・始めに
フルDIYでDSPチップ使ったエアバンド受信機を試作してます。R909-DSP1を作り、現在R909-DSP2のデバッグをしながらR909-DSP4で漢字表示をやろうとしております。試しに簡単な受信テスト用スケッチを作ってみました。これからＲＦ部と繋ぐ予定です。
関空出発の周波数表示例
R909-DSP2はR909-DSP1と同じスケッチで動きますが、RF回路がLI＋電池対応となり、アナログ部の設計が変わっています。R909-DSP4はRF回路はそのままで、CPUをESP32-C3 dev kit super miniにして、豊富なメモリーを使用してスケッチを色々と触ろうとしています。その第一弾が受信周波数チャンネルの漢字表記です。
R909-DSP4の回路ブロック
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・始めに
フルDIYでDSPチップ使ったエアバンド受信機を試作してます。構成はSi4732、Si5351a、TA2003と言うところがメインの部品です。Si4732を21.4MHz親受信機とFM受信機にして、エアバンドはSi5351a局発でTA2003をミキサーに使います。
フロント写真
感度も-100dBmとそこそこで、安定度抜群なんですが、自己中毒ノイズに悩まされてました。このR909-DSP1を組み立て、追試してくれたマルタ島のJasonさんからも、ノイズを何とかしてくれと言われていたので、どうして対策したらよいのかと気にしておりました。
・chatGPTさん指導を得てノイズ低減
最近はAIアプリのご協力を得てArduinoスケッチの改造なんぞに励んでおりましたが、今回はノイズ低減も頼んでみようかと思いつき、ノイズ対策と言う課題を振ってみました。
気になるノイズの原因は2つ推定され、一つはSメータ情報を得るためのRSSI問い合わせi2cシーケンスが原因らしい、もう一つはOLEDの内部電圧ポンピング発振回路の突入電流によると思われるdisplay.display()実行時に出ていると思うぴょろぴょろ音です。
・ぴょろぴょろ音対策
こちらは電源に10Ωとか1ｍHぐらいを直列に22uFアルミコン入れろとか、あるいはOLEDのポンピング周波数を下げるとか言うアドバイスがありました。思い切って100Ω直列220uFにしたら、ずいぶんましになりました。ポンピング周波数を下げる対策はまだ試していません。スケルチを１，２かけると黙っているぐらいまで来たので様子を見ることにしました。
・RSSIサンプリング音
こちらはi2cのバスノイズを受けてるから、パターン配線設計が良くないのではと始め言われてたんですが、良く良くノイズ音を聞いてみると、プチの後、もわもわ音です。そこで更にchatGPTさんとディスカッションしたら、受信動作中にi2cなど処理が頻繁に入るとDSP処理が滞るという注意事項がマニュアルにあるよと教えてもらいました。またAGCが数百ｍSぐらいの時定数でかかっており、DSP処理で影響出るとAGCが絡んでバックグラウンドノイズが上下する可能性があります。Sメータなどは１秒応答で良いのに気付き、タイミングを見直したら、見事に対策できました。流石のchatGPTさんです。
と言うことで受信音声のサンプルを付けておきます。
中国ECでエアバンドが受信できるという受信機を検索しているとATS-120(ESP32＋Si4732＋TFT2.4）とかATS-200とかATS-125（ESP32＋TEF6686＋TFT2.4）とかATS-25 ＋(ESP32＋Si4732＋OLED）などがヒットします。ATS-25をベースにし、100/110Mhzクリスタルコンバータでエアバンドに対応したモデルのように思われます。
今回、少しベースが違うようなモデルを見かけました。
このモデルに興味をひかれたのはロータリエンコーダ+スイッチの操作性です。ショートプレスとロングプレスでモードを変えて、いろんな機能を盛り込んでいます。また、周波数メモリーも各バンド250、全部で1000チャンネルを記憶します。エアバンドではチャネルスキャン機能も備えているようです。
ところで、R909-DSP試作の方はその後停滞しています。OLED基板の昇電圧用ポンピング回路からのノイズとSi4732のRSSIモニタリング時のノイズ低減で手間取っています。ポンピングノイズはOLED給電を100Ω220μFデカップリングで何とか抑え込みましたが、RSSIモニター時のi2c影響が手付かずです。マイコンをESP32に切り替えるプロジェクトがうまくいったら、Li＋駆動化も合わせ基板改版をしようかと考えています。
自作エアバンド受信機の感度がどれぐらいなのか、SN法で測ってみましたが、今一つすっきりしません。手持ちの自作測定器まがいを組み合わせ調整して使うので、結果が盛られてしまう感じです。(-109dBmでした＠R909-DSP1）
今回、PCソフトでCOMTEKKのSINADアプリと言うのを知り、お試しさせてもらいました。SINAD法だと行ったり来たりがないのが扱いやすいところです。
comtekk-sinad.software.informer.com
PCのマイク入力にスピーカーから600Ω系に変換する配線を経由し入力しました。信号源はtinySAのＲＦ信号源です。1kHz80％変調です。
R909-DSP1(TA2003＋Si5351a＋Si4732＋LM386構成のエアバンド受信機です)のBB帯域を6ｋHzに指定すると118.1MHｚで-98ｄＢｍとなりました。BB帯域を2ｋHzに狭めると118.1MHｚで-102ｄＢｍと出ました。
Si4732の21.4MHzでは感度いまいちだと思いますが、TA2003のRFアンプ、MIXER変換ゲインが補ってくれます。しかし、感度良くなると、OLEDポンピング音と、RSSIモニター音がさらに気になり、何とかしないといけません。
以前紹介しましたが、東欧で設計されたらしい、RBA-03というエアバンド受信機キットの基板があります。
今回その回路をもとに部品を表面実装化したという基板をJasonKitsから入手したので紹介します。フロントエンドのミキサー局発はTA7358を使用し、局発はバリキャップでの周波数可変です。IFは10.7MHzでセラミックフィルタを使い、トランジスターで構成されています。AFアンプはLM386が使われ、スケルチはLM386の供給電源をスイッチングしています。AGCはIFの後段ベースにかけています。
さて、今回入手したものは表面実装部品のABR-300基板ですが、元のDIP部品対応RBA-03基板はPCBWAYで買えます。トルコのハムがコピーして基板のデータライブラリに挙げています。
YOUTUBEでも紹介されています。
https://www.youtube.com/watch?v=6wZL3TLj_Ug
まずはアナログで動かしてみるか、それとも最初からR909-VFO対応にするか迷っています。基板をよく見ると、バリキャップへの配線パターンが長く引き回されているので、組み立てて調整に苦労するより、始めからデジタルVFOにした方が良いかと思っています。
元々この基板を組み立てたいと思ったのはR909-VFOの応用先を増やすためですので、始めからデジタルVFO対応で組み立てることにします。感度がどれぐらいありそうかと言うのも興味がありますね。
Recently I knew ATS-25+ AIR at YOUTUBE. There is the HIZ-AIR unit of the option for the current ATS-25. Also ATS-25+ AIR may be combined the HIT-AIR with ATS-25. I'm muh interedted in HIZ-AIR inside.
最近YOUTTUBEでATS-25+ AIRが紹介されているのに気づきました。ATS-25でエアバンドが受信できるようになったそうです。HIZ-AIRという110MHz局発(100MHz版もある)のダウンコンバーターを外付け、あるいは内蔵し周波数読み替えをするみたいですね。また150MHzまでのLNAもついているようです。
以前に同じようなやり方でダウンコンバーターを試作しようと、手持ちマイコン用20MHz水晶を5倍オーバートン発振させました。それを局発にSA602と組み合わせ、ATS-20の方でコンバーター周波数読み替えするスケッチ試作をしました。でもスケッチ改修がうまくいかずお蔵入りになりました。
水晶発振回路5倍オーバートーンを試してみました I had experimented of 5th overtone crystal oscillator.
R909シリーズを展開している今となっては、次にこの機種に倣って手掛けるとしたら、ATmega328PからESP32へ、OLEDからTFTへの乗り換えなのかなと思います。
YOUTUBEで見つけたATS-25＋AIR関連画像
NEW - ATS 25 Pro + Airband - VHF - BLUETOOTH WIFI
AliExpressで売られているHIZ-AIR
![](http://ae01.alicdn.com/kf/S9c5395675f4b433aac188858ab0a0be1o.jpg_140x140.jpg")
You shall wind the front end filter coils for R909-DSP1. There are two examples, as the one is the stagger type and the other is the 3 stages Chebyshev style. You shall wind two coils of one kind for the stagger type and three coils of two kinds for Chebyshev style. Please refer the list for those.
R909-DSP1の組み立てで必要となるコイル類について説明します。エナメル線(あるいはUEWなど)を使用して巻かないといけないコイルが５種類あります。エアバンド帯域通過フィルター用のコイル３種、FM受信用コイル１種、そしてTA2003RFアンプ負荷用コイルです。
エアバンド帯域通過フィルターは２種類の事例があります。一つは２段スタガーでコイルは1種類2個必要です。もうひとつは３段チェビシェフ式フィルターで２種３個のコイルを使います。コイルは0.5Φのエナメル線(あるいはUEWなど)を使います。指定直径のドリルビットとかドライバーの芯などを使い、エナメル線を巻きつけ成型しコイルにします。Φ５のビットに対し、巻き終わった時のスプリングバックを考慮すると、コイル径はおよそΦ５．５に出来上がります。そして目安インダクタンス値になるはずです。
出来上がりのインダクタンスはLCメータを使ってチェックしています。フランクリン発振回路を利用した自作設計メーターを使っています。GITHUBにこのLCメーターの基板パターン、組立、スケッチの情報をアップロードしましたので、必要でしたら、参照し自作が可能です。
また、50Ω治具を使ってnanoVNAでも測っています。
2つの回路方式で使うコイルのインダクタンスや巻き方については次にまとめました。
２段スタガー
３段チェビシェフ
三段チェビシェフ用のコイルの巻き方
R909-DSPではIFを21.4MHｚにし、フロントのフィルターが効くので、イメージ帯域のノイズなどは減りました。切れがいまいちの2段スタガーでも不足はないと思います。3段チェビシェフだと通過損失がかなり増えます。また、調整は2段スタガーの方が簡単です。
２段スタガーのコイル実装、nanoVNAによる通過特性表示。
3段チェビシェフの方はnanoVNAを使って試行錯誤しましたが、追い込むのはむつかしく、今のところ、設計帯域が取れていません。
と言うことで無難なところで、二段スタガーの方をお勧めします。
