2017年3月22日水曜日

mcHFというQRPトランシーバキット

VN4002正式版の基板発注が済んだところで、以前入手したmcHFというHFオールバンド、マルチモードなQRP SDRトランシーバキットを組み立て、ソフトウエアをインストールし受信動作を確認しました。

mcHFは英国のM0NKA Chrisさんが主導するHFオールバンドのSDRトランシーバプロジェクトです。IC7300のようなダイレクトサンプリングではなく、KX2やKX3に似たシングルコンバージョン後のベースバンド信号をサンプリングしてSTM32F4プロセッサで処理するタイプのSDRトランシーバです。

詳細については、こちらのページをご覧いただきたいですが(英文) 、キットとして頒布を行っています。表面実装部品装着済みのものと、完全バラキット(但しファイナルのMOSFETとスピーカー、ケースなし)の2種類ありますが、当然完全バラキットのほうを選びました(笑)

paypalで支払いましたが送料込みで219.99GBP、日本円で3万ちょっとでした。

重量がかさむのでスピーカは同梱しないのだそうです
1,2週間ほどで到着。中を開けてみると、UI(コントロール部)、RF部の基板と各パートの表面実装部品を収めた袋とそれ以外のパーツを入れた袋が入っていました。当然のことながらマニュアルはなく各袋にパーツリストは入っているのみでした。

パーツの値ごとにひとつずつ収められた袋がたくさん入っていてつくりごたえあります
丁寧な組み立て手順を示した製作マニュアルがありませんので、袋に入っているパーツリストと基板のシルク印刷されたパーツナンバーを照らし合わせて地道に装着していきます。




難関はやはりMPUのSTM32F4とaudio codecのICでしょうか。ランドはハンダレベラー処理を施されているので、フラックス塗布作戦で装着しました。(なかなか起動しなかったので不完全装着かもしれないと思い、念のためハンダ盛り吸い取り線除去してしまいましたが(汗)

UI部にすべてのパーツを装着するまで延べ約8時間ほどかかりました。

日を改めて、RF部に進みました。


整然と並んだBPFのチップパーツとLPFのトロイダルコアが圧巻です
RF部はコイル巻きに手間がかかりますがこちらも地道な作業です。こちらは2日ほどかかりました。

一番失敗したところは基板上の30ピンヘッダ装着方向です。確認を怠りうっかり逆方向に取り付けてしまって1ピンずつ引き抜きモールドに戻して再装着しましたが、パターンが細いためランドが半田ごての熱で取れやすくなってしまいました。そういうわけでここの部分のリペアには時間がかかりました。当時は泣きながら作業していました(笑)。

なんだかんだで組み立てはかなり手ごたえがあり、すべての部品装着にはだいたい1,2週間ほどかかりましたが、ここではまだまだ終わりませんでした。MCUにはソフトウエアが全く入っていないので、自力でインストールしなくてはいけません。

また最初にすべてのパーツを装着してしまいましたが、いろいろバージョンがあったりオプションがあったりで、いくつか部品を外す必要が出てきました。その後はMCUにブートローダとファームウエアをインストールします。

備忘録として具体的に、現在の最新バージョンv0.6では

1.UI基板のR43a R43b (USB関係)、R42 R43(TCXO関連)、R47b R47c R47d(Wifi関連) の0Ωシャントをすべて取り外す。
LCD関係はそのまま(ファームウエアによっては画面が真っ白になったままになるので、DF8OEのファームウエア1.60を導入することが前提(新しい2.0は肝心のDSP関連が作動しないので不可)。)

2.必要なソフトをダウンロードする。
・ブートローダインストール用のDFU UtilityアプリケーションDFuSE 3.0.5(STMicroから WindowsOS用のDFUデバイスドライバも同梱されています)
・ブートローダ mcHF_boot_0.0.0.14のダウンロード
・mcHF firmware upgrade utility mcHFManager v0.1のダウンロード
・mcHF firmware 1.60 のダウンロード

3.ブートローダのインストール
ドキュメントに手順が示されているので詳細は割愛しますが簡単な手順としては、まずもともとROMに内蔵されているDFUモードのブートローダを起動します。P6ジャンパをショートしてUSB経由でPCに接続。BAND+を押しながらPOWERを押し、POWERはそのまま押し続けながらPC側のデバイスドライバがインストールされたことを認識したらBAND+を離します(POWERはインストール済むまで押し続ける)。
ダウンロードしたDfuseDemoを起動させてmcHF_boot_0.0.0.14.dfuファイルを選択して書き込み、完了したらPOWERを離します。これでブートローダインストール完了です。

4.ファームウエアインストール
こんどはPCとUSBで繋いだ状態でBAND-を押しながらPOWERをし押しつづけると、LEDが緑と赤で点滅開始しますのでその時点ですべてのボタンを離します。PCがドライバを検索し始めますがネットからは検出できないので、検索停止するまでしばらく待機します。検索中止したところで、PCのデバイスマネージャを開きmcHFをダブルクリックし手動でドライバをインストールします。対象のディレクトリは、mcHFManager_0.1フォルダにあるdriverフォルダを指定すると自動的にファイルを見つけてインストールしてくれます。
インストールを確認したらmcHFManager.exeを起動して、あらかじめダウンロードしたbootloader.dfu (ver1.6.0)を選択してupdateボタンを押せばファームウエアがインストールされます。

とまぁここまで来るのに1,2日要しました。

で、早速アンテナ繋いで受信を試してみます。

ここまで来るのにかなり悩みました(汗)

実際に触れてみるまではSDR特有のレイテンシが気になっていましたが、なかなかどうして思ったよりレイテンシが少なくて違和感はかなり少ないです。まだ送信部のテストは行っていませんが、実用的な雰囲気を感じます。

確か三菱のMOSFETストックしていたので、送信部に進みたいと思います。

27 件のコメント:

  1. うわぁ,これは,よほどの覚悟とスキルと知識がないと作れませんね.
    さすがです.

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    1. SGHさんこんにちは。

      今回のキットはかなり手ごわかったです。表面実装部品装着済みのキットも用意されて
      いましたが、半分意地でフルキットに挑戦してみました(笑)

      またひとつ経験値が増えました。

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  2. V1.6のファームはボタン操作中にダウンする事があります。ご注意を。
    2.0と2.2では出力設定が変更になったのか?出力が出ません。調査中です。

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    1. 7K3DIWさん、はじめまして。コメントありがとうございます。

      >1.6のファームはボタン操作中にダウンする事が
      いまのところまだその現象に出くわしていませんが、気をつけます。
      ありがとうございます。

      V2.2は出たばかりでこれから試そうと思います。ただV2.0のバイナリを導入した
      ところ、ライブラリを新しくしたためなのかは分かりませんが、送信はおろか受
      信も出来なくなりました。信号処理関係がまったく働いていないようで、CODECの
      制御の不具合なのかMCU自身の処理が働い.ていないのかも・・・自分でコンパイ
      ルするかロジアナで調べるか、フォーラムに投げてみようか等考え中です。

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  3. v2.0、v2.2ではU7にEEPROMを載せないと動作しないようです。

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    1. jk7ikuさん、はじめまして。コメントありがとうございます。

      McHF-GitHubページを見てきましたが、仰るとおりU7の24LC1025(24LC1026?)を装着していないと音が出ないようですね。所有機と同じ現象です。

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  4. Kuniharu Onoさんへ

     私はスキルに自信がなかったので表面実装部品装着済みV0.6を最近入手しました。
     小さなミス、トラブルも有りましたが動作に至りました。しかし、ケースに収めようとしたらLCDの出っ張りで収まりません。あまり考えずにコネクタを取り去りLCDを直付けにすることに。その時にパターンを痛めたらしく表示が・・・。後でMcHF-GitHubを読むと、「直付けはダメ、ヘッダーピンのプラスチックを取り除いてピンを数ミリカットすれば収まる」との注意が有りました。読まなかった事を猛省しております。落ち込んでおりますが、ここが完成品には無い面白さと気を取り直し、他に影響が無いことを祈りながらPCBの修理をと思っております。

     よろしくお願い致します。

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    1. jk7ikuさん、おはようございます。

      このキットの基板の配線パターンは非常に細かくて、スルーホールなパーツは一度装着すると外すのにとても難儀しますね。この記事にも書きましたが、私はRFとUIを繋ぐヘッダピンをうっかり逆方向にハンダ付けしてしまい1ピンずづはずして付け直しましたが、ハンダゴテの熱ですぐにランドやパターンがはがれそうになるため神経を使いました。おかげでつけ直すまで時間がかかってしまいました。

      ケーシングもひと工夫必要ですね。私はフロントパネルをアクリル板で自作しましたが、オリジナルのボタンの短いタクトスイッチは14mm程度の長いものにすべて換装して、LCDもピンを短くしパネル面に合わせるようにしてみました。

      バージョンも0.6とまだまだ開発途上ですし、スプリアスの件などもゆっくり楽しみながら本来の完成まで取り組んでいこうと思っています。

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  5. こんにちは、初めて書き込ませて頂きます。
    mcHFのRF部のT7のトランスを巻こうと思っていますが、PDFファイルの写真付きの巻き方と英文を読んでも巻き方が良く分かりません。
    T5に付いては直ぐに分かったのですが、T7は配線図の一次側が中点タップ付きの其々両側に一回巻き
    二次側は二本を束ねて三回巻いて相対する端末を繋ぐと言う巻き方の様に思われるのですが、巻き方の写真を見ると違う様な気がします。
    もしご存知でしたらこのコメント欄にて教えて頂くか、巻き方の説明サイトをご紹介頂けないでしょうか。
    突然この様なお願いをして申し訳ありません。
    JA6JLZ

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    1. JA6JLZさん、はじめまして。コメントありがとうございます。

      T7は最初私も迷いましたが、ご覧のtransformers_winding.pdfにある巻き方で問題ありません。回路図のほうが間違っています。

      実はこの回路図の巻き方については、pdfファイル内の最後の一文に、mcHF Yahoo support group内のFileセクションにあるKA7OEIサブフォルダ内のmcHF_board_modifications_20150928.pdfを参照せよとあり、ダウンロードするとコアを2つ使ったT7の改造法が記されています。この改造T7の回路(一次側の補償コンデンサは省かれていますが)がなぜかオフィシャルの回路図に書かれているようです。

      もしmcHF Yahoo support groupに参加されているようでしたら(申請すれば参加できます)、このpdfファイルをご参考ください。

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  6. Kuniharu Ono様
    教えて頂きありがとうございます。
    はい、教えて頂いたpdf fileは参照いたしました。
    現在該当するメガネコアを発注していますので、到着次第この方法で作成してみたいと思います。
    蛇足ですが、このヤフーのサポートグループは、以前aprsのラズベリーパイ用のTNCをWから買ったとき設定の仕方が分からず参加して教えて貰ったことが有ります。
    しかしこのYAHOOのサホートグループはメールアドレスがダダ漏れで、その後迷惑メールが一日10件以上くる様に成り迷惑したことが有りました。

    今後ともご指導宜しくお願い致します。

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    1. JA6JLZさんへ

      このsupport groupにはT7改造のほかにもLPF定数の変更による高調波スプリアス改善方法など有用な情報がありますのでご活用ください。

      こちらはひと通り改善の目処が立ちそうなので保証認定を申請しようと思っています。
      免許のあかつきには2way mcHF QSOお願いします。

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  7. Kuniharu Ono様
    こちらこそ宜しくお願いします。
    いつも何か、かにかごそごそと部品を探し出しては眺めて分けの分からない物を作っていますが、完成したものは余りありません・・・
    QSOより作っている方が性に合って居る感じです。
    有難うございましたる。

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  8.  V0.7を購入しましたがソフトウェアで挫折です 睨めっこが続いてます 皆様の情報を見て
    チャレンジします

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    1. JH1IRDさん、コメントありがとうございます。

      V0.7のブートローダとファームウエアでしょうか?V0.6は自力で導入しないと動きませんでしたが、V0.7は一応プログラム済みなので組み立てに間違いなければ起動します。

      組み立てでご不明な点がありましたら分かる範囲でお答えします。

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  9. お騒がせいたしました あっちこっち接続した線を外しスイッチNOで正常画面がでてきました
    語学が乏しく 高齢者にはいい勉強になりました 教えてください 0.7v用ケースが発売になりましたが
    オーダー画面にはありません 注文の方法がわかりましたらご教示ください

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    1. オーダーページにはまだ載っていませんが、本日ホーム http://www.m0nka.co.uk/ に"Case Available"というタイトルの記事が出ましたね。ケース頒布再開するようです。価格は56.85GBP(約8500円)+輸送費12.9GBP(約1930円)だそうです。ChrisもしくはLucyあてにメールを送るとPayPalから請求書が送られるようです。

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  10. 教えてください ケースを頼みたいのですが。ChrisもしくはLucyあてにメールを送るのはどのページからでしょうか よろしくおねがいします

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    1. ケースのみのオーダーは、現在もメールでの対応になっているようですね。

      メールの宛先ですが、V0.7キットのオーダーが完了したあとにmcHF packageという件名でChrisから各オーダー主に直接メールが届いています。そのメールをご確認していただき、送られたメールアドレス宛にケース希望のメールを出してみてはいかがでしょうか?

      Chrisご本人はメールアドレスを何処にも公開されていないようなので、この場での提示は控えさせていただきます。

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  11. 再度フルキットケース付きを注文しました

       JH1IRD

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  12. 度々申し訳ございません。 ケースは到着納めました 画面は正常ですが音がでません 初期設定が必要なのでしょうか v2.5とかソフトウェアが最初に表示されその後一般の画像にはなりました

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  13. 最初の立ち上がりに 次のメッセージがAudiocodec wm8371 NOT delected Boot Delay because of Errors or warningsでます ソフトウェアが完全ではないのですか 

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    1. メッセージの状況からは、ソフトというよりもWM8371というオーディオCODEC ICの不良もしくは装着方向間違い、半田不良を疑います。

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  14. 今回 いろいろありがとうございました お陰様で受信はOKです 送信はいろいろできる範囲でチェックはしてますがどうも難しいようです バラバラで電源いれられず測定がむずかしいです
    MICジャックは3Pのステレオタイプで確認してます

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  15. 続きです PA基板の電圧チェックをしてましたらプリドライブ段の5Vが出ませんでした
    原因はパターンが1部きれてました 何とか修復 tuneボタンでフルパワー約12Wでるようになりました
     しかしmic入力ではパワー出ずさらにしらべています

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  16. 2号機を完成させましたがスペアナ画面にDISABLEDと表示します MENUぼたんで画面をかえてもRITつまみで細かいメニューが出せません 帯域幅のSWがききません 壁につきあたりました ??

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    1. まずUIボードに装着したRITつまみのロータリーエンコーダと帯域幅のSW(はBWボタンのことでしょうか)のハンダ不良を疑います。ハンダ付けが確実になされているかチェックを。

      DISABLEDはScope表示の時ですか?それともWater fall表示の時でしょうか?
      RITつまみが働くようになったとして、"Display Menu"の"Scope 1/Speed"か"Wfall 1/Speed"が"OFF"になっていませんか?もし"OFF"であればRITつまみを回して"1"以上に変更してください。

      それからこのブログコメント欄は当該記事についてのコメントを原則としますので、個々のやり取りにつきましては直接メールでお願いします。

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