短点でSWR測定は可能か!?

2011-10-31      
 都内からの帰りしな電車に揺られていると、ふとタイトルのような疑問が湧きました。

 以前から、IC-703の欠点の一つとして「キャリア送出が面倒」というのがありました。SWR計が正に「ただのメーター」であるため、長点・短点では凡そしか判らず、SWRを測る際に少々長めのキャリアを出すには、キーヤーのモードを「バグキー」に変えて凌いできましたが、この操作が案外億劫。
 一方、今回作成のもの(カップラ内のSWR検出部)は「PICのA/D変換により短時間でもSWR検出が可能」なはず・・・1回の検出で70μs程度しかかからないA/D変換を進行波・反射波連続で都合2回行うだけですから、かなり高速に処理が行えるはずです。これは、マッチングが大幅に狂っている状態での送信時間を短くすることができ、各種電波障害の発生軽減、あるいは無線機への負担の軽減に寄与するものと思われます。

 では、「短点」っていったいどの程度の時間、電波を送信しているのか・・・これがぶち当たった疑問。そこで、まずはCWの送信速度について考えてみました。

 IC-703の内蔵エレキー機能では、動作速度を「WPM」で表現しています。WPMは50短点(信号間の短点分のスペースを含む)を1分間に何ユニット送出できるかという単位であり、よく「PARIS」を当て嵌めていますね。もし、1WPM(絶対にそんな通信はあり得ませんね)だと1分間に50短点ということになりますが、一般のQSOでは20~30WPM、コンテストではもう少し速い局も出てきます(試しに30WPMで打ってみましたが、今のスキルではミスだらけでゲンナリしてしまいました・・・)。40WPMは流石に少数ですし、自分にできる芸当ではないなぁ・・・と思いつつ、ひとまず40WPMをモデルにしました。
 ちなみに、IC-703では60WPMなんていう設定もできるわけですが、これは結構笑えます。何を打っているんだか、全く判りませんでした

 40WPMは1分間に2000短点分の送信に当たります。この速度の短点の長さは、簡単に計算できますね。

 ★ 1 ÷ (40WPM × 50短点 ÷ 60秒) = 30ms

 一方、キーイング時にリレーが送信側に倒れた後、綺麗な波形に安定させるためには、リレーが倒れてから信号が送出されるまでに「ある程度のタイミング」を取っていると思います。が、それでもある程度の「過渡的な時間」があるはずで、極論すると短点の先っぽは少し鈍って(あるいは逆にオーバーシュートして)立ち上がるはずです。
 逆に、短点送信の終わり際の波形も、やはりある程度ヒステリックな挙動を起こすはず(まぁ、これが酷いと汚い電波になってしまいますが・・・)ですから、30msの一番おいしそうな「中間の10ms」をターゲットにすれば、比較的安定な値を検出できるでしょう。
 問題は、上記の「ある程度のタイミング」であり、これは二現象のオシロなどで簡単に判りますが、まぁ実験的に求めても良いかも知れません。

 何れにせよ40WPM程度のスピードまでなら、短点でのSWR測定は可能なようです。そして、長点ならさらに3倍の猶予があることになりますね

ACCソケットの確認

2011-10-31      
 カップラのBAND切り替えについてはこの記事でまとめたのですが、あくまで「ICOMさんからの回答」であり、無論「誤差含み」であるのも確実。やはり実測がいい・・・ということで、本物のIC-703()を使って測ってみました。

BANDIC-703
出力電圧
制御用電圧
出力電圧×0.4
CVRCON
CVR3-0VRef
1.97.573.0311102.917
3.56.192.4810112.292
75.152.0610011.836
100.0090.004
144.111.6401111.458
18/213.221.2901011.042
24/282.230.8901000.833
501.870.7500110.625

 出力電圧の測定は、内部抵抗が高い電圧計・・・といっても、秋月の安売りのもの。どの程度正確なのか謎ですが、まぁ信じることにしました。上の表の「IC-703出力電圧」が実測値です。

 制御用電圧は、PICでBAND検出する際の入力電圧であり、PICコンパレータの仕様より、IC-703からの出力電圧を抵抗等で分圧して0.4倍することにします。また、その際のPICの電圧リファレンスモジュールにおける制御値(CVRCONレジスタのCVR3-0ビット)と計算上のリファレンス電圧をVRefとして記してあります。VRefは、電圧リファレンスモジュールのVDD側トランジスタのVSAT分、凡そ0.1~0.2Vほど下がりますので、この辺りはPICを実際に使って試す・・・それこそ実験ネタ
 制御イメージは、「制御電圧>VRef」でBANDを確定するようにします。このため、初っ端に「どのBAND」を探しに行く論理が必要(ローバンドからハイバンドの方向)。一度捕まえたら、後はBAND切り替え毎に変化する電圧を頼りに切り替えていきます。

 いやぁ、BANDをローからハイへ切り替えていくと電圧が綺麗に下がっていく・・・と思いきや、10MHzが何でいきなり落ちるんでしょうねぇ このせいで、コンパレータの検出論理としては「50MHzのVRefより低ければ10MHzと思い込む」という論理になります。ピッタリ0Vでないところも何だかねぇ
 しかし、何と言っても収穫は「50MHzも判るじゃん」というところ。これは、「ICOMさんからの回答」には明記されていませんでした。50MHzでカップラは使うのか・・・はともかく、V/UHFのアップバーターへの応用などに使えますね

 ついでに、送受信切り替えを検出する端子の確認・・・これはマニュアルを読んでもちょっと解りにくいのですが、要は送信時にショートする(電流を流し込む)タイプであることが判明しました。

A/D変換も制圧!!

2011-10-30      
 A/D変換・・・手こずるも何も制御が簡単で、予想に反してPICの機能の中でもある意味楽チンなモジュールでした。LCD表示と合体させ、アナログポートの電圧を読むイメージで実験、レジスタのバンクの間違い程度ですんなり動作しました



 上位と下位の間にピリオドを入れてありますが、「0.00-3.FE」までボリューム(写真では、黄色いリード線が接続されています)を回すと変化します。ちょっとサボって16進表記なのはご愛敬 3.FF(=フルスケール)まで行かないのは、ボリュームのせいというより、VDD-VSSの設定したために上限付近が怪しくなっているのでしょう。

 カップラに使う予定のPIC16F886では、内部クロック最高の8MHzを用いた場合にTAD(A/D変換用のクロック)が4μsと遅くなります(PIC16Fxxx自体は、最速で1.6μsにできるように設計されています)が、まぁ1秒間に何万回も測定するものではなく、SWR測定ではむしろ「ワンショット」に近くなりますから、この速度は気にせずに置いておきます。従って、1回の測定で70μsぐらい(10ビットのA/D変換時間は「アクイジョン(充電時間)+12TAD」程度)ですから、SWR値計算のために2回計測がワンセットでも、かなり短いキャリアで計れそうです。

 残るはコンパレータ・・・折角PIC16F88を下ろしたばかりですが、お役後免になりそう。PIC16F648Aに戻してオーソドックスなコンパレータの実験で進めようか、やはりPIC16F689を使って本チャンに近い形で行おうか迷っています・・・。

PICの内部クロック動作の確認

2011-10-27      
 亀の歩みは仕方がないのですが、実は最近PCがやたらと遅くなり再インストールを余儀なくされました。その際、愛用しているサクラエディタの強調文字ファイル、画面のカラー設定などのデータ保存を忘れて消してしまった・・・ということで、この修復をした後に、PIC内部クロック動作の確認を行いました。ソースは、最初の作品であるLEDのON/OFFプログラムです。

 まず、これまでずっと使っていたPIC16F648Aは暫く休憩・・・代わって、PIC16F88が登場 このPICは、コンフィグビットの設定が他のPICとかなり違っており、コンフィグの書き方はすぐに判明したものの、「_HS_OSC → _INTRC_IO」が判るまで結構ネットをウロウロ。そして、OSCCONの設定を早めにやらないと、なんと31.25 kHzというものすごく遅いクロックで動作するという部分にも遭遇した挙げ句に何とか動きました

 PIC16F88では、例のコンパレータの部分の実験ができない(この記事でまとめています)ため遠回りとも言えますが、A/D変換の部分は結構手間そう・・・ということで、PIC16F689はまだ使わないことにしました。大体、何回焼き直しできるのか・・・公称100回ということですが、まだ実験ですから「ご本尊は温存」と、駄洒落風味で済みません

LCD制圧!

2011-10-26      
 漸くほぼ思った通りの形でLCD表示が動作するようになりました。ビジーを見ながらの方法は、PICのポートの向きを切り替えなければならないため、先日動いたソースプログラムを参考にしつつも、タイマできちんと時間を確保するのみで制御できるようにしました。

 結局何故、夏休み前に動かなかったか・・・というところですが、実は初期化の初っ端にあるコマンドの出力部分にバグがありました。それも、単にポート出力が1つだけ抜けていたというお粗末な話 やれやれ、随分遠回りをしました。

 久々の夜更かしでひょろひょろですが、ひとまず形になったことを書き留めておきたかったんで さぁて、良い夢が見られるかな

遠隔君関連実験の再開

2011-10-23      
 LCD表示の改良を前に、実験ボードの気になっていた部分を1つ修正しました。



 実験ボードには、組み立て時に持っていた4MHzのクリスタルをひとまず付けて使っていたのですが、後発の(というか、初期のものでない)PICに内部クロックで8MHzを自励発振できる機能がついていることから、各種の実験も8MHzをベースにしておいた方が何かと有利と考えて、クリスタルを換装しました。実験ボードはともかく、実際の「作品」ではクリスタル1つとはいえ部品数は少ない方がよいし、普通の制御なら8MHzもあれば十分ですからね
 換装する前、HC-49USは初めてのお相手であったことから、「こんなちっこいの・・・」と思っていましたが、ちゃんと動作しました。こうしてみると4MHzのクリスタル・・・でかいですね

 さて、これまでの実験成果をひとまずまとめておきます。

 ① LED点滅(兼PICライティングの練習→結果的にPICKit3購入に至る
 ② タイマ#1周期割込
 ③ URT送受信(19.2Kbps:Async)
 ④ タイマ#0周期割込
 ⑤ タイマ#1によるμsオーダのディレイ処理
 ⑥ LCD表示(動作確認)

 LCD表示は、その初期化等のタイミング処理について、これまでの実験要素で作ったタイマ関連のソフトモジュールを「呼び出す形」に直せばよく、表示ルーチンを綺麗に作れば・・・とまぁ目処が立ちました。

 残るは、遠隔君(=カップラ)の制御の大本であるA/D変換と、IC-703のBAND切り替え電圧を検知するコンパレータが残っています。が、LCD表示に目処が立ったことで「数値」を見ることが可能になりましたから、A/D変換の実験にはLCDが大活躍でしょう。

 最近のコンディション良好のせいで、どうもこの実験が捗らないのですが、それも仕方がないか

信号強度によるQRP通信成立の可能性

2011-10-22      
 何となく国内・海外のDX通信(Esは除く)について、相手の信号強度で「いけそう」「無理そう」が判ってきましたので、ちょっとまとめようと思います。

 40mは、コンテストと移動局狙いでは様子が違います。コンテストでは「潰される」という部分と、そのコンテストに合わせて相手局が普段と違う準備をしている(移動している、アンテナを増強している等→普段より受信条件が良い)という部分で、信号強度が当てにならないことが多いようです。 殆ど、メーターもS9以上ですしね ただ、CWのフィルターONでは、S>7以上が目安・・・なんですが、「何キロワット」というような局も居らっしゃいますので、それこそS>9であっても繋がらないときは繋がらないし、確かにQRMが激しいですから時間帯を選んで・・・と、これはコンテスト出場時の話ですね。
 逆に、JCCサービス等の移動局は、自分しか呼び出していないような場合は「相手の受信能力次第」という他力本願ですが、とにかく一度電離層で反射されている電波では、我が愛機(IC-703:プリアンプ常時ON)でS>7が目安になります。勿論、もう少し弱くても拾ってくれる場合もありますし、相手局もQRP・・・だから弱いといったこともありますから、S<7の場合は深追いに意味がないという感じ。
 また、DXの場合は米国西海岸がギリギリですが、これもS>7が最低条件のようです。実は、ステルス君2号で受信感度がS1つほど上がっったのですが、残念ながらその後にQSOしていませんので何とも言えません。まぁそんなに変わらないと思うし、まさか40mメインでDXを なんていう無謀な計画はありませんから、ここは考察しても意味がありませんね

 一方、ハイバンドのDXについて国内と近隣諸国のEsを除くと、現時点ではビーム方向(っていうのか)に対してオープンな南~南西については、Sが振っていなくても交信できちゃったりする場合があります。それこそコンディション次第なんですが、最近漸く手がつき始めたEU方面についてはS>7はどうやら必須条件のようで、なかなかそこまで強く受信できる局も少ないことと、相手の強力な「パワーのみ」でメーターが振っているような場合は、S=9程度でも無視されます・・・。ですから、ひとまずはS>7を見つけては呼んでみる・・・といった風に収まるでしょう。
 なお、DXコンテストは、こんなにコンディションの上がってきている状態で参加したことがありませんので、また別の機会にまとめたいと思います。

 ・・・ということで、大凡のボーダーは諸OMが仰るところの「パワー差を信号強度で表現する」と言う意味でS>7は、ある意味での「閾値」になりそうです。

 ところで、10mの最近のコンディションで、東欧のあちこちの局がピークでS>7になる時間って案外短く、まごまごしていると次の地域に移っていってしまうことが結構あります。聞こえている局をパッパとメモリーして強い局から順に呼ぶ・・・といった芸当も考えられるのですが、そういう意味ではあまり使い易くない我が愛機・・・小型機の操作性の問題ですね。

 余談ですが、呼び出しの際のノウハウとして、相手側に少し高い音を聞かせるという芸当は小技として有効です。ハイバンドではせいぜい500Hzのクリスタルフィルタが多いでしょうから、敢えて少しずらすして呼ぶと振り向いてくれることが多いようです・・・って、敢えて書くほどのことでもないですね

ハイバンド絶好調の覚え書き

2011-10-22      
 数日前の記事でも書いたように、ハイバンドの絶好調状態・・・SSNの高値維持が続いています。少なくとも、昨年まではずっとぱっとしなかったのが急激に上がってきていることは、今なら右のリンク先にある「NOAA Sunspot Number」でも明白です。が、何れこの表も無くなってしまうので、サイクル25用()に証拠を取っておきました



 blog上は邪魔なため小さくしておきます(興味のある方は画像をクリックして下さい)が、最上段の左端が2010/07/22、最下段の2つ欠けているところの最後が2011/10/21に当たります。何とSSN=207

 この表は非常に視覚的に分かり易く、太陽活動周期の「27日」を横軸に毎日のSSN値を色分けしてあります。白が0、水色が40未満、緑が40~80未満、黄色が80~120未満、赤が120以上です。無線再開(2007年)から結局2年ほどは0行進が続いていたわけで、当時の表が残っていれば、それこそ「水色の壁のあちこちが白抜き」みたいな感じだったのでしょうね・・・。

 さらに上の表から、サイクル24として上昇傾向に転じたのは今年の春辺りと見て取れます。まぁ、ちょっとした出遅れ・・・とは言え、あの震災でそれどころじゃなかったもんねぇ

 さて、この秋のコンディションの良さに気づいたのが10/13ですが、実に10/12からずっとSSN>120であり、そりゃまぁ飛ぶわなぁ・・・。QRP故にバンバンとは行かないまでも、確実に東欧~ドイツ辺りは「振り向いてはくれる」といった有様で、少しずつコンタクト数・カントリー数が増えています。
 ただ、この一週間のコンディションって、サイクル24の中でも結構良い方に当たるんじゃないかと邪推しており、現設備&5Wではこの程度かな やはり、ハイバンド(17m以上)のアンテナが重要になってきそうな気がします。

LCD表示は先人のパクリから・・・

2011-10-19      
 何とも不甲斐なかった「夏休み前の躓き」・・・LCD表示の実験についてはここに少々吐露していますが、結構頑張ったのに何も表示されず腐りかけていたところに「猛暑到来」というダブルパンチで放ってありました。

 全市全郡にどーしても出たいという一心でマッチングボックスまで作ってしまい、これがまずまずの成果を上げたのですが、結果的には80mへの参戦がままならずKX-1でごまかしオンエア(結果は1局も交信ならずもSWRは良好)。何れにせよ80mにオンエアするなら、カップラは必須アイテムだなぁ・・・と感じつつも、来年のALL-JAまでに作れればいいやと重い腰が動かず。
 ところが、その後に気づいたサイクル24の序章としてのハイバンド活況でアクティビティが上がった分、バンド切り替えの度にシャックとベランダの往復がやたらと増えてしまい、家人に「運動になっていいわね」とからかわれる始末
 そして、徐々に寒くなる気候を考えるにつけ、やはりいちいちベランダに出るのに冷気を吹き込ませるのもどうかと思い、LCD表示実験を再開しました。

 再開に当たっては、ハード(=実験基板の回路)・ソフト(=PICに書き込んだソフト)のどちらが悪いかを見極める必要があり、まずはハードの「目視確認」を行いました。
 かなりの回数見直しているため、間違いはないという自信はあったものの、結構熱くなっている時には見落としが多いことも確か・・・とは言え、そんなに複雑な配線をしているわけもなく、やはり「合ってるなぁ」といった感じで、ひとまず配線の部分でおかしいところはない・・・とすると、やはり何かの拍子にLCDモジュールを壊したのかも知れないと思いつつも、予備に買ってきたモジュールとの換装に躊躇して、やはりソフトの見直しの方へ。

 実は「夏休み前の躓き」の直前、自分で作ったソフトには一旦諦めをつけていました。そして、インターネットのOM諸氏の公開ソースの中から汎用的そうなものをチョイスして少しリファインし、それでやってもだめなら「LCDモジュールがぶっ壊れたんだ」と結論づけようとしていたのですが、もう一度インターネット上の情報をあちこち見ていたら、同じLCDモジュールの製作例とソースがあり、これをモディファイして見たところ・・・一発で動きました。



 結局、先人の言う通り()なわけですが、ひとまず動いたことは動いたわけですから、これを自分流(コマンド送出用のタイミング論理のところなどは、今後のことも考えてもう少し汎用化しておきたい)にアレンジして完成させたいと思います。まぁ、ここまで動いてしまったら、今後のアレンジで動かなくなれば全て「ソフトのせい」ですから、そういう意味で上記の通り表示できたこと自体は大きな一歩でもあります・・・が、なんだか悔しいなぁ

同軸ケーブルの引き回しなど

2011-10-19      
 先日のステルス君2号設営のついでに、同軸ケーブルの引き回しについて「天井にフックで吊る」という在り来たりの方法で宅内に固定しました。これで、居間の往来には邪魔されなくなりました。

 居間から外へのルートは、ベランダ方向のサッシの上にある小窓から簡単に通すことができるため、サッシを開け閉めしても大丈夫なようにケーブル長を調整、そして我がシャックへの引き込みは以下のような感じです。



 百均で買ったケーブル保護用のケースウェイは、同軸ケーブルに負担を掛けることなくFBです。これも、3Dという太さ所以でしょうが、5Dでも行けそうですね。ただ、これで扉は1cmほど開きっぱなしになってしまいますが、そもそも通気の悪い部屋なんで逆に良いかな

 一方、この引き回しにしてから5W送信でSWRの調整中にSWR値が高いと、何と無線LANが切れるという障害発生 よく調べてみると、VDSLモデムと無線LANアダプタ間の2mほどのLANケーブルで電波を拾ってしまうようで、このケーブルをFT-114-43に3回巻き程度に通して「コモンモードフィルタ付きケーブル」として接続すると、かなり改善はしたものの完治には至らず・・・。ただ、この対策でインターネットの速度が何と1.5倍ほど速くなり、これは副産物としての収穫大・・・まぁ無線には関係ないですね
 この障害、7MHzでは全く発生せず、21MHzでも希、24→28MHzと上がっていくほど顕在化する・・・要は波長が短いほど乗り易いことが判明したことから室内の同軸からの不要輻射と的を絞り、アンテナ側からの反射ができるだけ戻ってこないようにと、マッチングボックスの手前の同軸ケーブルにコア挿入を思いつきました。



 HF帯のため、かなり大きなμのものを使う必要があるなぁ・・・と思案していたところ、秋月の店頭でよく見かけるものを思い出し、同軸ケーブルの太さと 特性から「LF-102B」を購入しました。いわゆる「パッチンコア」であり、カタログスペック上そのインピーダンスは25MHzで144Ωもあります。以前買った「これ」よりかなり改善効果は高そうですね。早速「三連」で挿入したところ、上記障害は完治・・・かと思われます。しばらく様子見です

 さて、同軸ケーブルの引き回しの終わり際、このところの度重なる同軸コネクタの半田付け作業により、100Wの半田ごてのこて先がボロボロ・・・作業効率が非常に悪くなってしまいました。そこで、秋葉原の工具屋さんをあちこち回った挙げ句、HAKKO社の100W用のもの(型番CA8だと思われる)を見つけて買ってきました。



 交換した後の様子です。上の方のこて先が既に欠けて形がおかしくなっているのが判りますね・・・長い間ご苦労様でした。
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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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