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

Si5351a使用の信号源(説明の続き) 「エアバンドレシーバーキットの組み立て」

 エアバンドタイトル.bmp

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amazoneやeBAYなどで売っている航空無線用
受信機キットを組み立て、改造しております。
キットの組み立て、調整、そして受信周波数表
示から、さらに一歩進んでデジタル型局発の試
作と局発外部入力改造を行います。
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今日はデジタル設定方式の調整用信号源試作を説明します。PIC16F1829基板にはLCDと三つのプッシュスイッチが基本で付いています。

http://chitose6thplant.web.fc2.com/8_14_20p/1829_rtc_sht_sch.bmp

 

この回路にロータリースイッチを追加します。INTOSCにして、クリスタルの替りにロータリーエンコーダースイッチをつなぎます。

 

はじめはMSSP2でi2cをつなぐつもりでしたが、ソフト設定がうまくいかず、急遽ポートをスイッチングしi2cプロトコルを実行するように接続しました。

 

si5351a制御用プログラムは他のWEBからコピペさせてもらったので、ソフト作成作業の大半はロータリースイッチとプッシュスイッチで周波数設定をする機能になりました。

 

ま、ともかくできました。自作の周波数カウンタで出力をモニターしました。

 

まずは信号源として作ったのですが、そのあと、中間周波数オフセット機能を盛り込んだので、そちらの方が信号源でも外部局発でも電源立ち上げ時設定で切り替えられるようになっています。作られるなら、そちらを参照ください。

f:id:nobcha23:20180506181019j:plain

Si5351a使用信号源を自作カウンタでモニター



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si5351aを使用してクロック源製作にチャレンジ エアバンドレシーバーキットの組み立て

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中国製の標準ケースを安く買いケースに入れました。Airband receiver aluminum case

周波数表示は別ケースの予定。PLJ-1601-C 周波数カウンタ

 

キットがうまく動いているのかどうか、調整用に信号源が必要です。外部局発試作のとっかかりとして可変設定の信号源を作ることにしました。

 

可変クロック発生源としてシリコンラボラトリーのsi5351aを使います。

 

この試作はここまでのキット組み立て製作と違って、マイコン回路を作って、ソフト開発必要なので、必要技術難易度は高いと思ってください。

 

マイコン回路基板は以前EAGLEでパターン設計してSEEEDのFUSIONで作ったものです。Si5351aは秋月でDIP化基板に水晶付きで乗せたものが売られているので、利用します。

 

si5351aをi2cインターフェイスで制御するために以前作成したPIC基板をジャック箱から引っ張ってきました。

chitose6thplant.web.fc2.com

 

この基板で信号接続表は次になります。

f:id:nobcha23:20190627162022j:plain

PIC16F1829端子接続図

基板、Si5351a接続、プログラム開発(MPLAB X利用)により、次のような試作回路ができました。1-200MHz、100Hz-10MHz単位周波数設定可能というクロック発振回路です。自作周波数カウンタで出力をモニターしています。

 

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TCXOを使った信号源  エアバンドレシーバーキット組み立て

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作ってみて、飛行機からの電波が受かるかどうか心配です。やみくもにやるのも時間がかるし、もし不具合があったとき、受信電波が出るかどうかもわからないので、何が何だかわかりません。

 

調整用信号源が必要です。水晶発振ユニットの逓倍波で調整を試みましたが、受かる受からないには使えますが、感度調整用にはちょっと出力が強いようです。

 

そこで、調整用の周波数が正確で信号強度が弱めの電波源をかなり昔に作ってみたことがあるので、それを持ち出してきました。

 

秋月電子で売られていた12.8MHzTCXOを使用した信号源です。温度補正回路付きでだいたい大体5ppmぐらいの誤差精度だといわれています。

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12.8MHzTCXOの逓倍波利用SG

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12.8MHzTCXOの逓倍波利用SG回路図

まずは、回路は回路図を見てください。ポイントはTCXOの出力をダイオードで整流して逓倍波スプリアスを増やすところと、そのダイオードをワンターンコイルに見立て、51Ωの抵抗を並行に基板上に立ててM結合するというところです。

 

 

ざっとみて12.8MHz出力が0dBm弱.、調整で使う10倍逓倍波128MHzの高調波は大体-40~60dBぐらいまで減衰、さらにダイオードと抵抗の結合は-30~40dBぐらいでしょう か?足し合わせるとざっと-80~-100dBmぐらいの出力になると期待しました。

 

一般的トランシーバの感度が0.2μV(-124dBm)ぐらいでこの中国製航空バンド受信機では-105dBmぐらいらしいので丁度良い信号源では ないでしょうか?

 

またプリアンプを調整中に感度目安が欲しいと思ってアッテネータを組み入れました。普通の2回路双投スイッチでスルーとATTを切り替えます。6dBと10dBの回路を入れました。

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トグルスイッチでATT追加

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外観

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使用したTCXOの仕様

 

エアバンド受信機キット、ケースに入れ、周波数ユニットは外付け Additional frequency counter

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中国製のエアバンドレシーバーキットを作っていて、いろいろと迷いがあります。タカチのケースに入れようかと思ってましたが、eBAYで標準ケースが1000円以下だったので、そちらに方針変更。

I bought standard aluminum case for Chinese airband receiver kit instead of Takachi case. It costs only JPY1,000.

Airband receiver aluminum case

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標準ケースに入れた

周波数表示ユニット(こちらも中国製の周波数カウンタを利用)を外付けにします。受信機のケースにデジタル回路を入れるとスプリアスで影響受けそうなので別ケースの方が良いだろうと思った次第。

I will connect frequency counter outside of receiver case because of avoiding bad influence of digital noize from counter.

PLJ-1601-C 周波数カウンタ

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外付けで周波数カウンタによる周波数表示

 

そこで、局発信号取り出し用に標準ケース裏アルミパネルのアンテナ用BNCコネクタ横にBNCコネクタを取り付けます。コネクタの端子には単線をピックアップコイルイメージで付けておきます。実はこの局発用BNCコネクタはこの後に続くデジタル局発改造計画に必要になってきます。

To Pull out local oscilator signal I put BNC connector behind the back panel. On connector terminal I connect single wire as pick up coil. I will divert this connector for digital local oscilator incoming plan.

 

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局発信号取り出しBNC接栓



 

外付けする周波数カウンタはまだケースに入れてませんが、とりあえずつないで見ます。ケースに入れると局発は安定します。ただ、周波数設定ボリュームの調整は微妙です。10kHzぐらいの周波数調整がなかなか簡単にできません。この受信機の選択度は使っているセラミックフィルターの帯域特性から200kHzぐらいありそうなので、10kHzぐらい離調していても受信できます。精度がよい周波数カウンタの表示とラフな局発、受信機中間周波数特性のバランスが微妙ですね。

Occasinaly I connect bared frequency counter. Local oscillator is stabilizing with installed into case. However frequency adjusting volume is critical for tuning. As intermediate frequency band width is 200kHz, it is acceptable of local oscillater frequency astability.

There are good combination for accurate frequency counter, astable local oscillator, and wide intermediate frequency.

 


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Trouble shooting ideas after assembled キット組み立て時のトラブルシューティング  「エアバンド受信機キットの組み立て」

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ちょっとここで、キット組み立て時のトラブルシューティングについて説明追加します。 I will additionally explain trouble shooting on assembling.

 

問題解決と、不具合原因追及のためのアイデア  How to resolve problems and how to find cause of problems.

 

基板組み立て、外観チェック後に電源を入れても受信機が動かないときは簡単な問題かもしれないし、あるいは次に示すようなことが複数かかわっている場合もあります。注意して調べてください。

When you encounter no work of receiver on turning on, there may be utterly simple problem or very difficult issues with several things related. Please investigate in details to pursuit the cause(s).

 

0.第一ステップ  First step

ACアダプタつなぎ、電源を入れると大体30-50mA前後の電源電流が流れます。そしてスピーカからシャーという音が聞こえてくればすしめたもの。例えばアンプ関連が動いていれば、D2検波ダイオードとか、LM386の#3端子に指をあてるとブーンとハムが聞こえるはず。スピーカから音が出ない場合はかなり致命的なミスがあります。

 When you connect AC adapter and turn on, circuit is consuming current as 30-50mA. And it sounds some noize as "shar-", then you may be well to start. When you touch D2 diode or pin3 of LM386, "buun" noize shall go out  from speaker. Otherwise there may be severe problems.

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回路図と注意事項


 

1. 重症:何にも動かない時は、まずは目視で調べてください。プリント基板やはんだ付けに不具合ないかどうかを調べます。

Serious condition: Please check every thing by your eyes. Are there any insufficients on print circuit board and any soldering problems.

 

1.1 基板配線間にはんだボール飛びとか髪の毛ぐらいのはんだくずがついてないか。

Are there solder balls or solder waistes as hair size? They shall make short circuit.

 

1.2 基板のエッチングに悪いところないか。

Are there any error on printed circuit board pattern?

 

1.3 あるいはイモはんだ(見た目ははんだが付いているように見えるが、はんだが固まって乗っかっているだけで、溶けこんでつながっていない。もう一度はんだごて当てるとはんだがスル―ホールやリード線に吸い込まれる)はないかなど。

Are there cold soldering?

 

2. 部品極性:IC、アルミ電解コンデンサー、ダイオード、バッテリーの接続、スイッチ配線、スピーカー配線、部品の挿入位置など。

Parts orientation.  There are many polarised parts as IC, alumunum capacitors, diodes, battery connection, speaker wiring, and parts insertion points.

 

3. 使われている二個のトランジスターの向きは(極性)大丈夫ですか。

Are you sure transister terminal alligning.

 

4. セラミックコンデンサが正しい位置に正しい値でついてますね。

Please check the value of each ceramic capacitor.

 

5. SA602発振回路に使っているC11とC12の値は間違いないですね。

Are they OK for c11 and c12 for oscillating circuit of SA602?

 

6. 上記のチェックを行ってもまだ信号が受かりませんか?組み立て説明から離れて、もう一度全部を確かめてください。抵抗値とかコンデンサーの値は間違いやすいですよ。

Nevertheless you finish check above, there is still no working. Then please check every part value and soldering condition.

 

7. シャーという音がしていれば、受信回路は働いています。信号が受からないのは高周波回路や中間周波回路に原因があるかどうかを調べないといけません。一番の肝は局部発振器です。局部発振器が働いているかどうか、正しい周波数を発振しているかのチェックに、受信機とか周波数カウンタの助けが必要です。希望受信周波数から10.7MHz上に局発周波数が発信してい無いといけません。もし、局発が働いているというのがわかれば、動かない理由はそれ以外部分が壊れているとか正しくない部品があり、受信機の動作を妨げています。

When you hear "Shar-" sound from speaker, receiving circuit may work almost well. You shall check local oscillating circuit by frequency counter ie.

 

8. ICやトランジスターの直流端子電圧をデジタルテスターで測ってみてください。次の表の値と著しく違うときは関連回路の抵抗値が間違っていたり、配線ショートやオープンなどが考えられます。まれにはICやトランジスターが壊れていることもあります 。

To check voltage on active parts nodes is something helpfull for resolving the issues. When you could not get appropriate value along below list, there may be parts broken or short/open circuit.

f:id:nobcha23:20191109221320j:plain

ICやトランジスターの端子電圧目安値(デジタルテスターで計測)

 

ということで、このキットの肝は局発です。局発が動けば、スピーカーからの雑音や信号音で調整追い込みができます。 The heart of this circuit is oscillating portion.

 

なので、受信周波数を表示するために合わせて買うのをお勧めする周波数カウンタは、組み立て時試験の時にも役に立ちます。

To diag oscillating work you shall prepare frequency counter below as example.

PLJ-1601-C 周波数カウンタ

 

ワタシの場合は、今回合わせて買ったPLJ-1601-Cは入力感度がよく、入力信号線を局発部に近づけるだけで周波数を拾ってくれました。(アマゾン通販では二桁表示のPLJ-802の方がたくさん売られており、どちらでも使えます)

 This type of frequency counter is very sencitive to catch the local oscillating signal not to connect with circuit node insteadly nearing the wire of counter input.

 

 

NOBCHA


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中国製受信機キット用の標準ケースを買いました  

 http://airbandreceiver.up.seesaa.net/image/E382A8E382A2E38390E383B3E38389E382BFE382A4E38388E383AB.bmp

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さて、標準ケースが売られています。このアルミケースを買って入れて見ることにしました。

 

http://airbandreceiver.up.seesaa.net/image/DSC_0124.jpg

 

eBAYで探すと、10ドルぐらいで(2019年1月)買えます。

Airband receiver aluminum case

 

中国から一週間ぐらいかかって、フロントパネル、リアパネル、アルミ押し出し材の上蓋と下蓋に止めネジ8本、LED一本、つまみ三つ、電源スイッチがキットになって封筒に入れられてやってきました。なかなか気の利いた組み合わせキットです。

 

ケース寸法は基板サイズやボリウムの穴位置などもぎりぎり(アルミ材のスペースにスライドしていれる)です。特にボリウムや外部接続コネクタのはんだ付け時に狂いあるとケースに入れるのに苦労します。電源配線は、FBのZ1を跳ね上げ間に入れました。LEDは電源スイッチとグランド間に7.5kΩ抵抗を直列にして配線しました。

 

http://airbandreceiver.up.seesaa.net/image/DSC_0119.jpg

 

このケースではとてもあまったスペースはなく、周波数カウンタをどうつなぐかを考えないといけません。

 

また、ケースに入れたら動作安定するかと思ったんですが、いまいちです。受信周波数を読むにはカウンタが必要なんですが、ケースに入れると、カウンタマイコンのデジタル信号逓倍波が飛び込んできて邪魔です。なので、周波数カウンタを一緒にケースに入れない方がよいようです。

 

 

 

水晶発振ユニット46MHzを発振させ3倍波を調整用信号源に  「エアバンドレシーバーキットの組み立て」

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飛行機と管制官の交信は常時行われているわけでもなく、待ち受け受信が必要で、まずは受信できるレベルまで持っていく必要あります。信号源として、水晶発振ユニットの逓倍波を利用します。46MHzというのがジャンク箱の中にあったので、発振させてこの3倍波を受けます。

 

ぶーーんというハム音変調の電波が見つかりました。ちょっと感度が低いかもと思ったら、10.7MHzのセラフィルのIOが逆でした。先に引用したWEB情報には書いてありました。基板には一番ピンのマークがあります。部品には3番ピンにマークがあります。

 

ピン番号の見分けと実装方向については部品表にメモしておきました。セラフィルはFMラジオ用なので数百kHzのバンド幅があるはずで数十kHzしかないエアバンド通信を聞くと不用信号をノイズとして拾うので選択度を上げようと、セラフィル取り外しのついでに水晶フィルタに変えてみました。

 

確かにノイズがへって選択度は上がりました。しかし、局発のドリフトが数十kHzあるので、待ち受けしてもすぐに信号がフェイドアウトします。やっぱりセラフィルです。

 

アンテナは4分の一波長ホイップを作り、周波数カウンタで局発(中間周波数10.7MHz分だけ上になるので128.8MHzにする)拾って合わせて、待ち受けると、大阪伊丹空港アプローチ管制の118.1MHzがクリアに受かりました。

 

やっと、キットの組み立て、調整、受信ときました。しかしながらまだ続きます。周波数カウンタでの受信周波数直読、さらに局発のデジタル設定があります。ケース入れも必要です。


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標準のケースがeBAYで売られてました。使って組み立てました。

rover.ebay.com


その後組み立てマニュアル日本語版を作りました。

 
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