2016年5月31日火曜日

7MHzQRP(p)CWトランシーバの構成とIFシフトもどき

トランシーバの構成が固まってきたので、とりあえずのブロックダイヤグラムを。

ハード構成では、受信部はシングルコンバージョンでプリアンプつきのIF3段でミクサと検波はいずれもパッシブDBMとし、AGCはIF2,3段目にかけています。局発とBFOはSi5351Aから各々供給されます。AF段は2SC1815の1段からAGCとSメーター用整流回路、オーディオアンプのPAM8012にそれぞれ接続しています。

オーディオアンプのPAM8012は、秋月で販売しているPAM8012超小型D級アンプモジュールを使っています。従来よく使われていたLM386Nよりもゲインは10dB程度と低いものの、ヒスノイズが少ないことと電源ON時のポップノイズも皆無でとても気に入っています。今後の製作モノにも使っていこうと思っています。安価ですし(笑)
人差し指でも隠れるくらいの小ささ PAM8012 PAモジュール
 Sメーターは整流出力をPICにつなぎAD変換してLCDのバーグラフメーター表示させています。パワーメータや電源電圧表示も追加する予定です。

送信部は、Si5351Aの残りの出力から直接ロジックICの74AC(HC)04のインバーター1回路に接続し、その出力を残りの5回路を並列接続したバッファに接続して出力をMOSFETのBS170のゲートにつなぎ、ドレイン出力に5段のπ型LPFとつなげ送信出力としました。

送信電力はドレイン電圧を変化させることによって1WからQRPpの500mW以下に調整できるようにする予定です。

 ソフト的には、PIC24FV32KA302でI2C経由でSi5351AとLCDを制御、メッセージメモリつきキーヤー内蔵させています。

Si5351Aの各出力周波数の関係は下の図のとおりです。
 訂正:思いっきり図が間違っていました(汗)訂正します。

 送信時はCLK1(TX_freq)のみ出力し、受信時はCLK0(BFO_freq)とCLK2(LO_freq)が出力されます。BFOとLoは独立しているので、供給されるPLLは別々(BFOはPLL Bから、LoはPLL Aから)にしています(同じPLLにすることは可能ですが、レジスタの計算がかなり面倒(分周側で計算しなくてはならないので複雑な上誤差も出る)になると思います)

 さてお気づきかと思いますが、上の図赤文字のIF_freqをシフトさせるとどうなるでしょうか?

そう、いわゆる昔流行った(?)”IFシフト”機能と同等の効果が実現するわけです。

シングルコンバージョンで実現するにはBFO周波数と局発周波数の完全な同期が必要です。普通のVFOやVXOではプリミックスをかけたり複雑になりますが、2つのDDSでお互いソフト的に同期をかけることで直接発振可能ですし、Si5351Aであればデバイス1つで済んでしまうということで制御ソフトに組み込んでみました。


 実際のQSOにどれだけの効果があるのかは分かりませんが。

 最後に失敗の備忘録。

Si5351Aは、出力停止時はデフォルトでHレベルになるのでそのまま送信部へ接続するとファイナルが常時ONになってしまいデバイスが壊れます。気がつくまで数個BS170飛ばしました…

 Si5351Aはパッケージが非常に小さいからなのか、通電中に出力端子を無造作に切り替えたりして負荷が急激に変動したりちょっとした電圧を加えてしまったりするとすぐ故障します。しかもショートモードで故障することがあってシステム全体がダウンしてパニックになります。これでSi5351Aを2個ほど昇天させてしまいました…

 あとは送受切り替え回路と変更申請を~

2 件のコメント:

  1. こんにちは。QRP機製作、大変興味深く読ませて頂いています。

    実は自分もローバンドのQRP-CW機製作に挑戦すべく、キーデバイス…といっても少々古めの部品をかき集めている最中で、DDSを使った「お手軽周波数制御」で作りたいと思っており、バッファ部のロジックICを使う部分など、大変参考になります。
    また、IFシフトについては自分も同じようなアイディアで組み込もうと思っていたところ、その利き具合の動画まで見せて頂き、自分が製作する際にも是非入れたいと思いました。

    そろそろ佳境かと思います。頑張ってくださいね!

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    1. どよよんさん、こんにちは。コメントありがとうございます!

      ロジックICをパラ接続すると出力インピーダンスが下がって、パワーMOSFET駆動に充分使える(低電圧駆動で入力容量がある程度小さめのものになりますが)ようで、結構活用されています。CW用のQRPリグのキットなどにも良く使われていますね。
      パワエレとオーバーラップするところも多いので、本買って実験しながら勉強中です。

      IFシフトはかなり昔に挑戦しましたが、局発に使うちょうど良い周波数の水晶がなかったりして頓挫した記憶があります。今はDDSやこのクロックジェネレータで好きな周波数をお手軽に用意できるので、制御するマイコンの進歩も含め凄くいい時代なんだなーと痛感しています(笑)

      どよよんさんも測定環境がほぼ整ったのではないかと思うので、製作開始をこちらも楽しみにしています。

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