマニュアルは見つからなかったので回路図とプリント基板のシルク印刷を頼りに取り付けていく。

一部ミスプリントもあるが、回路図とシルクで判断。（回路図にもミスがある）

空芯コイルは直径4㎜と6㎜であるが、ドリルの刃を利用すると綺麗に巻ける。（巻き数は回路図にある）

信号回路につながるコンデンサーは一応高耐圧と思われるものがすでに基板にはんだ付けされている。制御用PICマイコンもはんだ付けされている。

製作はそれほど難しくないと思う。

ただ、オプションのスイッチ（バイパスSWとオートSW)は端子に出されておらず、基板から直に線をはんだ付けする必要がある。（下の写真参照）

OELDの配線は下の回路図を参照

ケースに入れて完成

【動作試験】

　まだあまり試験していないが、

　電源を入れるとOLEDに表示が出る。Power,SWR、L,C表示される。

送信を行うとリレーが動作し、整合が始まる。

　スイッチはBYPASS（チューナー無し）AUTO（自動）TUNE（設定がリセットされる）

結果は、そこそこの整合。どうしても簡易回路であり、コイル、コンデンサーの設定が7段しかないので粗い。SWR<2であればOKという感じである。そのため整合範囲も狭いと思われる。π型にはかなわない。

　回路は送信機にコイルが直列接続され、アンテナ側にコンデンサーが並列に接続される。

ローコストなので致し方ない。

　また、出力、反射等のレベル調整がないので、正確さは不明。一応手持ちのSWR計でみて下がることは確認できた。もう少し実験をする必要がある。尚、動作させるには最低5W以上が必要である。

　マイクロコントローラーが私の苦手なPICなので、今のところ改良もできない。

機会があれば、もう少し実験してその結果でも報告できればと思う。

　まあ、この価格でこのようなキットが出てきたことに驚きである。N7DDCに感謝。

73's  de JA2NKD

Attention about Rotary encoder library

 Recently, there was a inquiry that the rotary encoder did not work in the sketch of arduino.

Upon investigation, I found that the library of rotary encoders I'm using has been updated. For the new library, you need to add the instructions(r.begin();) as follows:

void setup() {      r.begin();     PCICR |= (1 << PCIE2);     PCMSK2 |= (1 << PCINT18) | (1 << PCINT19);                                                                                     sei(); }

No error will be issued without this command, but it will not work.

It may need to be changed depending on the library you are using.

If that doesn't work, try this change.

Let's enjoy homebrew.

73's      de JA2NKD    Ryuu

TRIO TR-5000 External VFO

 ※ 2020.08.30 Corrected the schematic

TRIO(KENWOOD)TR-5000  1968年販売開始されたAM,FMトランシーバー。OMならご存じではなかろうか。

受信はVFO,送信はクリスタルというスタイル。当時はこれでも結構QSOができた時代である。最近ではクリスタルの特注も難しい（特にHC-6Uタイプは)。

SDRが主流となってきた昨今いまさらAM,FMとも思うが、ノスタルジアだろうかAM通信もまだまだ愛好家が頑張っています。SDRではだれが作っても同じ性能のものになってしまいます。アナログ機器は作り手によって性能が大きく変わる。そこが楽しい。

　そんなことで、今回物置からTR-5000を引っ張り出し、外部VFOを製作しました。

ただの外部VFOでは面白くないので、周波数表示と送受信トランシーブVFOとした。

【構想】

・できるだけ本体は改造しない。

・トランシーブ操作

・周波数表示

・Arduino nano

・Si5351

【回路】

　受信用VFOの出力コイル2次側からFET(2SK241)ソースフォロワーで取り出す。出力は-25dBmくらいなので、MMIC（SGA-6386）で0dBm程度まで増幅する。これをさらに増幅、波形成型し74HC90で1/10に分周しArduinoによる周波数カウンターに入力する。

　カウンターの入力回路はJE1UCI冨川OMがICOM　BEACONエレクトロニクス工作室No.134で発表されている回路を使用させていただいた。この回路は感度もいい。調整は2SC1815のコレクタ電圧を2.5Vにする。

　Arduinoに入力された信号はゲートタイム1秒でカウントし、LCDに表示する。また送信時（PTT ON)にカウントした周波数から送信周波数を計算し、Si5351PLLで送信出力を生成し外部VFO入力（外部クリスタル）に出力する。例えば

受信周波数　50.600.000の場合　VFO＝50.6-41.58＋1.65＝10.67MHz

カウンタ入力＝10.67/10＝1.067MHz

なので表示数は（1.067*10）+39.93000=50.600MHzとなる。

送信周波数は24逓倍なので　50.6/24＝2.108333MHzとなる。（Si5351出力）

　これで受信周波数によるトランシーブ操作VFOとなる。

　一つ問題がある。Arduinoの基準クロックは16MHzであるが、正確ではない。またSi5351の基準クリスタル25MHzも正確ではない。そこで、この補正を行うため、ロータリーエンコーダーを使いキャリブレーションできるようにしてる。

　操作は、運用周波数を受信し、CALスイッチをONにし、エンコーダーでメーターの振れが最大になるようエンコーダーを回す。これで送受信が一致して運用できる。電源を入れて1回操作をすれば大きくずれることはない。AM,FMなので問題ない。

　また、プログラムの中でカウンタの補正も行っている。既知の周波数を入力し表示周波数を見る。この比率で補正計算を行っている。

　例えば正確な10MHzを入力し10.00500MHzとなったら、計数0.9995を補正値とする。

　古い機器を再生させようと思っているOM諸氏の参考になれば幸い。

Arduino Sketch & Schematics(tr5000_counter.zip)　Download

73's