キーパッド操作＆i2cLCDのエアバンド受信機用局発(その2） LO operated by key pad with i2c LCD

キーパッドとPCF8574の組み合わせでキーパッドインターフェイスを作りました。

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このキーパッドとLCD＆Keyシールドでエアバンド受信機用局発を作りました。

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I had assembled key pad operated digital local oscillator of airband receiver and this time combined i2c LCD.

液晶はLCD＆Keyシールドの並列LCDを使ってましたが、ケースに組み込みにくそうなので、ワイヤー配線の延長しやすいi2cLCDに表示を切り替えました。

このような構成でまとめることにします。

I2C接続のLCD、Keyでまとめたデジタル化局発

i2c LCDの回路図、i2c Key Padの回路図は次になります。

I2C　Key pad

I2C　LCD 回路図

これでケース組み込みがやっつけでできそうなので、次には手持ちケースの加工を検討します。

受信機につないで実験中

It is not confortable for assembling into a case that LCD&KEY shield is. I changed LCD to i2c LCD.
As a result Arduino UNO is controlling all devices via i2c buss as a block diagram. I'm showing you i2c circuit of LCD mojule and key pad mojule.

As i2c LCD mojule is connecting with 4 wire cables, I could easily furnish it into case as next task.

キーパッドで周波数指定するエアバンド受信機用局発(その1） Local oscillator operated by key pad

キーパッドとPCF8574の組み合わせでキーパッドインターフェイスを作りました。

このキーパッドインターフェイスを利用し、Si5351aを制御しエアバンド受信機用局発を作ることにします。必要な周波数カバーは118MHｚから137MHｚです。ただし、今回は実験用に30－200MHｚとします。

I had tried to assemble keypad operated digital local oscillator and combined airband receiver this time as below.

Arduinoにはロータリーエンコーダー式の局発制御回路のスケッチを流用しキーパッド用に改造し作ります。

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新局発の機能は7種類あり、それぞれ次になります。アスタリスクキー、数字キーで機能を呼び出します。

＊１：周波数指定モード。数字キーを入力すると右端に追加、バッファ内容は左へシフトします。

＊２：ステップ周波数選択モード。1:1kHz,2:10kHz,3:25kHz,4:100kHz,5:1MHz,6:10MHｚ。

＊３：メモリー（EEPROM)チャンネル呼出。数字二桁で入力指定。

＊４：メモリー設定。LCDに表示された周波数を数字二桁入力されたチャンネルに格納。

＊５：自動スキャン機能。チャンネルメモリー（＃00－99）を順にスキャンする。

＊６：LCDに表示された周波数にステップ周波数を足し算し、周波数値とする。

＊７：LCDに表示された周波数からステップ周波数を引き算し、周波数値とする。

(予定＊８：118－137MHｚを25ｋＨｚ間隔でフルスキャン）

I diverted the former sketch of rotary encoder operated one.
There are 7 kinds of function.

以上のような局発部が出来上がりましたのでロータリーエンコーダー式局発の替りに受信機へつなぎ受信動作実験してみます。

youtu.be

YOUTUBE https://youtu.be/rri1x-fWrp0
 

"KKmoon レシーバーキット エアバンドラジオ レシーバー DIYキット 航空バンドレシーバー 高感度

rover.ebay.com

"

エアバンドレシーバーキット製作 第一ステップ（周波数表示）、第二ステップ（デジタル局発）

中華製エアバンドレシーバーキットを組立、改造、改良、回路追加しスキャン機能が付いた受信機セットを作りました。これをシャックにおいてエアバンドワッチに使っています。

キットを組立、ケースに入れて外部周波数カウンタにつないでワッチ周波数表示ができるようにしたのが、第一ステップです。 その後、デジタル局発を試作し、安定動作、スキャン機能などでメーカ販売のワイドバンドレシーバーに一歩近づきました。 以上をまとめてみましたので参考にしてください。

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PCBパターンコイルのフロントエンドフィルタの調整 I studied how to tune PCB pattern type filter

以前ホビー用スペアナGigaStを使用して、いまいち調子の悪いPCBパターンコイルのフロントエンドフィルタの調整を行いました。そして実装したコンデンサを基板上に倒すというテクニックで特性改善ができました。

In spring I had tried to improve pass band characteritics for PCB pattern style front end filter. And I found that to bend the capcitors effcted better characteristics for that.

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最近RFワールドNo52を買って、nano VNAの取り扱いを勉強してみたので、その勢いをかってフロントエンドフィルターの特性をチェックし、特性改善テクニックを再現してみます。 Recently I bought the magazine of RF world for reading nano VNA articles. After then I had achieved experiment to measure junk parts dummys and homebrew dummys. With momentum I should try to check PCB pattern coil measurement.

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まずはエナメル線コイル方式のフロントエンドフィルタの特性をnano VNAで測ります。 At first I measured coil style filter as below.

エナメル線コイル方式フィルタを測ってみます

このような特性です。 It seems good responce.

エナメル線コイル方式のフロントエンドフィルタの特性をnano VNAで取得しました

続いてPCBパターン方式のフィルタですが、まずはコンデンサは直立したままです。 Secondary change to PCB pattern coil as original capacitor installation as upright.

コンデンサーは直立

コンデンサー直立時のnano VNAによる通過特性。　It's bad.

PCBパターンコイルの特性（コンデンサー直立時）

続いてコンデンサーを倒します。

コンデンサーをPCBパターンコイルの上に倒す

PCBパターンコイルの上にコンデンサーを倒した場合の特性です。　It runs better as bent capacitors. 

PCBパターンコイルの特性（コンデンサー倒した時）

nano VNA使って、アマチュア無線家得意のトライアンドエラーで特性が悪いと言われたPCBパターンコイル方式の特性改善ヒントが発掘できました。

 The nano VNA is good weapon for amatuers try and error aproaching.

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Docooler HRD-737フルバンド ラジオ 受信機 航空バンドラジオ受信機 VHFポータブルフルバンドラジオレコーダー 周波数範囲 受信感度 手動検索/自動検索/全自動検索/ストレージ放送 価格：8024円（税込、送料無料) (2021/1/13時点) 楽天で購入

2020年11月までを振り返る Review

2020年11月までを振り返ると次になります。 This is review so far.

その1－通信販売で買った受信機キットを組み立てました。
「基板キットはアマゾンで買えます 」 How to get this kit.

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「中国製キットの購入（エアバンドレシーバーキット）」

You shall buy the kit from China at first.

airbandreceiver.seesaa.net

「キットが届きました。組み立て前の準備。」 When you get the kit, you shall make preparation prior to assemble.

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「エアバンドレシーバキットを組み立て前に部品 整理 」 You should put parts  in order  before to start assemble.

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「エアバンドレシーバー　パワーオン後チェック　局発調整」 The first thing to do after turning on  is to adjust local oscillator frequency.

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「どんなケースに入れますか？　　「エアバンドレシーバーキットの組み立て」」  It is big issue to install the case. What type are you prefer?

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「水晶発振ユニットの46MHｚを発振させ3倍波で調整」 To tune precisely you might use overtone signal of Xtal oscillaor . I used 46MHz oscillator of third overtone.

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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」 They are selling a tiny aluminum case.

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その2－組み立てマニュアル日本語版を作りました。I had composed Japanese edition of assebly manual.

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

キット組み立て後のトラブルシューティング There are some ideas for trouble shouting.

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その3－受信周波数を表示するために周波数カウンタを買って、受
信機の局発を引き出し外付けしました。
「周波数カウンターユニット　－　エアバンドレシーバーキットの組み立て」

To display receiving frequency I had added frequency counter of loacal oscillator.

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「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」

There is a cirtain example of installing case.

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しかし、この受信機の回路構成では局発が不安定です。そこで、デジタル方式の局発を作り、外部から供給することにしました。 Then I had found that this kit weekness was unstable local oscillator. I had started trying to make up digital controlled oscilltor.

その4－外部局発入力 PICマイコン
外部局発信号入力改造

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ＰＩＣマイコンを使って信号発生器を自前開発試作 At first I utilize PIC micon for such generator.

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その5－イタリアのロベルトさんからアイデアもらい、回路や定数変更し、改良。

Mr.Robert gave me some ideas for improving this kit performance. I remodelled and changed parts.

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その6－外部局発入力 Arduino制御でSi5351aを使う、XTALフィルタで低ノイズ、高感度。スケルチフィーリングも改良。 To ease to develop digital controlled oscillator I had changed the micon from PIC to Arduino. And also I adopt Xtal filter to improve sencitibity and low noize.

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オペレーションをYOUTUBEで紹介。  I had taken video of operation and uplaoded on YOUTUBE as below.

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その7－ポケッタブルレシーバーでエアバンド無線が聞けるHRD-737を買ってSMAコネクタ化。

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外部アンテナでACARS受信した。

hrd-737.hateblo.jp

 現在の状況ーーー2020年12月

レシーバーキットを改良改造し、Arduino制御のSi5351aデジタル局発を付けました。

 どんなオペレーションなのかYOUTUBEにビデオをアップロードしました。

www.youtube.com

スケルチを触ってみました I changed squelch circuit to avoid pop noize on switching

―――その後色々と触っていたら、今まで気が付かなかった事がでてきたので、内容を改めました。－-

Arduino＋Si5351a局発でオートSCAN機能を作りこみました。そうすると、周波数切り替えとチャネルがオープンしているときのスケルチ切り替えポップノイズが気になりました。（一つ前の書き込みにオートSACN動作のYOUTUBEリンクあります。この中で切り替えポップノイズがあるのがお分かりになると思います。）そこで、何とかできないかと頭を巡らし、CQ出版社で千葉さん（アイテック電子）が書かれた「トランシーバー製作入門」にLM386のスケルチ切り替えソフト化アイデアが紹介されていたのを思い出し、実験してみました。

この改造はLM386の入力部と、MUTE電圧発生回路のLM358とで行います。このアイデアですがMUTE時にLM386入力部分バイアス電圧を＋側にもっていきプリアンプの動作域を飽和させるらしいです。改造回路部分を次に示します。オリジナルと違うところは結合用コンデンサを10μFのセラコンにしたところです。始め事例通りに0.1μFにしたんですが、受信音が高域よりになったので、元々の値にしました。しかし、直流バイアスの関係でバイポーラコンデンサ（積層セラコン）にしました。

To get better feeling of squelch switching, I modified receiver circuit as below.

I refered this idea from Mr.Chiba of ITEC electronics.

This modification brings good feeling to avoid the pop noize.

Please hear above YOUTUBE video as actual operation.

Changed points for squelch improvement

で、結果ですが、スケルチ切り替え音はソフトになりました。切り替えはぼそっとというなにげない感じで切り替わります。YouTUBEのビデオで切り替え音がわかります。

Consequently squelch pop noize was deleted. Please confirm on YOUTUBE video.

これで目論見のスケルチ切り替え音のフィーリングが改善しました。オートSCANでは周波数切り替え時Si5351aのLO切り替えによる音の方はこの対策には関係せず、そっちの方も気になり始めました。ただ、スケルチを深くかけると周波数切り替えノイズも抑えることができます。

After good result there is still remaining frequency changing noize.

これらに対しての根本対策はマイコンでSi5351a切り替え時間を見積もりMUTE制御する必要があるようです。そうなると、スケルチ切り替えは4066アナログスイッチになりますね。確かにプロ用機械の回路図をちらっとみたところではスケルチ、送信時切り替えの音声MUTEには4066を使っていました。

Concerning about professional radio they are using 4066 for these application.

www.youtube.com

--------------------------追記　20210910　appended -----------------

この時は電源ON立ち上げ時や周波数切り替え時にまだポップ音が残っていました。この原因がわかりました。SA602Aの入力の270オームを利得を上げるために取り去ったのが原因でした。どうも電源立ち上げ時や局発入力不安定時にSA602Aが不安定になり、その影響でポップ音が出ていたように思います。もともとの回路についていたように270オームを入れると安定し、ポップ音がなくなりました。

SA602A入力に270Ω付加

これにてまったく静かな切り替えになりました。

To stabilize SA602A, I added 270 ohms on the input port again. This avoids pop noise when turning on and changing the frequency.

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「Arduino UNO」に変更。 I had changed CPU for Arduino UNO.

デジタル局発化したエアバンドレシーバーキット

「中華製エアバンドレシーバーキット」を組立、改造し、デスクトップの航空無線モニターを作っています。局発をデジタル化、静かで安定な受信ができるようになりました。更に指定周波数スキャン機能も搭載し、待ち受け能力アップです。今回のお話はデジタル局発制御に採用したARDUINO基板をUNOに替えて機能組み込みを一通り済ませた内容の報告です。

組立てた受信機上でソフトデバッグできるように、Arduino基板を「Arduino UNO」に変更しました。そのためUNOにスイッチ類、LCD、レシーバーからの信号類、Si5351a接続する基板を修正しました。
これでデバッグが順調に進み、当初予定の機能は全て組み込みました。

動画での機能紹介検討中です。とりあえずオートスキャンの動きをYOUTUBEにアップロードしました。

4つの機能キーとロータリーエンコーダーでプログラム化した機能は次になります。

1.電源ONでメモリーに記憶された周波数を呼び出し受信開始。Fモードでロータリーエンコーダーを回すと、STEPで指定された周波数だけ増減。

2.F機能の長押しで電源ON時呼び出し周波数をメモリー設定。

3.STEPキーでSTEP周波数選択（1,10,25,100KHｚ、1,10MHｚ）がロータリーエンコーダーを回し行う。

4.STEPキー長押しで電源ON時呼び出しSTEP周波数をメモリー設定。

5.SCANキーでMemoryされた周波数を呼び出し、50チャンネルある。ロータリーエンコーダーを回し選択。

6.SCANキー長押しでMemoryされた周波数を順次呼び出し、200ｍｓで切り替え、もしAGCで信号検出したら1秒待ちを二回延長。

7.Memoryキーでロータリーエンコーダーを回してチャネル番号選択。

8.Memoryキー長押しでディスプレイされている周波数を該当チャンネルへMemoryする。

To ease debugging I had changed CPU into Arduino UNO. So I should prepare connection board bedween SWs, LCD, receiver, Si5351a breakout PCB.
I'm studying to introduce functions by showing video.

There are 8 functions by entering 4 function keys.
1. On turning on memorized frequency is recovered and you can tune by rotary encoder with step frequency.

2. Long time pushing of F function key effects to store current frequency into EEPROM.

3. When STEP function mode you can select 6 kinds of step frequency.

4. Long time pushing of STEP function key effects to store current step frequency into EEPROM.

5. SCAN key is calling up memorized channel frequency of 50 kinds.

6. Long time pushing of SCAN key brings to scan memorized channel frequency of 50 kinds in turn.

7. Memory key provide memory number selection.

8. Long time pushing of Memory key brings to store the current frequency into directed memory channel.

ではどんな構成になっているのかをケース内部写真とブロックダイヤグラムを見てください。ケース内部の配線は次の通りです。

There are many remodeling from original receiver kit and I will show you block diagram of set. The below picture shows connection of parts in the case.

INSIDE

UNO+Si5351a+RE＋LCD

ブロックダイヤグラム

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