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

「Studying R80 circuit diagram 」 PART2,「回路図の研究」その2 #FIL&LNA回路図

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The circuit of R80 front end section

a. The front end filter and LNA  
The front stage filter is a stager style with two LC resonating circuits.
L is D5x5 size, 4.5 turn(Estimated inductance is 68nH by WEB service "http://gate.ruru.ne.jp/rfdn/Tools/ScoilForm.asp#p1"). And C is 15pF. Between LC circuits there is 2.7pF connecting capacitor.
I had simulated filter design by using ELSIE. "http://tonnesoftware.com/elsie.html"
To keep the bandwidth for the airband we shall tune the front filter coil size. 60/68nH is somehow well for bandwidth and accordingly pass-through gain is declined.
We should use the VNA or the spectrum analyzer to tune more precisely.

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Simulation at ELSIE



LNA is NE5204 which is  DC-200MHz wide and 20dB gain.


a.帯域フィルタと増幅器
 BNCコネクタで50Ω入力信号は2段スタガー同調方式のフィルターに加えられます。
LC同調回路はそれぞれ15pFと空芯コイルΦ5x5-4.5t(WEBサービス"http://gate.ruru.ne.jp/rfdn/Tools/ScoilForm.asp#p1"にて68nH)であり、
2段を結ぶ段間結合は2.7pFです。

ELSIE"http://tonnesoftware.com/elsie.html"と言うソフトを利用し、フロントエンドフィルターの調整勘所をシミュレーションでつかんでみました。68nHと60nH(コイルの幅をちょっと広げればよいと思います)ぐらいにすればエアバンド帯域で0-3dBに収まります。このコイルを細かく調整するにはVNAあるいはスペアナ(TG付)が欲しくなりますね。

 

使われている高周波アンプはNE5204、DC-200MHzでAv=20dBです。

 

先に手掛けたアナログLOのキットではフィルターは5極チェビシェフ、LNAは2SC3356でした。アナログLOのキット最新版のコイルはPCBパターンで、L固定、C固定であったので、調整難しく、損失大きいので感度悪いという難点がありました。
また、2SC3356一段ではちょっと利得不足だったと思います。
とはいえ、2段スタガー同調だと調整しやすいが、帯域115-135MHzを確保すると3dB以上の通過損失と帯域内リップルを覚悟しないといけないように思います。

-----------Studying R80 circuit diagram R80回路図の研究-------------
continue   この項続く

 

I'm studying R80 receiver kit PART1  中国製エアバンド受信機キットのR80を調べてみました(その1)

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The block diagram of R80 receiver


I'm wondering to buy R80 kit or not. I have been interested in various functions on R80.

1. They are saying that the LO is PLL. And I had come to know that the chip was MS5351 as was Si5351a clone.
If so, their providing frequency setting function is a little bit poor.
The major style of receiver usage is waiting for a signal on several determined frequencies.

2. Airband communication frequency plan is 25kHz separation and near London and New York that is 8.33kHz especially.
The step frequency of R80 is 100kHz or 10kHz.

Prior to buying R80, I studied its circuit. And I will introduce it below.

 

中国製エアバンド受信機キットR80を買って試してみようかと迷っています。
先日R80を組み立てられたkonさんに聞いて見たらPLL局発とはSi5351aのコピーチップだということが分かりました。

1. Si5351aならもっと機能が発揮できるはず。
航空無線受信スタイルは近郊空港とか管制域などの決められた周波数を待ち受け受信するのでチャンネル周波数設定が欲しい。

2. 航空通信のチャンネル配置は25kHz(混雑の多いニューヨーク、ロンドン付近では8.33kHzらしい)なのですが、
R80はSTEP周波数は100kHzか10kHzです。
そのため、例えば119.475kHzを聞く場合は119.470か119.480に合わせれば、受信範囲が広いので聞こえるよと言うことのようです。
確かに第二中間周波のセラフィルは中波ラジオ用のはずで9KHz(あるいは10kHz)セパレーション用なので、5kHzずれなら片側側波帯はバンド内に入るということになります。


そんな背景でR80の回路図をじっくり眺めてみることにしました。

-----------Studying R80 circuit diagram R80回路図の研究-------------
continue   この項続く

 

中国製PLL式局発のエアバンド受信機R80のPLL局発は5351らしい   PLL LO chip may be the 5351a clone


少し前のブログ(と言ってももう一年近く前)でPLL方式局発のエアバンド受信機キットがあることを紹介しました。

nobcha23.hatenadiary.com


買って試そうかなと迷ってましたが、最近konさんと言う方のWEBで詳しく紹介されているのがわかりました。キット入手から組立注意や調整手順、ケース加工など運用できるまでの一巡説明です。

中華製AIRBAND受信機

丁度この受信機のLOは何だろうかと気にかかっていたので、konさんに質問してみました。お手数をかけてしまいましたが、ケース開け、基板のチップを見たら、MS5351と表記されているということでした。早速ググったら、Alibabaでハム機器用Si5351a互換チップとして売られています。

www.alibaba.com

更にこのWEB報告には基準発振水晶の誤差補正方法記述(25MHz水晶の誤差補正)などもあり、興味を引きます。このキットを手掛けてみようという方には非常に参考になる情報なので紹介させていただきました。

 

konさんご協力ありがとございました。

 


Last year I introduced the Chinese PLL LO receiver kits as R80/R60.

nobcha23.hatenadiary.com


After then I had been hesitating to try such kits. Recently I found the WEB page which is handled R80 assemblng job all around by Mr.kon.

ndj.g1.xrea.com

I sent a request mail for Mr.ken to report what chip is used as PLL LO.
He had opened the case and investigate the name on the IC chip and he taught me the name being MS5351.
Alibaba is selling MS5351 as a compatible od Si5351a for amateur radio usage.

www.alibaba.com

In his report, there is how to compensate for the basic 25MHz oscillator error.
I think that this WEB information is very valuable.

I'm much thanking Mr.kon.

 

2021.12.04 PLL部の回路図

Silicon Chip 2021年11月号(オーストラリアの雑誌)にR80の記事が掲載されており、その中で回路図が紹介されています。

 

 

 

 

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Si4732基板を買いました  その4  I bought Si4732 kit. part 4  Filter→LNA→Mixer@crystal converter

Si4732受信機基板セットを買ったので、これでエアバンド通信を聞こうと考え、周波数コンバーターを作りました。クリスタルコンバータ局部発振をジャンク箱にあった20MHzマイコン回路用水晶を使い、5倍オーバートーン発振させました。


前段フィルタですが、ジャンク箱にあった10kコイル(8t-1t)を二個使いスタガーで115-135MHzの帯域を取ることにします。LNAは同じくジャンク箱にあった2SK439を使い、出力は同調取らず、コイル負荷約0.2μHにしました。

 

出来上がったフィルタ部の帯域通過特性をnanoVNAで見てみます。同調用コンデンサ-1.5pFにするとちょっと同調周波数が低めだったので、1.5pF直列=0.75pFにしました。
段間結合はコンデンサは使わず、コンデンサやコイルの相互誘導に頼ります。


ということでフィルタ特性ですが一応115-135MHzー15dB、100MHzでー25dBとなりました。

 

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5th overtone oscillator circuit & the front end for air band

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Measuring pass band characteristics

 

LNAもつなぎ測ると115MHzでー5dBぐらいの通過減衰特性になります。LNAは約10dBぐらい利得あるようです。2SK439ゲート入力がトランス1tタップなのでマッチングが取れていないようです。また出力負荷をどうしようかと思ったのですが、なるべく簡単にとチョークコイル(水晶発振器に直列に入れたものと同じ7Kタイプ約50nHコイル)にしました。

 

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To compose the crystal conveter & the Si4732 receiver

組みあがったクリスタルコンバーターをSi4732受信機につなぎ、まずは大阪国際空港ATISを受信できるか確かめることにします。受信周波数128.6MHzに対し、局発の5倍オーバートーンの水晶周波数が100.060MHzなので、Si4732受信機は28.54MHzで待ち受けます。中国製エアバンドレシーバーキット一号機で大阪国際空港ATISを受信するにはアンテナをマンション廊下に出すとSが9ぐらい振ります。HRD-737受信機ではRSSIは10dBぐらい振るが、妨害波(何かイメージで受けていると推定)を被り、受信できません。


さて、今回のクリスタルコンバーター+Si4732受信機ではどうかと言うと、かつかつ受かりました。次に大阪国際空港アプローチ118.1MHzだと上空を飛ぶ飛行機からの信号ならばっちり受かります。空港の信号は無理でした。受信音なのですが、SDR特有の受かり方です。信号無いとノイズがパリパリで、信号が近辺に来、キャリアあると一旦静かになり、すぐに復調信号が出ます。周波数がちょっとずれていても復調のために搬送波に合わせてくれます。


Si4732受信機では帯域が選べます。2Kだと少し広域が落ちます。3Kー4Kが良いところです。6kにするとちょっと甲高いノイズが気になります。無変調のキャリア妨害があると、シーンと無音になり、アナログ受信機ならヒスノイズが出るのと違います。変調信号がないと信号受けながらのアンプのコイル調整がむつかしい。

 


受信信号をブーストしてみようと、以前買ってあった「0.1-2000MHz 広帯域増幅器 RF 広帯域アンプ 30dB 高利得モジュール」をつないでみました。信号が浮かび上がり、中国製エアバンド受信機キット一号機と同じぐらいの感度になりました。

 

 

5倍波オーバートーン水晶局発によるクリスタルコンバーターとSi4732受信機を組み合わせエアバンド無線受信ができました。

 


As I bought Si4732 receiver kit, I made up a crystal converter to receive air band communication. I utilized the MPU 20MHz crystal for the 5th overtone oscillating as 100MHz. The correct frequency is 100.06MHz. I composed the stagger coupled 2 10K-8t coils as a front-end filter and used 2SK439 FET for LNA.

 

To connect the crystal converter for the Si4732 receiver I tuned Osaka international airport ATIS. As Osaka international airport ATIS's frequency is 128.6MHz, I should tune 28.54MHz derived 128.6 - 100.06 = 28.54MHz. The result of filter is -15dB between 115 - 135MHz and -25dB @ 100MHz.

 

The sensitivity is less than the Chinese receiver kit. I can receive a 118.1MHz signal from airplanes because of being very strong. Speaking of received sound feeling, it is special for SDR. SDR is naturally tuning modulated signal and it takes some time to generate sound after capturing modulated signal.
No signal: very noisy, On capturing signal being calm at first, after then coming up demodulated sound.

To boost the signal I connected 0.1-2000MHz Wideband AMP bought from Amazone, and it brought well result. As a result, the sensitivity became as same as the Chinese airband receiver kit.

The project of the 5th overtone crystal converter brought enough achievement.

 

 

You can look forward to the next project.

 

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その後基板を設計開発し、TA2003-Si5351a-Si4732-LM386と言う組み合わせでArduino制御の受信機を作りました。

nobcha23.hatenadiary.com

 

PLJ-1601-C 周波数カウンタ

 

 

 

オリジナルケースにデジタル局発も入れる (その2)  To install the digital LO into the Chinese original aluminum case with receiver kit. (2nd)

二号機組立状況  The report of 2nd machine assembled

中国製エアバンド受信機キット用オリジナルアルミケースにデジタル局発も一緒に入れるという改造を行いました。 I had installed the optional digital LO circuit into the Chinese original case with the receiver.  

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The front panel of the 2nd machine



 

この改造の大まかなステップは次になります。Roughly listing for attempt issues.

  1. 中国製エアバンド受信機キットの組立 To assemble the kit.

    nobcha23.hatenadiary.com

  2. 改良改造、外部局発入力改造 To remodel for improvement and optional LO.

    nobcha23.hatenadiary.com

  3. スイッチ付きREをつかうデジタル局発、Arduino Pro Mini+Si5351aBOB To prepare LO circuit with Arduino Pro mini and Si5351a BOB.

    nobcha23.hatenablog.com

  4. SSD1306 128x32 OLEDでの周波数表示 To attach OLED display of 132x32 graphic.

 

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Inside of the 2nd machine



 

ブロック構成は次になります。

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The block diagram of the 2nd machine

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Lear side of the front panel

 

さて、現状の出来上がりレベルですが、次の問題点を抱えています。  Still remaining below issues.

  1. 感度が悪い。1号機はエナメル線コイルフィルタでしたが、2号機はプリントパターンコイルフィルタです。通過特性改善対策は行いましたが、損失が多いようです。また、2号機からクリスタルフィルターマッチングを行っており、これでかなり減衰するみたいです。

Worse sensitive. 1stis machine is composed of an enamel wire coil filter but 2nd machine is composed of PCB pattern coil one. I added the resistor for impedance matching so this causes much loss.

  1. ロータリーエンコーダーの反応が悪い。反応が良いようにベンバクストンさんの割り込みライブラリーを使いました。割り込み方式ではチャタリング対策必要と思ってRC入れたりしても改善せず。

Badly responding by the rotary encoder. I adopted Mr.Ben’s interrupt library. And also I added capacitors for avoiding chattering.

 

1号機が快調なので、2号機はとりあえずここでストップします。1号機も2号機もスケッチを改善したいところがあるので、まずはそちらを手掛ける予定です。

The 1st machine is under good condition and I will hold the above issues for while. I would like to edit Arduino sketch for improvement.

 

 スケッチはこちら

 rover.ebay.com 

rover.ebay.com 

 Airband receiver kit Airband receiver aluminum case

Si4732基板を中国製エアバンドレシーバーキットにつないでみた  Connect Si4732 kit with Chinese airband receiver kit  (Si4732基板を買いました その3 I bought Si4732 kit. part 3)

Si4732を使用したpu2clrライブラリー対応受信機を買って動かしました。これはケース入りでATS-20という名称にて売られているらしいものです。それに使われているらしい基板をキットで買いました。そして、どうもソースは基板だけトルコのTB5CVNというハムがコピー作成しPCB WAYSにおいて5ドルで売っている TB5CVN PCB(下記画像)

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TB5CVN基板@PCB WAYS

のような感じがします売っています。

I bought the Si4732 receiver kit and assembled it.  This is the same as ATS-20 with the case.  The original PCB is based on Turkish HAM, TB5CVN copied and is selling it on PCB WAYs as USD5.

 

 

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Connecting Si4732 receiver with airband receiver IF

今日は航空無線の通話がどういう風に聞こえるだろうかと思い、中国製エアバンドレシーバーのデジタル局発(Si5351a)改造機に付けてあるIF10.7MHz出力にSi4732 レシーバー(ATS-20)をつなぎます。設定は10.7MHzバンドです。

 

大丈夫、聞こえました。DSPらしいフィーリング、信号があるとちょっとノイズが静かになり、復調される。アナログの受信機だとノイズの中から変調音が復調されてくる感じだが、DSPでは、信号を受信すると一旦静かになり、復調され音声が出るまで少し遅延があります。

 There is 10.7MHz IF output on the Chinese remodeled receiver. Si4732 is set 10.7MHz AM and fed the above signal. I could hear airband radio communication on this combination. It is special as DSP receiving feeling. When signal comes, once calm and after then the demodulated sound is coming up.

 

 

 

 

 

 

 

 

---------------------------------------Appendix-------------------

この後、クリスタルコンバーターを作り、Si4732受信機でエアバンド受信ができるようにしました。

After then I made up the crystal converter to receive air band communication on Si4732 receiver.

---------------Appendix 2 -----------------------2023.12.18

さらにその後、基板を起こし、受信機にまとめました。

Arduino制御で、1602AーLCD表示版と、OLED表示版の二種類をデバッグ中。

nobcha23.hatenadiary.com

-------------------------------appendix 3 2024.02.11------

Si4732+Si5351a+Arduino構成のエアバンド/FM受信機ができました。

I have finished to make Si4732+Si5351a+Arduino combined airband /FM radio as below.

nobcha23.hatenadiary.com

www.youtube.com

 

 


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Si4732基板が動かない->動いた!  Chinese Si4732 kit is out of order (Si4732基板を買いました その2 I bought Si4732 kit. part 2)

――中国製Si4732基板を組立、動かしました――

 

次ステップにおけるデバッグのことを考慮し、nano基板実装はソケット接続に変更し、SSD1306LCD基板もコネクタ・ケーブル接続にします。中国からメイン基板に乗ってやってきたnano基板ですが、メイン基板に刺さって、電源二本だけはんだ付けされています。また未使用信号端子は基板にスルーホールなし、そして使用していてスルーホール有りの端子はなぜかはんだ付けされていません。(ショップに問い合わせてみたら、同梱部品だけでなくnanoの端子もはんだ付けしてくださいとの回答でした)

そこで、電源二本のはんだ付け部のはんだを吸い取って外しましたら、変なことが起こりました。nanoとメインボードは電源二本だけでなく、もう一本上下につながってました。そしてnanoにUSB給電時の電源供給用ショットキーDiが実装されていません。その替りにnano電源Diカソード側へメインボードVCC端子からつながってました。 

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No Diode

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No through hole

Arduino IDE接続時USB給電の際、USBからの5Vでなく、バッテリー3.3V給電にするためのテクニックかと思います。ワタシはとりあえず、バッテリー動作は考えない、Arduino IDEデバッグ優先で考え、nanoのショットキーダイオードの替りに1S1588を入れ、USBからの電源が4.2V程度に低下することでしのぐことにしました。

For the sake of sketch improvement I had changed Arduino nano to be connected on PCB. So female header on PCB and soldered male header on Arduino nano. So I removed nano from PCB. Then I found that they had soldered Vcc, GND, and internal Vcc supply node of USB-Di cathode of nano board. To prevent USB +5V supply they remove the diode and they connected +3.3 line to Di cathode node by tricky style.

I would not use a battery and I shall supply Vcc from USB to nano. So I soldered 1S1588 of a silicon diode. It reduces 0.8V and supplies voltage results 4.2V This works well.

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元々ついてきたスケッチで動かす  original sketch

 

はんだ付けし動かしますが、いまいち不安定です。どうもi2cインターファイスの処理中にフリーズするようです。組み立てを紹介しているブログ情報を参照すると、アナログ信号のことを考えていない設計からアナログ動作に弱いだとか酷評されています。そこで、回路をよく見てみると、電源回路のデカップリングがちと弱いみたいです。VCC-GND間にセラコンがたくさん使われていますが、アルミ電解コンは皆無です。これではmSオーダーのノイズにやられやすいです。オシロで電源を観測してみたら確かに百ミリボルトに近いリップルがありました。よって、DC電源デカップリングのために47μFを2個入れました。

I had soldered and turned on. Then the circuit is unstable still. There occurred stacked along with i2c interfacing. I checked the circuit diagram and I could not find AL capacitors on a power line. I observed DC line by oscilloscope and found some hundred mv of ripple on it. I added 47uF  AL capacitors on the line.

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Aluminum capacitors optionally 47μFを二個追加

 

 

これら解明対応で苦労したが、一応動くようになりました。やっとNanoのソケット化にこだわったソフト変更改造にとりかかれます。到着した基板に入っていたV1.1.5から最新のバージョンに入れ替えることにしました。

I had consumed much time to resolve this setting. 1S1588(same as 1N4001) is working well. Arrived Arduino sketch was 1.1.5 as a very old version. I shall instead it to current versio as V3.x.x.

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V up sketch

 

 

PU2CLRリコルドさんは、自分が作ったソフトが無断利用されているのに、寛大なお心をお持ちなようで、サポート情報を流されています。PU2CLRGITHUBをよく見てみると中華製キットを買った人へのソフトバージョンアップ法の解説があります。これを参考にバージョンアップしてみます。(和訳してみました。)

PU2CLR Mr.Recardo is a very generous person to admit Chinese clone suppliers being using his library without any notice. He is providing version-up information for Chinese kit purchasers. I will introduce it with a Japanese translation.

SI473X_ALL_IN_ONE_OLED_RDS_CHINESE_V7

https://github.com/pu2clr/SI4735/tree/master/examples/SI47XX_KITS/AliExpress/SI473X_ALL_IN_ONE_OLED_RDS_CHINESE_V7

 上記の和訳

http://chitose6thplant.web.fc2.com/AB/4732kit/V-UP_KIT_ja.docx

V3.x.xの操作マニュアル 和訳

http://chitose6thplant.web.fc2.com/AB/4732kit/PU2CLR_kit_v3_ja.pdf