7MHz CW QRP(p)トランシーバ 基板発注しました

ここのところ天候がいまひとつで、まだすっきりした秋晴れが拝めませんね。

でもってようやくトランシーバの基板レイアウトが出来上がりました。

できあがりイメージ　アナログRF部はかなり密な実装になってしまいました

基板はちょっと高めですが、最終試作用ということでP板.comに製造依頼しました。久しぶりの発注ということでレイアウトミス（というほどではないけれど、いくつか問題点指摘され修正しました。ちゃんとレイアウトをチェックしてくれる安心感があるのでその分料金上乗せと考えて納得しています。）を指摘されたので納期がちょっと遅くなってしまいました＾＾；

基板は数セット発注したので、7MHz以外のバンドの試作もしようと考えています。

出力調整は容量の大きい電圧可変レギュレータで小型のものが見つからなかったので、今回は実装しませんでした。QRPpにしたい場合はBS170を1本にしてインピーダンス変換トランスを1:4変換から1:1に変更すればOKでしょう。

10月初旬に出来上がるそうなので、届いたら早速1台組むつもりです。

AGC回路を考える（決定版？？）追記あり

7MHzQRPCWトランシーバの基板パターンレイアウトをぼちぼち描いている途中ですが、試作機でワッチしているとAGCの効きは十分なものの、やはり立ち上がりが一歩遅くて信号の最初一瞬音が大きくなってしまいます。

AGC電圧はAF信号を整流した電圧をオペアンプの差動増幅器を通して作り出していますが、周波数が低くまたダイオードを使った半波整流のため平滑コンデンサがある程度大きくなり、立ち上がりが遅れてしまうため特に強信号時にワンテンポAGCの効きが遅れるようです。

なんとかファーストアタック・スローリリースなAGCに近づけたいといろいろ模索してみました。

辿りついたのはオペアンプで構成する理想ダイオードによる絶対値回路でした。

採用した絶対値回路はいろいろとある中で、比較的部品点数が少なくてそこそこの精度が出せる回路としました。

2つのオペアンプ間にぶら下がるコンデンサがミソ

回路的には反転増幅型の理想ダイオードに続いてボルテージフォロワが繋がっていて正電圧領域を出力に繋げる抵抗、2つオペアンプ間に接続するコンデンサで構成されています。

1N4148に並列に接続する33pFは負電圧領域に切り替わった際に生じるリンギング抑制目的です。

でもって早速ブレッドボードで組み上げて実験です。

このくらいの回路なら数分で組み上げ　BBはホント便利ですねぇ

iPhoneのアプリで生成した500Hz正弦波を入力して入力波形とともにオシロで同時観測。
（このときオペアンプ間のコンデンサは外しています）

赤いラインが入力波形　黄色が出力波形

特に高精度抵抗は使用しませんでしたが、出力は見た目綺麗な全波整流波形です。

このくらいの周波数なら問題はなさそうです。しかし、時間軸を拡大してみると・・・

入力が負電圧に切り替わる部分の拡大図

入力が負電圧領域に切り替わった瞬間ある時間まで出力が０になっています。それでもって入力周波数を上げると

8KHz正弦波入力時　遅れがさらに目立ってきます

このように遅れが目立つようになってきます。使用しているスイッチングダイオードの応答かオペアンプ自体の特性が原因かどうかまだ切り分けしていませんが、この全波整流回路では使用できる周波数がかなり限られそうです。

ただCWでは扱うAF信号は2kHz程度までで良いと思うので、これで十分かもしれません。

さて、次に入力周波数を500Hzに戻しオペアンプ間のコンデンサを接続して入力信号を断続的にオンオフして観察しました。

1μF時　立ち上がりは鋭く立ち下がりはなだらかです

10μF時　立ち上がりの遅れはあまり見られずより立下りがなだらかに

オシロで見る限りでは結構期待できそうな波形になりました。

なぜこのように立ち上がりが鋭く立下りがなだらかになるのかは説明するのが難しいですが、オペアンプの理想ダイオードに使用している2つのダイオードの役割が大きいかもしれません。

試作機ではオペアンプ2個分使っているのでもう2つ用意しなくてはならず実装は難しいので、作成中の基板に実装してテストしようと思います。

追記：
LM358とは別のオペアンプNJM7032Dを手持ちで見つけたので、LM358を換装して8kHzの正弦波を入力して出力波形を観察してみました。

NJM7032D換装後の8kHz正弦波入力・絶対値回路出力波形

NJM7032Dは、単電源動作可能な出力レールトゥレールなオペアンプで5Vの単電源でも十分動作可能です。

出力波形はLM358と比較して立ち上がりの遅れが短くなっています。

なお、出力波形の遅れは回路に使った抵抗とオシロスコープのプローブ線によって信号遅延が起こった結果でした。信号源に直接繋ぐプローブと100kΩ抵抗をシリーズに別なプローブに接続して観察すると同程度の遅延が見られ、測定系による影響と判断しました。

ハムフェア2016参加記

さて、先日20日と21日に開催されました、ハムフェア2016に参加してきました。

天気は不安定でしたが、両日とも何とか雨に濡れずにすみました。（初日は時々激しい雨が降ったようですが）

昨年と同様に関係する2つのブースでお手伝い（というか突っ立ってるだけ＾＾；）したわけですが、初日は全日本長中波倶楽部ブースでした。

リッツ線で巻いたローディングコイルがまぶしい

 今回は最初に製作した136kHz用ローディングコイルVARIOMETER１号と絶縁型インピーダンス変換トランスに136kHzのアンテナについてのまとめを添えて展示させていただきました。

一番手前が最初に製作したコイル。2日目の終わりに5エリアの方にお譲りしました

まぁいつものことですが、来所された方々はみなさん決まって『こんなにコイルを巻くのはとても・・・』と仰っておりました。リッツ線自体も比較的入手困難なこともあって展示を見てやってみよう！というチャレンジャーな方はほとんどいらっしゃらなくてちょっと残念に思いました。

自分もリッツ線で巻いたコイルを現用としていますが、最初はホームセンターで見つけた適当な大きさの円筒形のゴミ箱にごく普通のエナメル線をただ巻いたものでした（バリオメータコイルを追加内蔵しましたが）。これでも十分実用になるし、そこから次に進めるようにすれがそれほど敷居は高くないはず・・・ということをもう少し知ってもらって136kHzの運用にも興味をもっていただきたかったです。次回の機会があればそういった取っ掛かりをつかめるような何かをまた考えたいです。

そうこうしているうちに、元ローカルのどよよんさんがブースまでお越しいただきご挨拶＆近況など短い時間でしたがお話できました。そろそろ大物に取り掛かっていただけるように念を押しておきました（笑）

というわけでまぁ今回は反省が多かったわけですが無事に1日目終了、その後は別の会のため早々に引き上げ翌日2日目に臨みました。

2日目はメモリーキーヤーKeyer Mini-V2 Revision2の完成版を販売していただいている韓国のBasicomm社さんのブースにお邪魔しました。

同社はタッチパドルをworldwideに展開していて、ここ1年ほどで日本にも少しずつ認知されているようです。興味を持ってくださる方が昨年よりも多いような印象で、ハムフェアディスカウントで安価になったタッチキーヤーが飛ぶように売れておりました。また、高耐圧のバランもそこそこ売れておりました。

昼食で中座して戻る前に、ちょっとだけ自作品コンテスト作品を見に行きました。

皆さん完成度高いのは当たり前として、どの作品も思ったより小型に仕上げられていて感心しきりでした。自分も小型にまとめたつもりでしたが、受賞作品を見ているとまだまだだなーと。

そんなこんなで楽しい時間はあっという間に過ぎ16時閉会、撤収作業となりました。

夏の終わりといった感じですね

 撤収後は、Basicommのみなさんと夕食をとり帰宅となりました。

さて今年の戦利品はただひとつ。

 なんかハムフェアの数日前にマイナーチェンジアナウンスされたようですけど。

AGC再検討とハムフェア2016

8月はいろいろと行事が重なっていたためQRPトランシーバーの調整が滞っていましたが、ようやく落ち着いてきたのと変更申請がおりてQRVが可能になったため、基板を起こすべく回路の再検討を始めました。

免許がおりたので数局QSOしました

受信部のAGC周りは、AF出力を整流して汎用オペアンプによる反転増幅回路でプリアンプ段、IF2段の3SK294の第2ゲートにかけるAGC電圧を生成していますが、やはりアタックが遅く時定数を色々替えようとしてもなんだかしっくり来ません。
そこでAGC信号をオシロスコープで観察すると、なんと無信号時約600kHzで発振していました。反転増幅回路でも発振しやすいことは承知していましたが、実際プローブをあてないと分かりませんでした。

そこで、フィードバック抵抗と並列に0.01μFのコンデンサを挿入しLPFを構成することで異常発振は停止しました。

 試作機では無信号時FETの第2ゲートの電圧が2.15Vになるようにオペアンプの＋入力電圧を設定し、AF信号を整流した電圧をオペアンプのー入力につなげることによってAGC出力電圧を変化させてFETの利得を調整させていますが、信号がいくら大きくても1.3V以下に下がらず頭打ちになっていました。これは使用したオペアンプ自体の特性なのか、もしかしたら入出力レールトゥレールなオペアンプを使用しなくてはいけないのかもしれません。現在手持ちにないのでどこかで入手してテストが必要そうです。

さらにAF信号を整流しているので平滑コンデンサの容量が大きくなり、AGCが十分かかるまでのタイムラグが気になります。 いっそのことIF信号を引っ張ってきたほうが良いかもしれません。

というわけで、基板を起こすにはまだまだAGC周りなどの改善が必要そうです。

閑話休題。

ところで、明日から2日間東京ビッグサイトでハムフェアが開催されます。

2日間とも足を運ぶ予定ですが、明日は全日本長中波倶楽部（J-09）のブースでお手伝い（136kHzアンテナ用バリオメータ内蔵のローディングコイルと絶縁型インピーダンスマッチングトランスを展示予定）と翌日はBasicommハムクラブ（C-002）ブースでお手伝いします。

今回準備の関係でKeyer Mini-V2 Revision2キットの頒布はありませんが、各ブースにぜひ足を運んでみてください。

QRP(p)CWトランシーバ手直しと2バンド化への準備

当初受信部の局発周波数を3MHz台（7MHｚ-4MHz）としていましたが、アンテナをつながない状態で受信してみると受信スプリアスがところどころ聞こえていて、特に7.000MHz近辺ではSが振るほど強めだったのが気になっていました。アンテナをつなぐとこれらのスプリアス信号はほとんど目立たなくなりましたが、CWバンドで聞こえてくるのはあまりいただけません。おそらく局発の周波数が低いためその高調波が少なくとも影響しているのではないかと思われます。（JF1OZL 砂村OMの記事から・・・OMのサイトは本に載っていない自作の勘所など非常に有用な記事が詰まっています。多謝。）

そこで、Si5351Aの周波数設定を1～36MHzまで可能したプログラムを組み込んだファームウエアを使い局発周波数を11MHz台と高い周波数に変更し、それに伴い局発出力側のLPF定数を変更しました。

結果は上々で、CWバンド内の受信スプリアスは7.000MHｚ付近を含め聞こえなくなりました。（バンド外ではいくつか聞こえますが、ぐっと減りました）

そのほかAF出力とサイドトーン出力を直接ミックスせずPAM8012の差動入力に各々独立して接続することで、2つのAF出力の相互干渉（ボリウムを最大近くに上げるとサイドトーン出力のLPFがAF出力に影響する）をなくしました。これはLM386にも使えそうですね。

というわけで現在も色々と少しずつ手直しをしておりますが、なんとなくモノバンドのままではもったいないというかちょっと色気を出して10MHzバンドにも対応できないかと思い始めました。

ハードウエアの改造はちょっと大変なのでまずはファームウエア対応を考えてみました。

対応といってもプログラム内の目的周波数変数（TX_freq）に10MHz台を代入するだけなのですが（笑）、とりあえず表示関係を調整してこんな感じになりました。

10MHz台になると桁が溢れてしまうのでMHzのドットがなくなります

 10MHz台までのソフトウエア対応はとりあえずうまくいきましたが、そのままですと送信しても7次チェビシェフLPFの効果でほとんど出力が出ません（実測10ｍW程度）し受信も出来ません。ただしLPFにはいる前の1:4インピーダンス変換トランス直後の10MHz送信出力波形をオシロスコープで観察すると9V入力で3W以上出力されており、LPFの定数を調整するだけで3W程度出てきそうです。

また、もともとスペアナで観察した7MHzでの送信波2次高調波のレベルが幸いにもかなり抑えられており、LPFの遮断周波数を11MHzあたりに設定して再設計すればLPFは共通にしてもいけるかもしれません。

受信部も同調コイルを7～10MHzのやや広範囲なBPFに変更することにより切り替えなしで済むような構成を考えてみたいと思います。

運用目指して変更申請中ですが、JARDの保証認定が無事おりて現在電子申請Liteで申請しステータスが申請中になりました。週明けくらいには審査終了し、晴れて自作機QSOデビューしたいと思っています。