VR製SGの改良完了かな?

2013-11-11      
 昨日一日掛かりで改良したVR製SGですが、やり尽くした感というか「飽きちゃった感」が・・・ひとまず、まとめておきましょう。

 改良ポイントは2点。一つは、PLL式であろうクロックを「普通の正弦波発振器」に替えるとどうなるか、もう一つは周波数の補正・・・28MHzで150Hzほどズレている周波数を何とか数Hz程度に追い込むというものです。

 まずは勝手に疑っている「お前、PLLだろ」というクロック発振器ですが、オシロで波形を見てみました。



 何とも評し難い波形です。多分、オシロの測定周波数としても高めですから、実際はもう少し「尖った感じ」に見えるんだろうナァ・・・と思いましたが、まぁそんなに酷すぎってことも無いような。
 一方、30MHzの正弦波を起こす方は、以前に偽TCXOを作った際に余っていた発振器を使い、中身の水晶を「aitendo」で購入した30MHzの水晶に換装しました。波形は以下の通りです。



 絵に描いたような()正弦波です。オマケに、周波数の微調整はできるし金属の蓋が付いてますから、まぁこれで行くことに。



 何個同じ奴を持ってるんだ・・・とお思いでしょうが、偽TCXOにした10MHzの方は、とある用途のためにスタンバっているわけです(写真の左側の白い奴)。

 換装してあれこれ測定していると、どうしても28MHzだけがスプリアスだらけになっており、原因が分からず昨日はお終い。ところが、今日の帰路に「あぁ、裏側シールドされてないわ・・・」と気付き、銅板でひとまずシールドを施してTS-590@スペアナに接続して測定開始。ところが、このSGの出力波形を切り換えるスライドスイッチが接触不良気味だったために取っ払って出力と直結(まぁ、方形波は要りませんからね)したら、出力レベル自体が上がってしまいました・・・。

 仕方なく、ちょっと測定条件が違いますが、とにかく「S9+60dB」に合わせようと、プリアンプ無しで測定したのがこちら。



 何だか改良前より酷く見えます。実際、ビートは増えてしまいましたが、ノイジーな感じ、即ち発信音としては聞こえないが、Sメータだけが振っているような状態・・・これをノイズフロアと呼ぶとすると、Sにして1,2はフロアがダウンしているようです。

 この状態でひとまず周波数のズレを修正、28MHzで数Hz程度のズレまで追い込み、信号強度をS9+40dBに合わせてリグ側の歪みを軽減し、各ハムバンド+実験しそうな周波数で測定しました。例によって「概算:9×6dB+40dB=94dB」程度のレベル差と見立てます。
 S9+40dBへの合わせ込みは1dB刻みのATTで行いました。液晶の+40dBのコマが表示されるギリギリのところに合わせましたから、そこそこ合っていると思います。

 低い周波数は見ても面白くないんで()21MHzから。ちなみに、これ以下の周波数は同じような感じでした。



 邪魔者はいません 直ぐ上の24.9MHzはどうか・・・



 ちょっとデブになりましたが、これも取り立てて邪魔な奴はいませんね。この辺りはTS-590のフロントのフィルタ差も出るような気がします。

 続いて28MHzは・・・



 ±14KHzくらいのところにS1に届かんとするヒゲがありますが、まぁご愛敬 ただ、こうしてみると、最初の観測ではやはりTS-590の初段の飽和による歪みノイズも見ていたようで、これなら使えなくもない気がしますよね

 最後に最高周波数(このSGの最高周波数は50.000.000Hzです・・・ちょっと残念)で測定。



 案の定、周波数が上がるに連れどんどん悪化していくことが判りますが、近接スプリアスはそれほど多いとは言えませんね・・・。

 もう、この緑の画面は飽きました やはりちゃんとしたスペアナちゃんが欲しいところですが、相変わらず高い奴は超高いんで、ひとまず現状ではこれで満足しておきます。何となくお勉強にはなりましたし・・・。

 ◆ AD9851のリファレンスクロックは、180MHz辺りを一発で発振させて突っ込むのが良さそう
   >今回の28MHzの汚さは、30MHzのクロックとの干渉が原因の一つかと・・・
 ◆ 同時に、クロックからの漏れを極力引っ張り込ませないように、シールドや配置を考える
 ◆ 周波数微調整は必須、ただ使いそうな5次オーバートーンでの周波数の微調整は難儀
   >前にやったスーパーVXO実験が役に立ちそう

 DDSは、まずまず慎重に組めば動くだろう程度に考えていましたが、やはり結構ノウハウはありそう・・・って当ったり前ですが、期せずしてこのSG改良で知ることができました。

 そうか、この授業料が「3000円」だったわけやね・・・。

VR製SGの改良開始

2013-11-09      
 安物とはいえ折角手に入れたVR製SG、何とか使いものにしたいなぁとは思うものの問題点もやはりあるようで、この辺りをゆっくり詰めていきたいと思い、まずはデータを取りを行って一部改良を始めました。

 まずは簡易スペアナで観測・・・といっても、そもそもRBWは50KHzだわ、観測レンジが60dB程度しかないわで、高調波くらいしか測定できず。ひとまず測定してみましたが、位相のイズやら近接スプリアスやらの観測には全く意味を成さず。そこで、TS-590に「スペアナモドキ」になって貰うことにしました。
 TS-590には、PCから制御できる「ARCP-590」というソフトがあって、この機能の中に「簡易バンドスキャン」が付いています。スキャン中はリグから音が出ないため、通常のQSOで使う機会は滅多にないばかりか、そもそもこのソフト自体出番がなかったんですが、今回のナンチャッテ観測には打って付けでしょ SGの出力が大凡0dBm@50Ω程度だったんで、アンテナ端子に直結しても壊れないだろうと踏んでTS-590に接続してみると、ATTを入れてS9+55dB程度と絶妙なマッチング 早速、測定開始です。



 SGを7.005MHzで発振させていますが、ちょっとずれてますね。まぁ、大本の発振器がタダのちっこい(多分PLLの)奴ですから、この程度のズレは仕方がないとして、何となく発振周波数を中心に「対称形」の位相ノイズっぽいものが観測できています。

 さて、ここで幾つか明確にしておかないと、後々の改良との比較が上手く行きませんので、ちょっと箇条書きに。

 1) S1つを6dBとし、S1からS9+60dBで114dBのダイナミックレンジと考えよう
 2) これだけ強い信号を入力すると、TS-590側でも歪むことを考慮すべき

 特に2番目の方については、例えば7.007MHzで何かSが5も振るような信号が聞こえるかというと、実際何も聞こえませんしSメータも振らないんですが、TS-590の周波数変更に伴う「ポコッ」というノイズは聞こえてきます。このソフトでも、ステップ周波数毎にこの「ポコッ」を捉えているようで、「一体、何を測定してるんだ」ということになりますが、多分、SGからの信号のピュアリティが良くなると、この辺りに変化が見られる(例えば、変なお山が小さくなる)と踏んで、他によい方法も無いことから、「定性的な観測」ということにしました。

 さらに、7.005MHzよりもっと上の周波数・・・例えば28MHzではどうなるかについても証拠残しをしました。



 これはちょっと酷いなぁ・・・とお思いでしょうが、7.005MHzと同じような測定条件です。ただ、SGの出力がかなり落ちているため、逆にプリアンプを入れてS9+60dBに合わせ込んでいます(表示上、+40dB辺りがピークになっていますが、実際にTS-590のSメータは、ピークの周波数で+60dB)。また、7MHz付近より周辺の位相ノイズやスプリアスが大きくなると思い、スイープ範囲も100KHzに拡げてあります。45KHzと50KHz離れた辺りに明確なスプリアスが見られます。

 上記の結果から分かるのは、やはり位相ノイズがそれなりにあるんだろうなぁ・・・ということで、DDSでOM諸氏の苦労談義を総合的に解釈し、「まずは電源周り」とアタリを付けました。
 上記の測定は、同梱の9Vのスイッチング電源で動作させたときのデータですが、スイッチング電源ではないトランス式の電源だとどうなるか、かつ9V⇒5Vで直には触れないほどの温度になる三端子レギュレータを低ドロップタイプに換装し、6V程度の電圧で動くように・・・と、ここら辺りに着目して最初の改良に入りました。



 換装したレギュレータは、秋月で売っていた「NJM2845」の5Vタイプです。500mA出力時に0.18Vしか入出力電位差が必要なく、今回の換装にはベストフィット。出力側には定石通り、最短距離でのパスコン接続ということで、10μFのタンタルを付けました。そもそも、この基板の回路では、三端子の出力側のパスコンが遙か遠い距離(多分、右端に移っているMPUの下辺り)にあり、何の補償もされていない状態でしたので、この部分の改良効果には期待しました。
 また、DCプラグが2.5φだったため、これを「日本標準」(本当か)の2.1φに付け替え、序でに、この基板の「足」が金属製のスペーサで机上で擦れると嫌~な音を立てるため、プラスチック製のものに変えました

 さて、この処置でどんな変化が見られたか・・・ちょっと驚きですよ



 付属の9VのSW電源を用いて7005MHzを発振させた様子です。発振周波数の左右にあったお山が「小山」になりました 周辺を「」で聞いた感じでも、明らかにざわついた感じが圧倒的になくなりました。一方の28MHzの方はというと・・・



 あんまり変わっていません が、S3程度のノイズフロア(ひとまず、こう呼びます)が、若干下がっている感じです。少しは効果があったようです。

 トランス式の電源に変えた場合の変化は非常に小さいのですが、若干あるようです。7MHzの方のデータを貼っておきます。



 左右の小山がさらに小さくなっています。ちなみに、28MHzでもノイズフロアが若干下がっている感じですから「気休め程度」の効果はあるんだろうなぁ・・・といった感じ。トランス式採用の恩恵は、どちらかというと電圧を下げたことによる「レギュレータの発熱の減少」で、熱いと感じたものが少し暖かくなったと感じる程度になりましたので、これもまずまず狙い通りです

 7MHz、28MHzについてSGからの信号が凡そS9+60dBと仮定すると、近接するノイズのピークは-96dB、-70dBと読み取れます。この値自体に意味はないと思いますが、何となく「そんなモンかなぁ・・・」といったところでしょうか。

 それより、三端子レギュレータは「言われたと通りのパスコン」を「最短距離で」というセオリー通りにしないと、こうしたノイズに煩いセットでは影響が出ると思って良いでしょう。一つ勉強になりましたし、「中華系」はやはりある程度手を入れないと・・・というか、手を入れて初めて「マシ」なものになるようですね。

VR製(?)DDS発振モジュール到着

2013-11-06      
 香港というと、「中華」と一括りにまとめてしまうのに抵抗が・・・まぁ、それはともかく、AD9851のコントローラまで付いたDDS-SG(と言った方がいいでしょう)を購入してみました。

 最近は、かなり「ワルさ」の噂を聞かなくなった中華圏とのネット取引ですが、やはり気になるのは「本当に届くのかしらん・・・」といったところ。それでも、ビビッていてはいつまで経ってもなんで、損しても痛くない程度の小物を買ってみようと画策、Ali Expressを使ってみました。
 本当はSGを買うつもりなんて無く、別の欲しいもの(これも後日記事ネタになると思います)を注文してみたんですが、どういうワケかSGも買ってみようと思い立ち、何れも10/27に注文。結果的にSGの方が早く到着しました。まぁ、妥当な日数でしょうかね。
 ちょっと怖かったのが、「評価実績無しで最安値のショップ」という大冒険 ただ、こちらが「ちゃんと到着したぜぃボタン」を押さないと取引が成立しないという仕組みらしかったんで、ひとまずこれを信じてみました。



 構図が悪いのとLCDに保護フィルムが貼ったままなんで、動作してるんだかなんだか判らないスナップですが、50MHzを発振しているようです。到着したのは、上記の基板とBNC-ワニ口のケーブル、そして9VのACアダプタというセットですから、ひとまず必要なものは揃っていましたが、取説・回路図などはありません 諸元もよく判らなかったんですが、根性()で製造元(Instrustarという会社です)を探し当てました。まぁ、そんなに苦もなく「どうやって使うんだ」くらいは解るわけで、DDS信号源としては黙って発振してればよいわけですから、とにかく波形を見てみることにしました。



 これが10MHzの波形です。随分綺麗な感じそこで、50MHzも試しに・・・。



 同じ写真ではありませんよ オシロ自身が60MHzまでなんで波形自体勝手に綺麗になっちゃうわけですが、妙なヒゲがあったりくびれがあったりはしないんで、「そこそこイケてるんじゃないの」といった感じでしょうか。

 実は、出力電力(HFの下の方で-1dBm@50Ω)や簡易スペアナで見た高調波(10MHzの第2高調波が大凡-40dB程度)など、一通り確認して「使えるかも」みたいな手応えを感じましたので、これはまた改めて記事にしようかなぁ・・・と思っていますが、「はてさて、どんな回路構成なんだろう・・・」ここが、気になっちゃうわけです 早速「分解」しました。



  STC89C51RCをMCUとして使用しています。ソフトも公開されているのを見つけましたが、開発環境がないんでちょっと改変は難儀そうです。DDSの根幹たる発振子は30MHzの水晶発振器でした(黄色矢印のところ)が、50MHzの波形も「汚くって使えるか」ってことも無さそうなんでひとまずこれで良さそうです。
 電源はいきなり5Vの三端子レギュレータが入っていますから、6Vの電源でもイケそうですが、低ドロップタイプに換装した方が良いかも・・・。
 さらに、液晶のバックライトが煌々と照りつけること、電源ONを示す赤いチップLEDが無駄に眩しいこと・・・辺りが文句の付け所でしょう。

 なお、コントロールプログラムにバグがあるようで、液晶表示がアップダウンに付いていかないことがありました。まぁ、きちんと(手順通りに)プリセットすればちゃんと動いていますんで、この辺りはご愛敬ということで

 これで3000円・・・は安いと言えそうな「『VR』からやって来たDDS-SG」でした。
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どよよん無線技士

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アパマンというハンデにさらにQRPまで課し、失敗連続のヘッポコリグや周辺機器の製作・・・趣味というより「荒行」か!?

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