Si5351A最後の罠にはまる!?

Silicon Labs社製のSi5351Aはすっかりアマチュア無線自作関連では定番となりました。

マイコンと組み合わせればVFOとして十分実用になるし安価に手に入るため、お手軽な発振器として従来のDDSにとって代わってしまったようです。

自分もVNシリーズの発振源として重宝していますが、そろそろ新しいプロジェクトということで高い周波数の発振テストを行いました。以前50MHz台のテストを行い問題なく設定周波数で発振したのを確認したので今度は144MHz帯を狙いテストしたところ、なぜか90MHz台と設定値と異なる出力周波数でした。

いろいろと設定周波数を変えながら検証していくと、どうやら80MHz以上を設定した場合ダメらしいことが分かりました。

そこで原因を探るべくまずはSi5351Aの設定パラメータの関係と、周波数設定の考え方について以前の記事をみながら再度おさらいすることにしました。

Si5351Aの周波数設定式

１．VCO周波数設定（PLLA, PLLB）

　fvco = fXTAL x (a + b / c)

　　　　a...15～90, b...0～1048575, c...1～1048575, fXTAL = 25MHz or 27MHz

　fvco = 375MHz～900MHz

２．VCO分周設定（MultiSynth0,1,2,...）

　fout = fvco / (d + e / f)

　　　　d...4～900, e...0～1048575, f...1～1048575

３．設定周波数とパラメータ値の関係

	a(16～32(36))	c	d	R
80～180MHz	2F	500000	5	0
40～80MHz	4F	250000	10	0
36～40MHz	8F	125000	20	0
16～36MHz	F	1000000	25	0
8～16MHz	2F	500000	50	0
4～8MHz	4F	250000	100	0
2～4MHz	8F	125000	200	0
1～2MHz	16F	62500	400	0
0.5～1MHz	16F	62500	400	2
0.25～0.5MHz	16F	62500	400	4
0.125～0.25MHz	16F	62500	400	8
62.5～125kHz	16F	62500	400	16
31.25～62.5kHz	16F	62500	400	32
15.625～31.25kHz	16F	62500	400	64
8～15.625kHz	16F	62500	400	128

さてこれらのパラメータの設定値、一見問題なさそうに見えますが、あらためてSi5351Aのレジスタマップ説明書AN619でおそらく最新版Rev.0.7の記述をたどってみると・・・

なんと２．でいうところの d + e / f 値は8以上でないとダメだということです。つまり分周比を整数にするため e / f を０にすると、d値は8以下を設定できないことになります。これは気が付きませんでした。つまりいままでの設定アルゴリズムでは80MHz以上の場合d値が5と設定できない値であったため、期待どおりの周波数が出力されなかったというわけですね。

では80MHz以上設定するにはどうしたらいいでしょうか？

解は下のほうの記述にありました。

 この設定でd値を4とすることによって200MHzまで設定が可能になるということです。

以上を踏まえ改定版設定表を作ってみました。
（追記（2019.11.1）：80MHzから100MHzまでの設定を変更しました）

	a(16～32(36))	c	d	R
100～200MHz※ 80～100MHz	4/25 F 8/25 F	625000 312500	4 8	1 1
40～80MHz	4/10 F	250000	10	1
36～40MHz	8/10 F	125000	20	1
16～36MHz	F	1000000	25	1
8～16MHz	2F	500000	50	1
4～8MHz	4F	250000	100	1
2～4MHz	8F	125000	200	1
1～2MHz	16F	62500	400	1
0.5～1MHz	16F	62500	400	2
0.25～0.5MHz	16F	62500	400	4
0.125～0.25MHz	16F	62500	400	8
62.5～125kHz	16F	62500	400	16
31.25～62.5kHz	16F	62500	400	32
15.625～31.25kHz	16F	62500	400	64
8～15.625kHz	16F	62500	400	128

注：36MHz以上は10Hzステップ

※・・・２．の条件に依らずP1=0, P2=0, P3=1, MSx_INT=1, MSx_DIV4=3に設定

この設定表を基にコードを書き直し実機でテストしてみました。(144.10000MHzに設定）

というわけで、設定どおりの周波数で出力できました。(右上の青い周波数値）

久しぶりの135kHz運用・初めての自宅からのQRV

先日10月20日恒例のオール千葉コンテストが行われたのですけれども、当初千葉県内に移動して運用するつもりでしたが、今月初めに痛めた左肩がまだ完治していなかったため大事をとって断念しました。

このオール千葉コンテスト（略称：千葉コン）は135kHz部門が存在するほぼ唯一のコンテスト（四国のローカルコンテストであったような記憶がありましたが、詳細不明）であり、いまだ数少ないLFerがQRVする機会なのです。

135kHzはいつも車での移動運用だけでしたが、せっかくの機会ですし当時の気候も穏やかでほとんど風もない良いコンディションだったことから、以前から試してみたかった自宅からのQRVにチャレンジしてみました。

エレメントは従来のアルミ線がボロボロになってしまったので、以前購入した超軽量のアンテナ線を使用しました。銅線の撚り線ですが被覆が軽いので全体的に軽量です。
42mほどあるので、垂直エレメントとして12m、容量冠エレメント10m2本を切り出して両端をそれぞれ加工しいつもの135kHz用傘型超短縮エレメントとしました。

ウエダ無線で購入できます。22ｍタイプもあります。

エレメントをいつものSpiderBeam製12ｍグラファイトポールの最先端に括り付け、ポールは屋上の手すりにワイヤでしっかり固定し12ｍ完全に伸ばします。容量冠の2条のエレメントを傘状に展開し固定。垂直エレメントの下端にリニューアルしたヴァリオメータ内蔵のローディングコイルのホット側に接続します。

雲は多かったですがひさびさの気持ち良い天気

手すりにポールを固定　いい感じに展開できました

ローディングコイルは数年前雨に濡れ壊れましたが見事復活させました

問題はアースですが、移動運用では90x60cmのガルバリウム鋼板を10枚地面に敷き詰めて大地と容量結合します。しかし屋上に重たい鋼板を持ち上げるのが難しかったため、だめもとで手すりの根元の接続ボルトにワニ口クリップをかませアースとしてみました。

アースはこのように手すりの取り付けボルトに引っ掛けただけ

こんなアースでしたが測定してみると・・・アンテナ抵抗75Ωと予想より低く、インピーダンス変換トランスですんなりと整合してしまいました。

インピーダンス変換トランスでマッチングOK　コイルのQが高いのできわめて狭帯域

セッティング完了して早速CWの周波数である136.5kHzを受信してみると、強いインバータノイズの中からCW信号が聞こえてきました。

千葉コンに県外局として参加されている7L1RLL局のCQです。50Wでコールしてみましたが応答なくしばらく呼び続けていると、JA1NQI局（茨城県）とJA1HQG/1局（神奈川県）の2局からコールいただきレポート交換しQSOが成立しました！

FT991の直接受信でしたが、インバータノイズが低くなると結構よく受信できるようです。ノイズレベルは高くても受信帯域を絞りDSPをうまく調整すれば多少弱くても何とか取れるレベルでした。

今回は初めての自宅からの135kHzQSOでひさびさにテンションが上がりました。思いのほかアンテナ入力抵抗が低くいつもの移動運用並みに運用ができることが分かり今回のチャレンジは大きな収穫でした。

1.8/1.9MHzもローディングコイルを作製して12mバーチカルアンテナで運用しようと考えています。おそらくSRA以上に飛ぶのではないかと期待していますがはたしてどうなることやら。