ちょいと古いミキサーの実験結果

2017-03-11      
 昨日は半日で都内の野暮用を片付け、帰りに秋月に寄って「次の実験に必要な部品」を買ってきました。ここで横道に逸れてしまうと、実験中のミキサーの結果まとめが頓挫しそう・・・というわけで、今日はこの結果を纏め切ってしまいましょう。

 ◆入出力インピーダンス

 SL6440Cの最適な動作条件を探すべく、まずは入出力インピーダンスを測定してみました。



 赤が入力、青が出力インピーダンスです。この測定では、入出力のトランスに「1:1」のもの・・・即ち、インピーダンス変換が生じないような接続にして測定しています。何れも1.6MHz辺りにピークがあり、数KΩ程度の模様。
 入力インピーダンスについては、カタログスペックとしてシングルエンドで500Ω、ディファレンシャルで1000Ωを謳っていますが、平均的にはもっと低いようですね。因みにHF全域において数百~数十Ωをキープしており、高い周波数に向かって下がっていく傾向、28MHzでは31Ω程度になっています。こうなると、入力側のマッチングはあまりHigh-Zへの変換は要らないようです。

 ◆入出力のマッチング

 続いて、実際に回路を組むときに必要になる入出力マッチングの条件を探ってみました。回路図を再掲。



 まずは入力(RF)。ここは、入力ピンである12,13にインピーダンスを固定するための抵抗を入れているのがデータシートに参考回路として掲載されています(450Ω)。ところが諸OMの自作の様子を拝見すると、この抵抗が有ったり無かったり、或いは抵抗値があれこれ違っているため、どれが最適に近いのか判りません。そこで、ちょっと試行錯誤に近い形で探ってみました。
 用意したコイルは、以下の4種類のインピーダンス変換を行うコイルです。何れもFB801-43に巻いています。

 ① 50Ω:50Ω(1:1・・・Quadrifilar 4Tで2本分を入力、残り2本で
   中点を取る)
 ② 50Ω:200Ω(1:4・・・Trifilar 4T)
 ③ 50Ω:450Ω(1:9・・・④と同じような作り方)
 ④ 50Ω:800Ω(1:16・・・このページに作り方あり)

 また、入力ピンの抵抗値は1KΩの半固定抵抗を使って合わせ込む方法にしました・・・と、ここまではイイ感じだったんですが、結果的には以下のようになりました。

 ● インピーダンス変換比を大きくすると、入力ピンに与えられる電圧が
   大きくなるため、カタログスペックである「0dBm入力で60dBc」を
   実現しようとすると、変換比が大きい程不利。

 ● さらに、入力インピーダンスもかなり下げてやらないと、上記の
   「0dBm入力で-60dBc」が確保できない。

 結局、入力コイルとしては①または②とし、さらに最適な入力インピーダンスを半固定抵抗で設定するのが良さそうです。

 一方、出力(IF)の方も同じように上記のコイルで探っていきました。こちらは、①では出力が十分得られず、②から④での差異はあまりハッキリしませんでした。詰まるところ、一番製作が簡単な②で十分なようです。

 ◆OIPとコントロール電流との関連性

 続いては、入力側コイルを①、出力側を②として、OIPとコントロール電流との関連性を纏めてみました。入力は7MHzのツートーン@0dBm、VDD1とVDD2の電圧はそれぞれ12Vと9Vにしています。



 少し前の記事でフライングして記述したように、OIP値が30dBmを上回る設定にするためにはかなり電流が必要・・・IC全体の消費電流として100mA程度が必要です。この時、IC自体の発熱がそこそこあることから、実装時には簡単な放熱対策をしておいた方が良さそうです。

 ◆VDD1とVDD2の電圧差

 VDD1とVDD2の電圧差は1.5V以上あれば大丈夫なようで、この電圧差に関する特徴的な挙動は認められませんでしたので、上記の実験は全て3V差(VDD1:12V、VDD2:9V)としています。また、この電圧差を作り出すために幾つかのシリコンダイオードを直列接続されているものが製作例としては多いようですが、ここはツェナダイオードで行けそうです。

 ◆LOレベルについて

 LO入力はシングルエンドで1500Ω程度のインピーダンスというのがカタログ値です。この入力はかなりラフで良さそうで、51Ωの抵抗で入力インピーダンスを固定した状態で-17dBmから+15dBmの範囲では正常に動作しているようです。局発信号としてはあまり大食らいでないところは、ダイオードDBMより有利になりそうです。

 ◆調整した後のIMDの様子

 ミキサーの出力に-20dBのアッテネータを接続した状態でIMDを測定しました。まずは0dBm入力。



 67dBc程度のIM値となっています。IC全体の消費電流は凡そ106mAとなりました。続いては・・・



 入力を-13dBm・・・一般のHF機の「S9+60dB」に当たる入力電力にしてみました。これで-75dBc程度となっています。我が常置場所での運用ではここまで強い信号が受信されることは希だと思いますし、20dB程度のアッテネータを入れられるように製作すれば、実用に十分耐え得るものができそうです

 以上でSL6440Cの実験は漸く終了、次の実験は暫く「仕込み」が必要になりそうです・・・。

ちょいと古いミキサーの実験回路

2017-03-07      
 週末にちょっと暖かくなったと思ったら平年の平均気温を割り込むような気温となり、今日の外出先である都内は、雨模様と冷たい風で寒く感じる一日となりました。それでも、桜の開花宣言は「平年より早め」という情報を入手・・・本格的な春は、既にそこまで来ていそうです。

 ちょい古ミキサーたるSL6440Cの実験を地味~に続けて大凡の傾向は掴んだ感じなんですが、まだ纏まり切っていませんので、今日のところは実験回路をアップしておこうと思います。



 確かめたい部分にはボリュームやジャンパーピンを入れて挙動を探れるようにすると同時に、入出力についてはインピーダンスマッチを確認すべくコイルを差し替えてチェックできるようにしています(点線で囲んだ部分)。

 今のところの結論からいうと、カタログスペックである「0dBm入力で-60dBc、IIP=+30dBm以上」をクリアすることは確認できたものの、そこそこ消費電流が大きいことが判ってきました。そういう意味ではポータブルなQRPリグ向けというより「必要十分な電流供給が可能な固定向き」といった雰囲気・・・この辺りを順に纏めていきたいと思います。

ちょいと古いミキサーの味見開始!

2017-03-01      
 今日から「弥生」・・・土器の出土地名という印象が強く、「麗らかな春」というイメージとは少し違った印象を持ちますが、何にせよ今年の冬は終わったという感じ。暖かくなる季節到来という身体を伸ばしたくなるような気分にはなるものの、実際にはまだまだ寒い日が訪れそうですね。

 そんな季節の移り変わりを余所に、今日は仕事のアヤで早めに帰宅できたことから、滞っていた「ミキサー実験」に手を染め始めました。平日ですから深追いせず、今日は「塩梅」を見るに留めましょうかね

 今回のミキサー実験は、ちょいとマニアックなOMは既に手にしたことがあるであろうデバイス・・・「SL6440C」についてのヘッポコ実験です。このミキサーICは、二昔前くらいに名を馳せた(といっても、それこそちょっとマニアックな御仁だけだった・・・)と思われる代物ですが、中華取引ではまだ手に入れ易いものです。IP=+30dBmを謳い、かつコントロール端子から流し込む電流でIPの制御ができるという変わり種。早速、実験用にこしらえた基板に装着しました。



 この回路を標準的な電圧供給(VCC1として12V、VCC2は9V)として動かしてみました。LOには11MHzをSGから与え、RFにはどよよん実験室標準の「2ジェネ@7MHz」から0dBmを印加し、APB-3で出力の「角」を測定しました。ミキサーの出力には-20dBのアッテネータを噛ましています。



 IC全体の消費電流は70mAとして測定しました。ミキサーのゲインを大凡-1dBとしてOIPを計算すると、+27dBm程度になっています。2SK125のクワッドミキサーと同程度のものが、IC一つで実現できそう あれこれ弄ると、入力の細工やコントロール端子への電流供給の加減で、IP的にもう少し良い結果が得られることが分かってきました。次の記事では、この辺りを纏めたいと思っていますので、興味のある方は乞うご期待

修正 2017.03.04>
 数行上の色付けしてある「OIP」は誤記修正(IIPと記述していました・・・)です。

実験には至らず・・・ミキサー実験の準備中

2017-01-22      
 今週末中には手掛けられるかと読んでいたミキサー実験ですが、結構お疲れモードだったんでまぁグダグダと過ごしたりあれこれ別のプチ実験の興じたりと回り道をしてしまい、結局準備がほぼ終わったところで既にマッタリとこの記事を書いています

 現時点での実験基板の仕上がりをスナップにしました。



 何だかICが3つ登場しそうな雰囲気ですが、ご本尊は真ん中のICソケットに収まる予定。その他、ジャンパーピンなどを具備し、そこそこ意味のある実験をしたいと画策しているわけです。

 平日はなかなか実験に手を染められませんから、ヘッポコ実験の第一報は来週末に持ち越しとしましょうかね

変動するダイオードDBMのIMD特性

2017-01-08      
 昨晩まとめたSBL-1のIIPは、LOレベル+10dBm時に+24.5dBmという測定結果・・・無論、測定誤差は含むわけですが、Typicalで+18dBmというカタログ値とはかなり大きく食い違っていますね。こうなると、測定する環境を含めて「何か勘違いをしているんじゃないか」という不安が頭をもたげてきます。もし本当に勘違いがあると、ここ何ヶ月かのIMD測定に絡むヘッポコ実験が、本当にヘッポコ実験になってしまいます

 そんな中、この手持ちでちょいと古いSBL-1のIIPのもう少し詳細な情報がどこかに落ちていないかとweb検索をぶん回していたら、「SBL-1-1LH」という"亜種"を発見しました。



 このDBMは、注意書きにある通り「非カタログ品」ということのようですが、LOレベルとして+10dBmを謳っており、手持ちのSBL-1に近いのではないか・・・と考えたわけです。そして、このデータシートにはIIPがきちんと纏めてありました。



 SBL-1のIMD測定は「RF:7MHz、LO:11MHz」というHFの下の方で実施、これに最も近いものを「RF:10.1MHz、LO:40.1MHz」と見立てると、LOレベル+10dBmの時のIIPは24.69dBm・・・測定結果とかなり近い値 測定結果の裏が取れたと考えていいでしょう さらにこのリストの下の方に目線を移していくと、周波数によってかなりバラツキがあることが判りました。300MHz辺りは、かなり低くなっていますね。

 データシートのページを繰ると、この周波数によるIIPの様子がグラフに纏められていました。



 規則性は全く感じられませんね さらに、LOレベルが高ければIIP的に有利ということも一概には言えません。例えば100MHz辺りの様子を見ると、このグラフのサンプルとしては最低レベルの+7dBmが良好なようですし、逆に最高レベルの+13dBmでは、450MHz辺りが突出しているものの高い周波数帯で「若干優位」といった程度。

 ここで気付いたのが、昨日纏めたSBL-1のLOレベルに追随しなかったIIPの様子。



 このデータを纏めたときはかなり奇異に感じました(緑色で囲んだ辺り)が、この点にも十分納得できますね。

 ダイオードDBMは、各ポートのアイソレーションや変換ロスが広帯域に渡って比較的フラットな特性であるという部分を拡大解釈し、IMD特性もきっとそうに違いない・・・という思い込みから、特にカタログスペックとしてIPを明示されているとそれがどの周波数でも概ね成り立つものと思っていましたが、これは素人の浅はかさだったようです

 これで、ダイオードDBMの特性まとめはお終いにしたいと思います。さぁ、次だ、次

標準的な(?)ダイオードDBMの特性

2017-01-07      
 短い冬休みはあっという間に終わりました。4日の仕事始めの日から若干残業するなど滑り出し好調とは言えませんが、2017年はどんな年になるのか・・・ここ暫くは流れに任せましょうかね

 元旦の翌日は”ヘッポコ実験タイム”が取れ、本当は「冬休みのメインディッシュ」の筈だった実験の前に「違った味見」をする気になり、簡単な実験を行いました。この実験自体は、記事にして記録しておくことにあまり意味があるとは思えないんですが、まぁ今後二度としないようなものなんで逆にきちんと纏めておくことにして、今日は忙しい合間にデータ採りをしました。

 「冬休みのメインディッシュ」とは、とあるミキサーのIMD測定であり、素直にそちらに手を付ければ良かったんですが、前から部品箱に転がっている少々古いDBM「SBL-1」でミキサーの測定方法・・・「2ジェネ」ことツートーンジェネレータとAPB-3、SGというキャストできちんと測定ができるのか試してみることにしました。



 このDBMは秋月で長い間扱われていましたが、既に販売は終了しているようです。そもそもこのDBMは、途中でマイナーチェンジして最大入力電力が下方修正され、それが現行モデルの「SBL-1+」に継承されたようです。写真に写っているのは(多分)マイナーチェンジ前のもので、当時購入時に貰ったデータシート・・・写真に写っている1枚っぺらには以下のように記述されています。

2信号3次歪みI.P.+18dBm typ
最大入力電力200mWピーク
最大入力電流50mA

 ところが、肝心なLOレベルの適正値が何処にも書いてありません。後継と思しき「SBL-1+」の場合はLOレベルとして「+7dBm」と明示していますが、前述の通り最大入力電力が50mWになっていますから、手持ちのものはもう少しLOレベルを上げても良さそうです。この辺りは、実験で上手く導き出せそう・・・というわけで実験開始です。

 DBMの各端子はスナップの通りSMAコネクタで引っ張り出し、RFには2ジェネ、LOにはSG(HP8648B)、IFにはAPB-3を接続し、IMD/変換損失とLOレベルに対する依存性の形で纏めました。



 まずはIMD特性・・・LOレベルによってかなり変動しますが、「LO=+7dBm」辺りでカタログスペックの+18dBmくらいになります。ただ、そのままもう少しLOレベルを上げていくと「LO=+9,10dBm」辺りで+25dBm程度のIIPをマークするようになり、その後もなだらかながらLOに追随して"高IP"になっていきます。また、「LO=+2,3dBm」辺りに若干IIPが高いポイントがありますが、この原因はよく判りません。
 一方の変換ロスは綺麗な特性が出ています。「LO=+5dBm」より上では-6dBを下回り、大凡-5.6dBくらいでほぼ横這いになります。これは、カタログスペック的にもよく一致しています。

 この実験では、標準的なスペックと思われるDBMについてカタログ値が「本当なの」というフォーカスで見てみました。実験自体は特に問題なく行うことができましたから、今回のデータが採れたこと以上に「メインディッシュ」も同じ方法でできそうだという感触を得ました。

 明日、明後日は特に用事もない休みになりそう・・・この2日間に、果たして「メインディッシュ」を頂くことはできるでしょうか
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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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