エアバンドレシーバーのキットを組み立て、改造。nobcha23.hatenadiary.com
改造機の外部局発端子につないでみます。電源はＵＳＢコネクタ供給です。とりあえずモバイルバッテリーにつなぎました。キー入力 1,2,8,8,0,0、ＯＫとすると信号が出ます。
伊丹の大阪タワーをワッチするため、118.1ＭＨｚ＋10.7ＭＨｚ＝128.8ＭＨｚに設定します。
つないでみると、だめです、ピーピーとスプリアス波も受信しスケルチは開きっぱなしで、受信信号とビートが出たりします。
「35MHz-4000MHz高周波信号発生源 ADF4351 VFO D6 V1.02」基板は信号発生器でしか使えませんね。
結局今のところ、局発として一番安定なのはＭＣ145163を使ったＰＬＬ式ＶＦＯ発振器です。しばらくはそれを使うことにします。ただし、この発振器はアマチュア無線の144－146ＭＨｚ帯用なので、可変範囲が2ＭＨｚしかなく、大阪タワー（118.1ＭＨｚ）と大阪デリバリー（118.8ＭＨｚ）しか受信できません。
ADF4351というアナログデバイス社が開発したPLL-VFOチップにAVRマイコンをつないで、テンキーを備えた高周波信号源の基板が中国から届きました。
基板の説明書は次です。AVRのプログラムを入手しました。追って中身を調べることにします。
今日のところはどうして動かすのかなどの味見です。
RF signal generator PCB mojule which is assembled with ADF4351 Analogue device made and AVR micro computer, had came from China. The manual is below. I asked to send software and got it.
説明書の和訳は次になります。
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35MHz-4000MHz高周波信号発生源 ADF4351 VFO D6 V1.02
仕様
-供給電圧 DC4.5V-5.5V
-待ち電流 25ｍA以下
-動作時電流 150ｍA以下
-出力インピーダンス 50Ω
-出力周波数範囲 35MHz-4000MHz
-出力周波数設定ステップ 1KHz-8KHｚ
-信号出力電力 -1ｄBm(W)＠150MHｚ（テスト時絶対電力1ｍW)
特徴
-簡単な高周波信号発生源
-主力部品 avr mega8 MPU,m16で一般的に使われる低背型シングルチップ周辺ADCには2.56V定電圧供給する。これは中位クラスマイコンにはない機能。
-ADF4351 伝統的VCO+PLL+6連高速二進回路。出力は周波数分割され方形波である。基本波の振幅はほとんど変化しない。
-この製品の中心はシングルチップマイコンであり、設計や開発を簡単にしている。AC出力であり、試験も周波数特性もACで行っている。測定機器の入力インピーダンスに注意してください。
もっと詳しい操作説明
この製品の操作は15種類のキーで行います。0－9までの10キーと++、--を周波数調整のために使います。
++あるいは-‐を短かく押すと、単位ステップ、例えば1KHｚ毎に周波数が増加ないしは減少します。1秒以上押し続けると連続変化モードになります。ステップ周波数は35MHｚ－138MHｚまでは1KHｚ、138MHｚ以上なら10KHｚ、550MHｚ以上なら100KHｚになります。スキャンモードから++、--あるいはOKボタンを押すと終わります。OKボタンは出力制御ボタンでもあり、押すと出力開始。もう一度押すと停止します。
++、あるいは--のボタンはOKの二回押しで送出停止されます。出力動作時には表示右隅に>>表示がでます。Cキーは信号出力を停止させ、周波数をゼロにするリセットキーです。
ステップ用<>キーの連続モードの指定により、もっと簡単に周波数調節可能ができるように、周波数ステップ幅を1K,10K,100K,1Mに切り替えできます。もともとのV1.01版ではキーボードの穴に3.3ｋ抵抗がはんだ付けされていたが、今回よりPPTボタンが改良されました。新MCUの最新版ソフトウェアをインターネットでダウンロードすると、新しいソースコードと.hexが入手できます。FUSEビットはC9EFは違います。
新コードではLCD1602の電源スタート時デフォールトは”＜＞”ボタン押しで”＜1ｋ＞”となります。4つのステップ幅はグルグル回って選択するやり方。
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー35MHz-4000MHz RF Signal Generator Signal Source ADF4351 VFO HXY D6 V1.02
Specifications:
- Supply voltage: DC 4.5V-5.5V
- Standby current: <25mA
- Emission current: <150mA
- Output impedance: 50 ohms
- Output frequency range: 35MHz-4000MHz
- Output stepping: 1KHz-8KHz
- Output power: -1dBm (W) @ 150MHZ (test power absolute value) about 1 mW
Features:
- Simple RF signal source signal generator
- Core components: avr mega8 microcontroller, cost-effective single-chip, is a low-profile version of the commonly used m16. There is a 2.56v regulated source in the peripheral ADC, which is not available in other mid-range microcontrollers.
- Adf4351: Traditional VCO+PLL+6 series high speed bistable circuit. The output is obtained by frequency division, and the output is a square wave. The amplitude of the fundamental wave does not change much.
- This product uses the single-chip microcomputer as the core, which greatly simplifies the design, shortens the development time and saves the cost. It provides the signal source for the AC channel of the device under test and analyzes the frequency-amplitude characteristics of the AC channel. Please pay attention to the impedance of the measuring device.
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ということで、どんな発振信号スペクトラムかをGigaSt4.0を使用して確認します。
まずは128.8MHｚ（大阪タワー118.1ＭＨｚ用の局発周波数）です。近接スプリアスがかなりひどいです。
I looked into spectrum of oscillating output by using GigaSt 4.0. At first I checked 128.8MHz signal. There are many sprious near the signal.
続いて高い周波数ではどうなのかを確認。2000MHｚです。
Next I checked 2000MHz of higher signal as below.
35MHz-4000MHz RF SG ADF4351 VFO
さて、航空無線のワッチをもう少し理論的に理解しようと思っています。
数字でとらえるとすると 送信ポイントと受信ポイント間での伝搬減衰を知ることが必要 となってきます。
I would like to estimate along with airband receiver sensitivity. First of all, we shall calculate the propagation damping value between TX point and RX point.
日本の携帯電話基地局用アンテナのNTT系トップメーカーで ある日本電業工作のWEBにある計算サービスを参照してみました。
I referred Nippon Electric Works WEB site who is NTT related company of mobile radio station antenna supplier. There is WEB calculation service for radio wane propagation damping value.
周波数は150MHｚ以上しか対象にしていないので、とりあえず150MHｚで 計算数値にします。 我が家は伊丹空港からおよそ6ｋｍ離れているので、133.53ｄB というおおよその伝搬減衰値が出ました。
As the minimum frequency is 150MHz I calculate at 150MHz. My home is locating 6km from Itami airport and it gives us 133.53dB damping via sky.
総務省の航空局が設置する基地局無線機の送信出力は確か50W だったように思います。そして、伊丹空港には送信アンテナ ファームと受信アンテナファームが空港ビルディングの北側と 南側に設置されているはずです。今度伊丹空港の屋上観覧デッ キに行って確かめてみるつもりです。
It may be 50W TX output for airplane navigation radio transmitters. There are TX antenna firm and RX antenna firm at Itami airport south and north sides of the airport building. I shall check such an antenna later.
すなわち送信出力50ｗは 「底aの対数 loga(x)=log(x)log(a)=ln(x)ln(a)=yif ay=x 関数 底 a 変数 x 」
答え「loga(x) = 1.698970004336」 10LOG10（50）は17ｄB/1Wです。1W/ｍWは30ｄBです。すなわち50ｗは47ｄBmです。
It is 47dBm for 50W.
この辺りは八重洲無線ハンディ機などのOEM製造を行っている松本にある サーキットデザイン社のWEB計算サービスが参考になります。
This calculation service is driven by Circuit design company WEB service who is producing Yaesu handy transceivers as an OEM supplier.
送信電力47ｄBmとなり、アンテナ挿入損失を送受合わせ-10ｄBとすると推定受信電界電力は47－10-133.5＝-96.5ｄBmとなります。
Transmitted power is arriving at here as -96.5dB.
アンテナを出しているマンションベランダは東北向きなので、 伊丹空港から東側に位置するため、伊丹空港側がブラインドされています。 ブラインドによる影響はこの周波数帯だと20から30ｄBはあると 思うので、アンテナ受信電界強度は-116.5～-126.5ｄBmとなり、 この受信機の推定受信感度-100ｄBｍには達しません。
My antenna is located northeast side of my apartment house. It is located east direction of Itami airport. There is occlusion by building and I estimated such value being 20 -30dB. Finally, I could estimate RX signal power level may -116.5～-126.5dBm.
This receiver RX sensitivity may be -100dBm. So bared RX could not catch Itami airport radio.
なるほど、今まで航空機からの電波はよく聞こえるが地上の電波は 聞こえなかった理由を計算値で確認しました。計算といっても推定値が たくさんあり、それぞれ本当かなと自分でも自信ありません。
Before adding LNA I could not hear Itami signal. This estimation is reasonable.
しかし、実際電波が薄い？ので、対策として30ｄBの増幅度があるというLNAを入れた訳です。 まあ、そうしたら、何とか地上波が受かるようになったので、この計算はおおむね当たっているでしょう。
自作の基板削りLNAは増幅度10ｄBも心もとないので、その増幅度では無理ですね。二段で20ｄB以上にするとかしないと、自作LNAはだめだなあ。
Contrary home brew LNA is less than 20dB gain and something weak than expected.
エアバンドのレシーバーキットをネタに組み立て、改造などを行っています。 このキット、もともと弱点は、ボリューム可変で不安定なバリキャップ局発と、 選択度が悪いIF、さらに感度も今一つかと思います。
局発についてはSi5351aを使って信号発生器と局発兼用の回路を作ってみまし たが、ちょっと一般キット愛好家には難易度が高いかと思います。 そこで出来合いの信号源がないかと前から探していましたが、ありました。 まだeBAYにしか現れていませんがもうすぐにAMAZONEにもでてくるでしょう。 どんなものかというと、説明は次になります。
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35MHz-4000MHz高周波信号発生源 ADF4351 VFO D6 V1.02
仕様
-供給電圧 DC4.5V-5.5V -待ち電流 25ｍA以下
-動作時電流 150ｍA以下 -出力インピーダンス 50Ω
-出力周波数範囲 35MHz-4000MHz -出力周波数設定ステップ 1KHz-8KHｚ
-信号出力電力 -1ｄBm(W)＠150MHｚ（テスト時絶対電力1ｍW) 特徴
-簡単な高周波信号発生源 -主力部品 avr mega8 MPU,m16で一般的に使われる低背型シングルチップ 周辺ADCには2.56V定電圧供給する。これは中位クラスマイコンにはない機能。
-ADF4351 伝統的VCO+PLL+6連高速二進回路。出力は周波数分割され方形波である。 基本波の振幅はほとんど変化しない。
-この製品の中心はシングルチップマイコンであり、設計や開発を簡単にしている。AC出力であり、試験も周波数特性もACで行っている。測定機器の入力インピーダンスに 注意してください。
もっと詳しくは
この製品での操作は15種類のキーで行う。0－9までの10キーと++、--は周波数調整のために使う。 ++あるいは-‐を短時間オスと、単位ステップ、例えば1KHｚで周波数が増加ないしは減少する。 1秒以上押し続けると連続変化モードになる。ステップ周波数は35MHｚ－138MHｚまでは1KHｚ、 138MHｚ以上なら10KHｚ、550MHｚ以上なら100KHｚになる。スキャンモードからは++、--あるいは OKボタンを押すと終わる。OKボタンは出力制御ボタンでもある。押すと出力開始。もう一度押すと 停止する。++、あるいは--のボタンはOKの二回押しで送出停止する。出力動作時には表示の右隅に >>表示がです。Cキーは信号出力を停止させ、周波数をゼロにする。
ステップ用<>キーで連続モードにてもっと簡単に周波数調節可能にするため、周波数ステップ幅 を1K,10K,100K,1Mに切り替えできる。もともとのV1.01版ではキーボードの穴に3.3ｋ抵抗がはんだ 付けされていたが、PPTボタンが改良された。新MCUの最新版をインターネットでダウンロードする と、新しいソースコードと.hexが入手でき、FUSEビットはC9EFは違う。
新コードではLCD1602の電源スタート時デフォールトは”＜＞”ボタン押しで”＜1ｋ＞”となる。 4つのステップ幅はグルグル回って選択。
製品パッケージ内容 -簡易型RF信号発生源を一個 ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
中国から買ったLNA基板
ですが、見てみると簡単明快で自分でも作れそう感がでてきました。
Chinese made LNA board may be easily copied by myself, so I thought.
そこで、以前に買ったMMICのMAR1など探し出し、昔秋月で買ったエポキシ両面生基板を取り出して、削って回路を作ることにしました。
I will shapen with sward for epoxy both side PCB which I had bought at Akiduki trading. And I would use MAR1 of MMIC.
基板には部品を表面実装するので、回路図というより実体はんだ付け図の方が必要です。
To assemble the parts as surface mounting, I prepared practical wiring diagram instead of typical wiring diagram.
使用周波数帯は150MHｚぐらいなので、ストリップラインのインピーダンスなど気にしなくてもよいのかもしれません。でもMMICが1GHｚ帯以上の帯域利得を持つので寄生発振などしてはまずいだろうと思い、買った基板を参考にパターンなどを削りました。
As frequency range is along 150MHz I need not concern inpedance of strip line. However MMIC shall be active more than 1GHz and I shall take care of avoiding parastic oscillation according to bought PCB circuit.
まずはMAR-1を実装、何かうまくない、追求せずに次はMAR-6を実装。
I had assmbled MAR-1 but no good result. Change MAR-6, also no good.
それでもおかしいので、次にはSiGeのSGA6389Zという小電力パワーMMICにしました。
Finaly I changed to SiGe SGA6389Z small power MMIC.
カタログによると、100MHｚぐらいだと15ｄB出るというのに、10ｄBも行きません。理由不明です。電源供給用の空芯コイルが負荷になってダメなのかと思います。今日はとりあえずここまで。原因究明などは追って。（チップインダクタにしたら10ｄB以上出ました）
Depending on catalogue description there may be 15dB but was merely lower than 10dB. I think loaded coil being so small. I shall improve later sooner.
先日紹介した中国からやってくる30ｄB利得のLNA基板ですが、ちょっと過大でしたね。Chinese advertising copy is "30dB LNA", but it's too much.
というのは、久しぶりにGigaStを試そうとV4.0で測定し判明しました。なれないもので、アンプ周波数特性を測るためのFLAT/HOLD/SINGLEテクニックを忘れてしまったので、TG裸とAMP入れた場合の特性をコピペで確認しました。
I had measured LNA gain by using hobby SG & TG as below. I interceded two display of TG signal and output signal from LNA.
コネクタなどのロスもあるのですが、実際は150MHｚぐらいで23－24ｄBぐらいでしょうか。 Actualy it is about 23-24dB gain at 150MHz.
以前に一個100円ぐらいで買ったMMICがあるので、このAMP基板を真似して、次は基板を彫刻刀で削って作ってみることにします。
I would like to copy this LNA by using storing MMIC and shaving patterned PCB by myself later.
無線家のみなさんならご存じのアマチュア向けスぺクトラムアナライザキットのGigaStですが、作者の青山さんのご事情でサイト更新が止まっています。再開を祈願します。
さて、当局の場合は最新ではないV4.0を時折実験に使っています。
そして今回ジャンク箱を整理していたら、もうひとつ前の作りかけのV3.0を発見しました。GigaStのサイトには最新V5.0と一つ前のV4.0なら、説明書やソフトがあるのですが、V3.0はあまりにも古いのか、もう記載されていません。
何とか説明書やソフトを探してみようと色々調査、そういえば昔々のデータをボランティアサイトがアーカイブしている話を思い出し、探してみました。
インターネット・アーカイブ（archive.org)というのがそれです。現在のGigaStサイトの前に作者青山さんが作成されていたwakwak.comサイトが残っているか、検索をかけてみました。
にアクセスすると次にリディレクトリされ、古いインターネットアドレスを入れるように促されます。
search archive欄(Serach archived web sitesをラジオボタン選択)が出るので、今のURLから推定して、V3.0のアドレスと思われる次のURLを入力検索します。
http://park7.wakwak.com/~gigast/GigaSt3///
そうすると2ページに渡って、WEBにあったhtmlやら関連画像ファイルのディレクトリー画面がでてきます。その中で2ページ目にでてくるhtmlをクリックすると、Ver3の解説ページが出てきました。また、htmlの近辺にexeがあります。頁を開いてソフトウェアダウンロードを指定すると、デフォールトのところに自己解凍のEXEファイルがダウンロードされます。
http://park7.wakwak.com/~gigast/GigaSt3/GigaSt-3.htm
後は解凍するだけです。Win10でXP環境のファイルが解凍できました。
WIN10環境なので、秋月のUSB-SERIALは使えず（ドライバ入れ替えがうまくいかず）eBAYで格安のケーブル（USD3ぐらい）を中国から買いました。
つないでXPモードで動かすと動きました。
バラック配線のGigaSt3をつなぎ、手近にあったMC145163を使ったシンセサイザ局発をつなぐと無事にスペクトラムが出ました。
良かった。よかった。
