FC2ブログ

インダクタのお勉強

2015-09-28      
 我がバイブルたる「トロ活」は、何を作るにも(無論、無線関連のものですよ)参考にしています。この本を初めて手に入れたのは改定前で、ボロボロになったページをセロハンテープで補修しつつ使っていましたが、改訂新版が出た後に再購入しました。さらに電子版まで手に入れて「スマホ」でも見られるようにしてあります

 直前の記事にも書いたように、RFCで使うコイルについては「無造作に適当な値のものをチョイスしてもダメ」ということが解ってから、逆にきちんとしたものを準備するのに躊躇が生じるように・・・。そして、製作中SGの電源ラインのデカップリングを考える内に必要に迫られ、この週末に必要な治具として「リターンロスブリッジ」をこしらえたわけですが、早速これを使って実験してみようということに。

 まず、RFCに関連する記述をトロ活から拾ってみると、改訂新版の49,50頁の「巻線容量」の項に巻き線に纏わる浮遊容量と、インダクタンスの組み合わせで生じる並列・直列共振についての記述があります。そして、ここではFT50-61に30回巻きにしたコイルで100MHz以下に共振点を持たない良好なRFCが作成できると書いてあります。この時のインダクタンスが50μHとなっています。情報は揃ってますから、同じ条件でコイルを巻けば同じような結果が出るはず・・・ということで、早速巻いてみました。



 ん 何やらインダクタンス値が大きいですね。AL値からの計算でも61.2μHと計算できますから、トロ活の情報のどこか・・・フェライトコアの種類か巻き数が間違っていそうです。ま、折角巻いたんで、このコイルの測定をしました。



 左の軸がReal・・・即ちインピーダンスの実数部、右の軸がImag・・・インピーダンスの虚数部です。スケールだけディフォルトから変更しましたが、明らかな並列共振点が20MHz付近にありますね。実数部は、この点を超えると急激に値が減少しているのが判ります。また、虚数部も理論通り、この点をこえると一気にマイナス・・・キャパシティブな性質を発揮していることも読み取れます。これが、「コイルは自己共振周波数以下で使おう」というキャッチフレーズ(じゃないか・・・心得とでも言おうか)に繋がるわけですね。
 一方、この並列共振点より低い周波数の実数部も急峻な立ち上がりを示しています。特に、17MHz以下に及んでは大凡インピーダンスが「0」に近い値に見えます。これでは、RFCとして使えないことになりますね。
 ここで気付くべきことは、少なくとも共振周波数より低い周波数では虚数部もプラスの値になりますから、インピーダンスとしては実数部との「和」の値になる筈だということです。APB-3の制御ソフトでは、この「和」を『絶対値』と称して描画することが出来ます。



 これを見ると、並列共振点より下の周波数はきちんとインダクタとしての特性を示しています。特にRFCとして考えた場合、理論値に近い形(その周波数のリアクタンスとしての計算値に近似する)になります。逆に、並列共振点より上の周波数も急激な現象が緩和されます。例えば、RFCとして10KΩ以上のインピーダンスで線引きした場合でも、30MHz付近までは使えそうな雰囲気ですね。

 APB-3の測定ソフトでは、さらにこの絶対値とインダクタンス値を同時に描画することも出来ます。



 先頭のスナップに示した通り、このコイルのインダクタンスは67.7μHと実測しましたが、APB-3の500KHz付近のインダクタンス値(グラフの青三角部)と良く一致しています。並列共振点に近づくと、見かけ上のインダクタンス値が上がって見えます。

 さぁ、これでトロ活の記述に誤りがあることがはっきりしました。そこで、「30回巻きで50μHになる」というコアの種類を調べてみると、「FT37-61」に30回巻きした時、計算上49.5μHになることが判りました。早速、これも巻いて実測。



 インダクタンス値は若干低い値(47.43μH@500KHz)になったものの共振の度合いが明らかに緩くなり、インピーダンスの高い帯域が広がりました。さらに、15MHz以下の部分は47μHの計算上のリアクタンスに近似する値となっており、良好なRFC(インピーダンスが高い帯域が広い)となっています。トロ活に書いてあるグラフ(改訂新版の図1.59)のように綺麗な特性ではありませんが、少なくとも50MHz辺りまでは使用できそうですね。

 序でにFB801-43に10回巻きしたRFCの測定をしてみました。10回巻きは少々窮屈ですが、0.2mmのウレタン線でピッタリな感じ。



 インダクタンス値は151μHです。50Ω系の装置で考えた場合、RFCとして-30dBダウンが狙える3KΩを一つの目安と考えると、凡そ5MHz以上の周波数でその条件を満たします。40MHz以上は未知数ですが、50MHzよりもう少し上の周波数まで使えそうな雰囲気 こうなると、少なくとも市販のマイクロインダクタを闇雲にチョイスして悩むより、ちょっとした巻き線作業で手に入るフェライトビーズや小型のコアに巻いたものを使う方がいいかも知れません。

 明日は月曜日・・・と思ったら、1時を回ってしまいました。ここ暫くは、同じような実験をもう少し続けることになりそうです。早いとこ寝よっと

ちょっとオンボロなリターンロスブリッジの製作

2015-09-26      
 随分以前になってしまいましたが、HFハイバンドのノイズ撃退を進めていた際にノイズのピックアップ用のアンテナとして、通称「Mini-Whip」・・・FETを使ったアクティブアンテナをあれこれ弄っていました。この時、採用したRFCの挙動によりHF帯の高い周波数部分があまり良好で無いという経験をしました。いわゆる「コイルの自己共振より高い周波数では、キャパシティブな特性が表れて見かけのインピーダンスが下がってしまい、折角の受信信号が減衰してしまう」という至極当たり前のことを目の当たりにしただけなんですが、RFCに関しては「あまり検討せずに採用しちゃ不味いんだな・・・」という部分を痛感しました。

 その後、気付けばAPB-3という強力な武器を入手し、HF帯におけるコイルの挙動がある程度きちんと観測できる環境にあるにもかかわらず、リターンロスブリッジを準備するのをサボっていてこの辺りの実験をしていませんでした。

 一方、現在製作途上のSGでは個々の機能ブロック間のデカップリングの善し悪しが、最終的な出力信号の「綺麗さ」に関わる重要なファクターです。つまり、電源の引き回しで必ず必要十分なインダクタ(+パスコン)を挿入し、余計なノイズを引っ張り込まないよう考える必要があります。この辺りは組んでしまってからガチャガチャ弄くり倒すより、事前の実験である程度見極めておきたいところ。

 ・・・というわけで、急に必要に迫られる格好で()昨晩から「廃材利用」でリターンロスブリッジのでっち上げ開始。最初は、「トロ活」の通りに組んだんですが、低域(HF帯の下の方)の特性が気に入らずあれこれ試行錯誤していたら夜が更け過ぎ(気付けば03時半)、朝起きてから検出ポートにトランスを追加して完成としました。



 50Ωの抵抗は、100Ωの小型の金属被膜から2本組みで50Ωになるものをテスターで選別しました。ケースは余計な穴の開いた小型ケース、BNCコネクタもケース等に取り付ける「4つ穴タイプ」と「ネジ式」の混成という格好になりました。



 右のコネクタの直ぐ上に穴が開いているのが見えちゃってますね この辺りがポンコツの所以ですが、まぁ「空気穴」ということで勘弁して下さい(誰に謝ってるんだ)。続いて、測定風景はこんな感じ。



 余計なものがあって見難いですね そこで、測定治具だけスナップしました。



 BNCコネクタにワニ口を取り付けました。芯線の方は、ワニ口に半田付けしたスズメッキ線の先に尖ったピンを接続・・・引っ張ると抜けます。総じて、まずまずコンパクトに仕上がったと思います

 さて、肝心の特性ですが、まずはAPB-3でHF帯を調査。オープン状態のロスを正規化基準としています(測定端子には50Ωのダミーを接続)。



 とりあえず1.9MHzから28MHzは-40dB以下を満足・・・SWR換算で1.02以下ということになるんで、普通の測定では問題にならないでしょう。トロ活回路では、HFの下の方で-40dB以下には持って行けなかったんで、追加したトランス(回路図中のT2)の効果は大きいようです。45MHz辺りから上はAPB-3自体の測定上限に近づいていることから、大きな誤差を含んでいると思っていいでしょう。さらなる高域特性は、スペアナモドキで(これも、オープン状態で正規化)。



 このデータを信じるとすれば、250MHz辺りまでは概ね-35dB・・・SWR換算で1.036程度となりますが、この辺りまでは使えると思っていいでしょう。作りっぱなしにしては上出来ですね

 もう少しトランス部を吟味し、かつ内部的に50Ωから暴れないように造作すれば、低域・高域共にもう1クラス上のものが作れそうですが、ひとまずこれを「My電子工作標準治具」として使ってみることにします。

DDSに後置するバッファ考

2015-09-22      
 中華DDSモジュールを2枚使った「Dual SG」を完成に導くためには、まだ幾つかのハードルが残されています。外部LOには目処が立ってきたんで、そろそろ「2つのモジュールを1つのLOで動かす」というところに持って行きたいんですが、その傍ら、DDSに後置するバッファアンプについてもあれこれ考えつつあります。

 今回のSGは、少なくともHF帯から50MHz程度までが「まともに動く」というコンセプトで考えています。出力は10dBm程度得られれば、かなり広範囲な用途で活用できるんじゃないかと思っており、自分の知識と実力から考えて、トロ活のNFBアンプがGood Choiceかと。このNFBアンプは、クラニシ君@SGを始めとする作りもので既に何度も作成したことがあり、自分としては「こなれた回路」の1つですから、ひとまずこれで行くことにしています。

 今日は、このNFBアンプの広帯域性・・・上記のコンセプトを満足するために、HF帯の様子をAPB-3で改めて測定してみることにしました。



 丁度15mバンド内に若干のディップがありますが、最も出力が大きくなるところ(36MHz付近)との差は0.3dB程であり、目くじらを立てるほどの差ではありません。逆に、ローバンド・・・2MHz以下が急激に落ちているように見えますね・・・果たして



 1.9MHzで12dBを若干下回っていますが、急峻に落ちていく所には差し掛かっていませんので一安心。さらに下の周波数帯の挙動も気になるところ・・・ちょっと拡大してみました。



 RBWを少し絞ってトレースしました。どういう訳か、1.4MHz付近のディップは消えてしまいました。多少の減衰を許せば600KHz程度までは使いものになりそうですね。この低周波数域(概ね1MHz以下)の特性は、NFBアンプの入出力コンデンサ、バイパスコンデンサの容量見直しによりもう少し改善できるものと思います。

 APB-3で測定できない40MHz以上の周波数については、クラニシ君@SGが完成した際の記事にアップしたスペアナモドキ(GigaST V4)で取ったデータを信じれば、こちらも遜色は無さそう・・・総じて、このNFBアンプのDual SG への採用は「問題無し」と言えそうです

 バッファアンプ部の残る課題は、出力の調整です。ボリュームで調整できる形で考えていますが、これが案外難関になるかも

エアコン掃除の覚え書き

2015-09-22      
 Zaregoto(戯れ言)・・・と称して、ちょっとしたイベントや出来事、或いは家族旅行の風景、はたまた不意に思いついたことなどを記しているが、中でも比較的登場回数が多いのが、我が家のポンコツエアコンの掃除のことだ。ちょっとした道具を揃えれば素人でもそこそこ綺麗に掃除でき、その都度冷房効果(或いは暖房効果)が蘇り、かつ電気代の節約にも繋がるというまさに一石二鳥・・・素晴らしいことである。

 数日前に風量の減少と「ヒュンヒュン音」(エアコンから吹き出す風が不規則に変化し、「ヒュンヒュン」という風切り音が聞こえてくると、そろそろ回転フィンの掃除の合図)に気付いた。暖房が必要な季節になるまで暫し休眠に入るエアコン掃除も億劫だなぁ、何もこの連休中でなくても・・・と思ったが、始めてしまえば1時間程度のこと故、午前中に片付けてしまった。綺麗になると、風量が増して冷房範囲が広がる。我が寝床にも涼風が届くようになるのが嬉しい。

 ・・・というわけで、このように記事に残しておくと来年の参考になったりするから、このエアコン掃除については覚え書きしておくわけだ。ちなみに、今晩は夕飯に腕を振るったりもしたから、一家の主としては大威張りで缶酎ハイを傾けるわけである。まんざらでもない休日である。

中華DDSのノイズ軽減中・・・

2015-09-21      
 シルバーウィークに突入しました。どうも、まだシックリ来ない時期のシックリ来ない連休・・・どうせ連休にするなら、全市全郡コンテストが開催される10月初旬の方が「行楽」には良さそうな気もしますが、夏の疲れを癒やすには丁度良い時期であるとも言えます。我が千葉県北西部は長かった悪天候を抜け、この連休中は好天の模様 ちょっと放ったらかしのアンテナ方面に目が向けばいいんですが、土日のベランダは「洗濯物天国」・・・ということで、現在進行中のDDS関連の実験を優先しました。

 中華DDSモジュールに外付けのLOを接続しようと試行錯誤した挙げ句、結局一度「没」にしたLOを復活させようと実験を繰り返していますが、ちょっと気になるノイズ(スプリアスという方が妥当かも・・・)の片付けが、当面のクリアすべき命題です。

 連休前には、7Kボビンのグランド接続部分の強化(ハンダをタップリと盛って、ケース部分をグランドにがっちり固定)と、バッファ部分のエミッタ抵抗の変更(100Ω⇒220Ω・・・ちょっと出力を欲張り過ぎと判断)を行いました。これにより、安定度はさらに良くなった一方でノイズ軽減には殆ど効果無し。ただ、7Kボビンのグランド接続強化は毎度「後から行う」という流れになってしまうんで、組み立ての際の「一工程」として必ず行った方が良いように思いました。
 そして、連休突入・・・昨日はDDSモジュールに着目してあれこれ弄ってみようと、いつものように実験用にセットアップ。ところが、どういう訳かノイジーなデータしか採れない状態に陥り、APB-3やATTの置き方で「不味いパターン」があることに気付きました。そこで、ACラインの引き回しを変えたり、無理なく配置できるようにBNCケーブルを作り直したり・・・随分手間取ってしまい、土曜の半分は無くなってしまいましたが、安定してデータ取りができるようになったんで、あれこれ試行錯誤を開始。大凡、以下の実験を行いました。

 (1) DDSにクロックを与える際のバイアス抵抗の変更
 (2) AD9851の表面に銅テープでグランドを敷き、その上でAD9851の電源ピン直近にパスコン接続

 老眼+近視で細かいピンにパスコンを接続するのが至難の業の自分にはちょっと難儀な(2)の作業も厭わず敢行



 (2)には大きな効果を期待したんですが微々たるもので、結局この苦行は徒労に終わりました。3つの「青い坊主頭」は撤収の憂き目に

 効果があった(1)は、バイアス抵抗として元々は470Ω×2を使っていましたが、LOの負荷としてはもう少し高めの抵抗でも良かろう(その方が、出力電圧的には楽になる方向だろう)と思い、10KΩ×2にしてみたところ、近接スプリアスががかなり減りました。その上でLOの調整で追い込んだら、まずまず見られる感じになりました。ドライブ電圧が変わった恩恵なのでしょうかねぇ

<30MHz発振:10KHzスパン>


<30MHz発振:10MHzスパン>


 10MHzスパンの方は「まだまだ感」がありますが、ひとまず-90dBを下回るところまで押し込むことができました。バラックではそろそろ限界のようですね。

 さて、ここでちょっとヒネった実験を。



 中華DDSのLOとしてクラニシ君を繋いでみました。クラニシ君も-2,3dBmの出力はありますから、動くんじゃなかろうか・・・



 クラニシ君の最高発振周波数を注入したら、30MHzより少し低い周波数が出力できました。もっとメチャクチャ汚い結果を想像していましたが、思いの外綺麗な感じ。勿論、近接するノイズ、スプリアスはかなり高いレベルで、発振周波数の周辺に数百KHzの範囲で広がっている感じですが、もう少し発振周波数から離れた周波数は-85dB以下程度に収まっています。
 この実験ははっきり言って「余興」の類いですが、余程汚い信号源を繋がない限りは、そこそこピュアな信号が出てくる筈だ・・・ということは解りました。

 残り3日(厳密には2日ですね・・・)の休暇もこれら実験のデータを踏まえながら、できれば「2つのDDSモジュールを1つのLOで同時に動かす」というところまで進めたいと思います。

aitendoのUSB-DACキット作りに寄り道

2015-09-14      
 昨日の日曜日はウダウダしつつも、土曜日の掃除の最中に見つけた組み立てていないキットの出来損ない・・・aitendoに店舗置きしていたちょっと難有りのキット、数百円で入手したUSB-DACを組み立てることにしました。

 回路図も部品表も付いていない乱暴なキットで、表面実装のIC周辺のパターンを自分なりに修正する必要があるものの、部品はほぼ揃っているとういう代物です。勘を働かせながら、或いはDE-5000にチップ部品用アダプタを接続して値を確かめながら組んでいくという感じで、1時間程で完成。チップ抵抗のハンダ付けにもちょっと慣れてきたのか、まずまず手早く出来ました。欠品は75Ωの抵抗とLED(これは、きちんとした形で売られているキットにも付属していないよう)でした。



 LEDがボンヤリ点灯していますが、ここに定番の高輝度のものを付けると眩しくなってしまうんで、古~い(多分、30年くらい前の・・・ある意味死蔵の)LEDを採用して、程よい明るさのパイロットとしました。



 USB-DACの根幹たる「PCM2706」を半田付けするパターンの改造は2つのピンをGNDに落とすもので、スナップに写っているように抵抗のリードを使って、表面のレジストを剥いたGND部分に接続しています。75Ωの抵抗は、S/PIDF出力に必要。まぁ、このインタフェースを使うつもりは全くないんですが、1/4Wの抵抗でも無理なく収まるスペースがあり、ここに寝かせて取り付けておきました。

 Windows7の自作PCに接続すれば直ぐに音が鳴る・・・と思ったら、案外デバイスドライバのインストールに手間取りましたが、試行錯誤の後にちゃんと鳴るようになりました。音質は特にこれといった特長は無いものの、ローノイズであることは確か。また、音量レベルが上がったため、ヘッドホンが無理なく鳴るようになったのは歓迎です

 まだ、ケースにきちんと入れておらず、基板の裏面にメモ用紙を折って作った「急造絶縁板」を貼り付けて試聴していますが、これに満足したらケースに入れて完成させたいと思っています。

測定系の修理など

2015-09-12      
 千葉北西部にも、記憶に無いほどの雨が降りました。鬼怒川の決壊を始め、各地で川の氾濫が引き起こした爪痕をテレビ報道で見るにつけ、自然の猛威と被災された方々の思いに絶句せずには居られませんでした。一日も早い復旧をお祈りします。

 さて、今日は漸く「まともに晴れた日」となりました。そこで、隣の居間の窓を開け放して我が納戸シャックの掃除・・・といっても、散らかった机とその回りの片付けをしました。このところ「やりっ放し」となっていた工作机も一頻り綺麗になり、1ヶ月後のACAGシャックとしても使える程度には片付き、夕刻には片付けを切り上げてちょっと気になっていたプチ修理に手を染めることにしました。

 少し前のことですが、割と力作の()LCメータの液晶が一部壊れてにじんでいる箇所を見つけました。多分、何か固い物を当ててしまったんだと思いますが、表示が被って気になるため交換。



 早速取り外したところです。こいつは実験用の表示器として活かすことにしましょうかね。



 はい、元通りです まだ、液晶面に保護用のシートが張り付いていますが、暫くこのままにして使うことにします。

 続いては、接触不良が酷くなってきたATTのスイッチの交換です。50MHz程度までと思って一度手を入れて使っていましたが、周波数特性は兎も角、複数のスイッチが接触不良となってこのところの測定作業に支障が出てきたため、スイッチを全部交換することにしました。



 トグルスイッチには、先にボディー部分に銅箔テープを1周巻いてグランドを強化。これで、もう少し上の方まで・・・144MHz程度までが射程に入れば、今後の作りものの確認が自信を持って出来ます。



 例によって、銅箔テープでシールドしました。これは、アッテネータを構成するスイッチと抵抗達(π型)を窮屈に包み込むことで、インピーダンスの暴れの押さえ込みと高域特性の改善を狙っています。まぁ、使用している抵抗が普通のカーボン抵抗ですから、そこから考えても高域は144MHz辺りが限界でしょう。

 早速、ダミーを繋いでSWRを測定すると50MHzで1.1程度、144MHzで1.2程度であることが確認でき、ほぼ狙い通りになりましたが、折角ですからスペアナモドキで少し上の方まで確認してみました。まずはスルー時(ATTは通すものの、減衰を0dBとしてそのまま通した時)の特性です



 250MHz辺りから暴れ始めているのが解ります。やはり、200MHz以下が測定範囲と言えそうです。ここで、10dB減衰させると・・・



 特に困るような特性では無さそうで、1,2dBのデコボコに収まっていますね。肝心のHF帯は、APB-3で見てみましょう。



 10dB減衰ではほぼフラットになっていたんで、さらに3dB減衰させてみました。何れにせよ、ほぼフラットな特性で安心しました。これでHF帯は、このATTを使って測定したデータの値をある程度信じても良さそうです

 まだ9月半ばですから、我が納戸シャックの平均気温は28℃台・・・工作に没頭するにはもう2,3℃下がってくれた方がいいんですが、今日の修理と改修が今後の工作の一助になったことは確実。早いとこ、涼しくならないかなぁ・・・と我が儘に念じています

今年は2着@ALL JAにちょっと物申す

2015-09-05      
 この一週間は秋雨の中の外出が多く、蒸し蒸しとした中を歩き回る日々となりました。35度を超えるような猛暑もゴメンですが、ジットリとしたワイシャツでトボトボ歩くのも苦痛です。それでも、夜になると虫の声・・・秋の到来は近いなぁと、カネタタキの音色を聞きながら思いました。

 今週の初めに、ALL JAコンテストの結果発表がありました。QRP&3Fベランダ参戦でありながら、昨年は「台風並みの追い風」で何と1着だったこのコンテスト、果たして今年はどうかいな



 やりました 2着でした まぁ、明らかに1等賞のJK6MXY局とはレベルが違いますが、正直、結構嬉しいです 特に、漸く300局超えとなったQSO数には満足です。そろそろ、現設備の限界に近づいている気もしますが、来年も頑張りたいと思います。

 ところで、今春のJARL主催コンテストルールのメジャーチェンジの中に、「コンテスト参加中の移動」に関する見直しがあり、同一エリア内のコンテスト実施中の移動については認められるようになりました。ただ、解り難い点について以前に記事にもしましたが、「常置場所との併用はNG」なんですね。これ、「CONTEST Q&A」を読まないと解らない・・・というか、解り難いんですが、残念ながら上位入賞局の中にこのルールを守っていない局長さんが混ざっているようです(ご自身のブログにその旨記されています)。
 コンテストは、そもそもアマチュアスポーツ大会のようなものですから、こうした細かなルールについてもきちんと守っていかないと、何れ廃れてしまう運命にあるような気がします。常置場所との併用の是非は兎も角、今いまのルールはルールとして、ご自分のプライドとして守って頂きたいと強く思います。

 後1月程でACAGですね。アンテナの補修を含めてそろそろ準備に掛かりたいんですが、ものぐさ上等 の自分の性格は知り抜いていますから、ぶっつけ本番になってしまう気がしています
Calendar
08 | 2015/09 | 10
Sun Mon Tue Wed Thu Fri Sat
- - 1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30 - - -
New !
Category
Comments
Monthly Archives
Track Backs
Counter
Sunspot Now !

 


Survey Results

 

Profile

どよよん無線技士

Author :どよよん無線技士
こおるさいん:JM1DPL

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!?

メールは「JARL経由」でお願いします。

Links
Follow me !
RSS Links
QR Code
QR