nobcha23のエアバンド受信機自作ブログ DIY airband receiver BLOG

エアバンドレシーバーキットの組み立て、改造を手掛けます Assemble and remodel Chinese airband receiver kit

自作エアバンド受信機(一号機)の作り方、まとめ方紹介(その1)

アマゾンなどでエアバンド受信機キットを買って、はんだ付け組立、使われている方は多いと思います。そして、作って、動かしてみたが、いまいちと思って、ジャンク箱入りさせてませんか。

お手頃ですが、はんだ付け後の調整などにはちょっと手間がかかるキットです。組み立てただけでおいておかず、さらにもうひと手間かけ、デジタルVFO局発にすると市販のエアバンドレシーバーに負けない受信機に変身します。

一号機

ここでは一号機と名付けて使っている、受信機の組み立て、改造、改良点についてまとめましたので、紹介します。この取り組みでははんだ付け、無線の知識、Arduinoのスケッチ開発、アルミケース加工などの技術が必要になります。

今までも何度か各部ごとに解説しています。最近この受信機(一号機)に最新自作版R909-DSPの制御スケッチを移植しましたので、心覚えに情報を整理することにしました。

まず、この受信機の組み立てとまとめ方アプローチですが、次のようなステップになります。

1.まずはアマゾンやアリエクスプレスからキットを買って組み立てる。

 

 

2.デジタル局発部として、Arduino、デジタル局発、基板接続回路、表示部が載ったR909-Panel基板と名付けた基板を組み立てる。

R909-Panel基板

3.外部局発取り込み、LM386MUTE改善、AGC取り出しなどの改造を行う。

4.アルミケースを加工し、スイッチやLCDを取り付ける。

5.ラジオ部基板、PANEL基板、Si5351aモジュール、LCD,スイッチを組付け配線する。

6.Arduino IDEArduino pro miniあるいはATmega328Pにスケッチを書き込む。

 

以上の作業の参考になる説明書類ですが、次のように用意されています。

 

概要説明

chitose6thplant.web.fc2.com

組立マニュアル

http://chitose6thplant.web.fc2.com/AB/manual_3.pdf


スケルチ改造

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局発の外部から取り込むための改造回路図

個別「20180602213306」の写真、画像 - nobcha23's fotolife

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アルミケース(タカチYM-180)に収容

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スケッチ製作の一例

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最新版スケッチ (希望あれば提供)

 

R909-Panelの情報(ガーバー、組立)Debug Panel PCBが該当

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R909-Panel基板適用説明

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現有自作エアバンド受信機色々

今まで航空無線受信機キット組み立て改造したり、自作で設計製作したりで5台まとめてきました。運用可能なのはそのうち4台です。

 

現用4台ですが、上からR909-DSP-1、R80/V6.0、R909、CN-AB-Radio_No3です。

自作エアバンド受信機色々

 

1. 一番初め、取っ掛かりに作った受信機キット改造機を便宜上一号機と呼んでいます。写真では一番下のCN-AB-KIT_remoddeledと書いてあるものです。この受信機は中国通販(套件之家製造)で買ったSA-602+MC1350+LM386構成のアナログ自励発振器モデルをベースにしています。そして、Arduino制御のSi5351a仕様局発などの追加改造したものです。表示はSC1602Bの16文字×2行です。Arduino UNOとユニバーサル基板でまとめたものがCN-AB-Radio_No1ですが、今はR909-DSPのPANEL部を移植しCN-AB-Radio_No3になっています。

 

2. 二号機は項番1と同じ回路構成ですが、表示はOLED32x128です。現在OLEDが壊れています。一号機はエナメル線コイルのフィルターだったのですが、この基板はPCBパターンのフロントエンドで、フィルター特性が悪くて実用的に使えません。

 

3. 3番目に手掛けたのはR80キット機です。NE602+MC3361+TA7630+LM386構成で局発はPICマイコン制御のSi5351aです。この受信機はキット組み立て、スケルチを少し改造しただけです。表示は7セグメントLED4桁。199.9MHzと言う設定表示モードと、RE-SWを押すとx99.99MHz(xは表示しない)と言うモードになります。

 

4. 4番目はJasonKitsのR909です。TA2003+TA2003+LM386構成で局発はArduino制御のSi5351aです。組立後回路不具合点をアドバイスし、二号機スケッチを移植するのを動かすお手伝いをしました。エアバンドとFM放送が受信できます。LCD表示1602A。(OLED表示版改造もやっています。)

 

5. 5番目は回路設計から基板パターン設計、スケッチ作成、はんだ付け組立、ケース入れまでDIYしたものです。TA2003+Si4732+LM386構成で局発はArduino制御のSi5351aです。PU2CLRのライブラリーを使っています。表示はOLEDの64x128。


項番3のR80を除き、Arduinoで制御スケッチを自作したので、操作性は大体共通です。REスイッチクリックでファンクション選択モード、該当モード、書込みモードに切り替わります。ロータリーエンコーダーはパラメータ値のインクレメントデクレメント、ファンクションのルーレット表示選択です。

 

www.youtube.com

Si5351aの25MHz微調整セッティング機能とか、8.333MHzステップ機能はまだ一部にだけ搭載。

チャンネル記憶メモリーは50チャンネル。

 

一号機、二号機、R80などのキットはアマゾンやアリエクスプレスで買えますが、製造は套件之家と言うメーカーです。また一号機、二号機の原本とみられる受信機は1994年にAviaRxと言う名前で次のように雑誌上に公表されています。

"Electronics Hobbyist Handbook", Spring 1994. Copyright © Fred Blechman and Gernsback Publications, Inc.

同じ時期にRAMSAYエレクトロニクスと言う会社からほぼ同じ回路構成のキットAR1Cと言う名称で売られています。

1984年にはさらにその原型と思われるキットがVectronics社からVEC-131Kと言う名称で売られています。

 

この系統と思われる航空無線受信機キットとしては套件之家からR2017とか、R60などが出ています。さらにR60/R80の後継としてラジオ部をSi4735/32にしたバージョンが出ているらしいですが、詳しい情報はわかっていません。

また、IFをディスクリートでまとめたBR-03という設計もあります。

 

R2017キットやBR-03回路のデジタルVFO改造は面白そうだと思っています。もし、キットや基板の入手ができればやってみたいと思っています。虫の良い話ですが、使わないものをお持ちで、お譲りいただけるなら嬉しいです。自分でやってみたいという方にはDEBUG PANEL基板をお譲りしますのでご連絡ください。(nobcha48 at gmail.com)

 

 

Modifying the Chinese kit with the VFO-PCB of Si5351a again.

At first I bought the Chinese airband receiver kit and assembled. After then I remodeled it with Si5351a VFO local oscillator. And I used Si5351a VFO local oscillator for Si4732 radio.

 

 

The R909-DSP is composed with the VFO-PCB of Si5351a and the RF-PCB of Si4732.

This time I diverted the VFO-PCB for the Chinese airband receiver kit.

 

This is the assembled PCB.

VFO-PCB of Si5351a

 

Please look at the brock diagram below.

The brock diagram of CN-AB-Radio_No3

I installed the both PCBs in YM-180 case. There is VFO-PCB on left side and RF-PCB on right side.

Inside the case

Combining the VFO-PCB of Si5351a controled by Arduino, the Chinese airband receiver kit was reborn as a stable scanner. I also adopted the 10.7MHz crystal band pass filter and the noise less switch muting circuit of LM386.

So I could incorpolate the 8.333kHz channel spacing.

 

If you are interested in detail, please find the schematic and the BOM of VFO-PCB.

 

If you would like to follow the experimant, I will show you the PCB zip file and the sketch. At that case you shall get PCBGOGO ID resistration through the below site freely and tell me the ID number via mail. My mail is "nobcha48 at gmail.com".

www.pcbgogo.jp

 

 

 

中華エアバンドキットのデジタルVFO化改造Ⅱ 

もともとこのブログのとっかかりは中華エアバンドキットを買って組立てからです。
色々な自作紹介サイトを見、参考にしました。みなさんからの情報提供に感謝します。

キットを組み立て、使ってみて、改造改良新規開発と回路設計、基板設計に進みました。そして今は、DSPチップを使う受信機試作まで進み、Si4732エアバンド受信機R909-DSPができました。

そのSi4732エアバンド受信機はVFO制御部とRF部に別れており、VFO制御部だけでもRF信号発生器とか、アナログ受信機のデジタル化局発改造に使えます。


そこで今回はアナログ受信機のデジタル化局発改造をやってみます。一番初めに手掛けた中華エアバンドキットをもう一度活用、デジタル化局発改造を行います。


今回使用するR909-DSP局発用の基板に載せるArduinoはUNOのブートローダーを焼いたATmega328Pを使います。(基板にはArduino Pro miniのフットプリントも用意されています。)

ブロックダイヤグラム

ケースLCDスイッチ類は当初改造機を流用するので、当初と外観は変わりません。内部の基板が変わります。また、R909-DSPで開発中のスケッチを移植します。

 

 

使用するVFO制御部基板

 


今回の試作で新たに入れた機能は8.333kHz対応のステップ周波数です。ロンドンとかニューヨークなどの飛行機過密地域では通信チャネルが不足しチャネルセパレーションが25kHzから8.333kHzに変えチャネルが増やされています。日本ではそういう話はまだ無いようです。

 

左がVFO部、右が中華エアバンドキット

関連情報ですが、次のようになっています。


VFOプリント基板の回路図 
VFOプリント基板の部品表 
VFOプリント基板のガーバーファイル 

PCBGOGOのKiCADプラグイン利用したZIPなので、

PCBGOGOリンクURL:を経由しユーザー登録して利用願います。

 

スケッチについて希望あれば、追って公開予定
YOUTUBE 追って掲載予定

 

www.pcbgogo.jp

感度測定用SINAD計 SINAD meter

R909-DSP受信機を設計し、組み立てています。感度がどうかと言うところで検討が止まっています。

I would like to know the sensitivity of R909-DSP radio.

The tiny SA ultra is keeping the function to generate the standard RFsignal.

Combining this function I shall use the audio signal evaluation tool as the distortion meter or the SINAD meter.

ちょうど手に入れたtinySA ultaにはSG発生機能が付いています。これを使って測るには受信機AF出力信号で20dBNQか12dBSIAND判定が必要なようです。

そのため、歪率計とかオーディオアナライザが必要なんです。

次にそれぞれの測定法について簡単な方法はないかと調べてみたら、SINAD計なるものがあります。それをスピーカー端子につないで12dBのときのSG信号値を読み取り感度値とするのが、トライアンドエラー実験に向いています。

 

To measure the sensitivity simply, I shall use a SINAD meter to determine 12dB SINAD with the standard RF signal from tiny SA ultra.


そこで今度はSINAD計を調べてみました。

www.youtube.com

昔々モトローラ製品があり、日本でもフジソクの製品があったようです。

今では単体製品は製造中止となり、無線機テスターとか、歪率計の一部機能として提供されているようです。

また、アマチュアCB向けではsinadder3なるものもあったようです。その系譜で、sinadder3のレトロフィット試作がYOUTUBEで紹介されています。

www.youtube.com

 

国内ではESP32を使いDSP処理でSINAD計を試作された事例があります。すごい技術力ですね。
JR1PWZ had developed the SINAD meter combined ESP32 that handled DSP processing.

It's great.

 

DSP処理といえばPCではどうなんだろうかと思ってググったら、SINAD proと言う製品を見つけました。PCのサウンドカードを使いWIN上で歪率測定し、SINAD値を表示します。

There is a PC based SINAD meter above.

comtekk.com

そうか、PCで音声信号処理のライブラリーを使うとできちゃうんですね。ということで、MATラボのライブラリーをみてみました。そのものずばりのsinad関数がありました。
There is a SINAD function in MAT resources.


さて、以上の情報をもとに何かやってみようかと考えています。実用事例をみてみると、SINAD計50µAメーターは測定時にふらふら揺れていたりして、そんなに正確な測定ができるものではないようです。
と言うことで、簡易版SINAD計として、SINADインディケーターでも作ってみようかと考えています。

I am thinking of trying to make up a prototype SINAD indicator based on the above information.

初段フィルターなどを見直し I reviewed the front end filter of R909-DSP

2SC3355のピン番配置実装間違いなどあり、R909-DSP受信機の利得関連設計を見直すことにしました。
I made mistaken to edit the 2SC3355 pin allignment and I shall review around the gain distribution in R909-DSP radio.

1. R909-DSP受信機の利得配分を見直し、回路動作の妥当性を確認。
こんな感じで?を埋めていきます。
I shall review the gain distribution and measure or simulate every step value. Accordingly I will fill the data of each columns.

 

Gain distribution

2. 今組み立てている回路(R909-DSP-RF2基板)の初段フィルターを再設計する。
As I'm assembling the new PCB of R909-DSP-RF2, I will redesign the first stage of filter.

 

3. 2SC3355のIF回路も見直す。
Also I will redesign the IF stage of 2SC3356. 

 

4. tinySAultraのRF信号発生器機能が感度測定信号源として使い勝手が良い。せっかくなので、受信機側でSINAD測定をできるようにしたい。YOUTUBEで見るとSINADメーターと言うものがあるので、コピーできないか調べてみます。
To measure the sensitivity stably, I shall study the SINAD meter which are introduced on YOUTUBE. I would copy a cirtain example.

 

 

 nobcha

感度が悪い原因判明 I found the cause of low sensitivity

R909-DSP受信機(TA2003+Si5351a+Si4732+Arduino/エアバンド+FM放送)の試作を紹介し、感度が悪いと報告していました。
以前検討した受信機のゲイン配分見通しでは-100dBmよりは良いぐらいと期待していたんですが、結果は-85dBmぐらいです。仕方なく、LNAを前に入れて使っています。

As the receiver was lower sensitivity of -85dBm than my expectating of -100dBm, I used LNA.

なので、対策として、LNAを追加した基板を再度設計し、ちょうど組み立て始めたんですが、ここで感度不足原因が判明しました。KiCADのTRフットプリントはECBが標準で出てくるので、そのまま安易に使ったんです。ところが、2SC3355はBECでした。間違い実装、利得全く取れない動作をしていたようです。手持ちに2SC3357があり、これは表面実装パッケージですが、裏向けるとECBなので、ちょうどうまく使えるので、入れ替えました。 

On the way to assemble the revised PCB, I found the error of foot print for 2SC3356 as EBC, I had mistaken to use the KiCAD standard TR foot print of ECB for it. So I chamged it to 2SC3357 of BCE and work well.

 

ということで、tinySAultraのRF信号発生器機能を使い、Si4732のSNRレポートを参考に測りました。

SNR10dBで-109dBm@118.1MHzです。130MHzの方だと‐115dBmぐらい。

I measured the sensitivity by using tiny SA ultra. The result was -109dBm@118.1MHz(SNR10dB:Si4732's report), -115dB@133MHz.

Measuring the sensitivity of R909-DSP

@118.1MHz