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無線の話(運用、製作)時々、B級グルメたまにトレード
時折、コメント欄で議論されて、為になるものあり!必読です。

今更ながらJUMA TRX2の製作開始!

2017年06月27日 00時59分00秒 | JUMA(TRX2,PA100)

JUMA-PAと揃えると統一感があって良いかな?とJUMA TRX2は今年5月に購入した

そもそもJUMAのALL BANDは2007年末に出荷されているので、10年前に設計されたRigだ。

当時はElecraftのK2等を製作していた頃でQRPリグに興味がありJUMAの存在は知っていた。

しかしチップ部品・・しかも狭ピッチのSSOP等が使われていて絶対に自分には製作できないと諦めた。

今になって思えば、まだ老眼の兆候もなかったあの頃に製作していれば良かったと思うが当時は仕事が忙しく新しい技能習得へのチャレンジは難しかっただろう。

JUMA TRX2の概要は下記の通り。

General

JUMA TRX2A is a high dynamic range transceiver for SSB and CW,
using the quadrature sampling technique for demodulation and modulation with the low noise phasing method.
JUMA TRX2A includes a DDS controlled VFO for a good frequency stability and signal purity.
An internal microcontroller is controlling all functions of the transceiver.
 
Features
All ham bands 160m-10m including WARC bands, RX 100-30 MHz
Transmit modes LSB, USB, CW and TUNE
Output RF power 10 W
RF output, SWR, voltage and PA current displays in LCD
Built in keyer: Dot priority, Iambic A, Iambic B and straight modes
Good clickless CW keying with adaptive release time
Three filters: Wide, Medium and Narrow with a good shape factor
The filters are user adjustable, see the diagram here.
Outstanding dynamic range and good sensitivity
Excellent AGC with slow and fast modes
First-class optical VFO encoder with 480 steps per revolution
7 digit frequency display with 10Hz display resolution
Three selectable VFO tuning speeds Slow/Fast/Very Fast
VFO lock feature
RIT and XIT (long push)
with own tuning knob
Graphical S-meter range S1...S9+40 dBm
Non volatile memory for VFOs, modes, settings and calibration

製作する基板は、

DDS board, MAIN board, All BAND PA board, RF filter board,POLYPASE board x2(送受用), AF filter board, CONNECTOR board

の8基板。中でも難関はDDS boardだ。チップ部品が2015サイズ、dsPIC等SSOPの実装が控えており部品点数もMAIN boardに次いで多い。

なのでこの基板の実装から始めた。まずはL(コイル)及びR(抵抗)を全て実装した。

仕事の空き時間を使ってコツコツチップ部品を取り付けていく予定。

作業を始めると思いの外、早く終わるかも。

ところでmcHFのLCDはまだ届いておらず、修理は週末か?と思ったが今週は遠征して??6&Downコンテストに参加予定でお預けだ。

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AIS受信記録からの考察

2017年06月19日 22時26分01秒 | コリニアアンテナ

AIS用の同軸コリニアの活躍を密かにながめて毎日楽しんでいる。

毎日ログが更新されていて日々のコンディションを教えてくれる!!のだ。さて眺めてみよう!

[デイリーのグラフだ]

上記グラフを日ごとに見ていく。

【飛びすぎ?】

同軸コリニア設置当時、つまり8.Mayの付近で120海里(約222km)の信号を受信し理論値以上(+20dBに達する)の受信能力を見せて驚いていた。

次のコンディションの上昇は5月18日から22日に訪れている。140海里(約260km)は飛んでいる。

(これ10WでGP同士だから)

この4日間は偶然にも我々VU移動隊が新島村移動を敢行した日にピタリと一致している。

【運が良かった】

そしてそのコンディション最大日は22日日曜日、即ち新島本島からVUを運用した日だ。

我々がVUで多くの局と交信出来たのもコンディションのおかげ??

これを観察するとそんな事もわかってくる。

【なんだこれー】

そして6月5日に本当に大変なことになっている!Max Distanceがなんと498海里(約922km)に達している。

これは仙台から高知沖または択捉島沖の船舶の電波を受信したことになるが・・・

これはEスポまたはダクト以外には考えられない。(2mEスポとしては距離が近すぎる。なんだこれ?SDEさん??)

とはいえ、6月に入ってからは120-130海里の受信が普通になっているのでグランドウェーブの飛びもかなり良い。

最近の受信状況を地図で確認すると下記の通りだ。房総半島付近までサービスエリアに入っている。

VHFでは8段同軸コリニアの威力は凄まじい。

[四角は標高1m、給電点4mから同軸コリニア1本で受信出来た海域を表しています]

ところで

CQ誌別冊のQEX Japan NO.23(6月発売)に『同軸コリニアアンテナ研究会』メンバーのJH0IQI局による『コリニア・アンテナ製作奮闘記』が掲載されている。

これも同軸コリニアを知るに当たっては興味深い内容となっていますので御一読下さい。

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通過型アッテネータの伝達特性を測る

2017年06月19日 18時25分58秒 | 無線機材 その他

昨日は、BNC-SMAの変換コネクタ不足で仕方なく反射特性を測ってみたが・・・なんの意味があるとの天の声がするかな?と思っていたが・・・

本日は変換コネクタを入手したのでminiVNAを使って伝達特性を計測してみた。どんな数字になるのやら?

DUTとDET間に接続し計測してみる。勿論、その前に写真の測定ケーブルを使ってキャリブレーションを取った。

いよいよ周波数特性を確認する。まずは300MHzくらいまで周波数をスイープしてみる。

ま、300MHzくらいまでは使用できそう。(実は450MHzくらいまでは緩やかに上下するが-16dB~-20dBであり使えるかも。)

一方、100MHz以下はかなり安定しているように見える。

そこで1MHz~100MHzで調べてみると設計値の-18dB±0.1dB以内にしっかり収まっていた。

今回は酸化金皮膜抵抗でHF-VHFまでをカバーしたアッテネータが完成したようだ。

次は1Wタイプのチップ抵抗を使用して1Gくらいまで使えるアッテネータを製作したい。


それにしてもminiVNAがあると色んな計測が一瞬で出来て素晴らしい。

次はmcHFのLPF設計で使う予定だ。

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mcHFV0.5改造完結編 6月11日

2017年06月12日 23時55分57秒 | mcHF

V0.5の改造実験も進んで残るはファイナル部だけとなってきた。結果は良くなるのやら?

『BFA18Aへ交換』

ファイナル部のドライバーTRを高域の延びるBFQ18Aへ交換した。

『FET回りの改造』

様々な改造例を調べて一番効果があり改造が簡単な方法を検討した。その結果ファイナル部は下記の改造を行うことにした。

RD16HHF1のドレイン以降の回路は原型を留めてないがコア材も1個で済むし工作も簡単、パワーも素直に増加する。

主な変更点は、

①T6を取り外しコンデンサを追加

②RFC8をFT50-43材の14Tに変更する

③出力トランスT7を回路図のように変更する(1Tx2/1Tx2:4T)

④1次側中点にパスコンを取り付けVCCを供給する

⑤フィードバック回路を追加する

回路的には大きく変わるが元の基板パターンがそのまま利用できる。回路修正後の基板は下記の写真だ。

変更部品はSMDを使用したかったが耐圧100V以上は国内で即入手が出来なかったのでリード部品で代用している。

『コイルの修復』

このように試作・実験・手直しを何度も行い裏表をひっくり返したせいでLPFのコイルが断線していた。

それを知らずに出力が出ないとPA設定を上げてFETを壊したのもあるだろう。(10dBアンプを入れてあったので)

断線していたコイルを太目の0.6mmエナメル線で巻きなおした。0.6mmにすると基板をひっくり返してもコイルが動くことはなかった。

(全部0.6mmで巻きなおすか?)

3.5MHzのコイルは足の長さに余裕があったので再度半田付けした。

[黄色囲みのコイルが断線していた。LPFは手直しが必要なのでボンドでの固着はしてなかった]

『FET回り修復』

MOS-FETを合計5回抜き差しした。その結果FETのランドは全て剥離してしまった。6本の足のうち4本が通電しなくなったのでジャンパーを飛ばして修復した。

FETのソースの内層パターンだけは生きているみたいだ。

[FETの足回りはひどい状態!]

『SerialEEPROMについて』

最近、ある方から24LC1026でないと動作しないのでは?との指摘を頂いた。一応自分のEEPROMの型番を確認すると24LC1025。

ソースコードを確認してみるとEEPROMの容量をチェックして動作を決めている。いずれにせよ私の推奨する安定動作版のV1.1.4及びV2.024LC1025では問題なく動作する。

V1.1.4以降はSerialEEPROMの有無で電源OFFの時間がかなり短縮される。

(コメントでアドレッシングの確認要望あり追記:

ファーム1.1.4以上で確実に対応しているのは、24XX1025,24XX1026,24CM01,24CM02です。

またファーム内で各デバイスに合わせたアドレッシングを行っています。

更にデバイスに合わせて

1025は0xA0,0xA2
1026は0xA0,0xA2,0xA4,0xA6

のコントロールbitを書き込んでいる。

元々V0.5基板は24LC01Bでパターン設計されているのでジャンパーで24LC1025に対応させた

ここまで完成させて送信部の波形とレベルを確認すると綺麗に動作していた。

『RF AMPを外す』

いよいよPA設定とIQlevel設定を行う。ここで10-20dBの送信用RF AMPを残すか外すかを考えた。

ここまでの改造の効果確認とFETが壊さないことを優先し一旦RF AMP回路を外して確認することにした。

『IQ調整等』

PAの出力調整を実施したあと7MHzの5W出力で波形を確認した。

まずはIQレベル設定を未調整でスペアナで確認。キャリアリーク及び下側サイドバンドのレベルが高い。

そこでIQLevel,Phase調整を行うとキャリアリーク及び下側サイドバンドに2-5dB余裕が出てきた。

ここで再度Mixerのバイアス電圧調整VRで確認を行う。現在の設定(抵抗比1:2)が一番キャリアリーク等が小さかった。

改造以前にも調整してあった結果だな。

他にも3.5MHzを確認すると7MHzよりも綺麗な波形だ。

 『出力確認』

3.5-10MHzは楽に10W出た。

14-21MHzが最大5W程度。24MHz以上は2W程度となった。

LM386を削除して代替AMPも無しの状態でmcHFキットの組立て時の出力が確保できたのは改造が成功だ。

これにAMPを追加すればハイバンドで10Wも夢ではないかも。

『まとめ』

mcHFV0.5ではパワーを上げると波形が歪むという問題がありその原因となるLM386を削除したが

  • 各デバイスの性能向上
  • ファイナル回路の手直し

で元の出力が確保できることがわかった。

いずれにせよD3D4及びLM386(V0.6では対応済み)の削除は必須となる。

V0.6でもファイナル部の回路を上記方法で変更すれば10dB AMPを実装済みでありハイバンドでも5W以上が可能かも。

改造実験での失ったもの

RD16HHF1  7個(入力電力過大による破壊も含む)

RD16HHF1の両面ランド 6個

LCD バックライト 

DXT2150のランド 2個

・・・等等ジャンパー数知れずとなった。新たなLCDが手元に来るまでは検証を一旦保留とします。

最後に本実験に当たりこの1ヶ月間技術面で多大な協力を頂いたJA0LKA局、ありがとうございました。

また測定器類の使用を快諾頂いた7N4AJE局にも感謝致します。

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mcHFV0.5改造へ向けた試作

2017年06月06日 14時16分27秒 | mcHF

mcHFは優れた受信性能と機能もっている。しかしV0.5以前の送信回路にはいくつか問題がある。

私はV0.5を所有しているが問題解決のため予備実験を行い改造を実施した。

更にネットでは様々な解決方法が提案されている。なので一番簡単で効果のある改造を考えてみた。

①mcHFで一番大きな課題はD3,D4のピンダイオードだ。

2016年のmcHFV0.5以前及び最新のV0.6も含め本項目の改造は必須である。

私のV0.5ではD3,D4の影響で7MHzの送信波形にトラブルが発生した。

こればかりは個体により7MHzだったり、21MHzだったり・・出ない場合もあるかもしれない。


 RF-04/05-H-029

PIN diode switching often produces spurious TX signals and distorted TX signals. They are only present at some frequencies and not at all TX power levels (so difficult to identify). We have not found any successful modification to the PIN diode switching stage except for removing it and replace it by an "old school" relay switching. Remove RFC2, RFC3, R54, C79, D3 and D4. Apply the following parts: Schematics

If you are in RX mode the Antenna is connected by relays directly to the RX input. If you are transmitting, contacts open and the antenna now disconnects from RX preamp. It is also a good idea to fit two antiparallel diodes (like 1N4148) at position of D4 to prevent preamp input from overvoltage. There are some discussions about IM3 problems using antiparallel diodes. Problems can only occur if antenna signal increases above ~0.5Vss. These are very rare and strange RX antenna levels and do not exist under most circumstances. But we do have more than a few destroyed BFR93A in our German Project group at mcHFs where antiparallel diodes are left out. Check and decide by yourself.

更にV0.5以前のボードにはもうひとつ課題がある。(V0.6では解決済み

②各バンドの送信出力調整はベースバンドIQ値のレベル設定で行う。しかし、パワーを出そうとして設定値を大きくすると送信波形が歪む。設定値を下げるとキャリアリーク・高調波等との余裕が無くなり帯域外スプリアス40dBを満たせなくなる。

パワー設定及びTXIQ設定を全バンドで良好にするには相当な困難を極める。

そこでV0.6仕様への改造で解決する方法を試した。

[ボード波形や電圧がチェックできるようにジャンパー線でボードを繋ぐ


V0.5以前の回路はMixerの手前にLM386が入りIQ信号を増幅してMixerへ信号を送る。しかし信号のレベルが大きくなるとMixerで混変調を起こし波形が崩れる。(HPの要約)

解決方法はLM386をはずしてMixer以後でRF増幅するというものだった。

『LM386の削除』

基板のTXIQ回路のLM386を取り去り0.18径のジャンパーでMixerへ直接繋いだ。

よーく見ると1本は裏面へ伸びている。LM386の5番ピンから反対面の電解コンのランドへつながってMixerへ入る。

電解コンが脱落した際にランドが剥離した為、直接電解コンの足に繋いでいる。

結果はベースバンドIQのレベルを最大にしても波形は崩れなくなる。確かに効果はあるようだ。

『AMPの検討』

次にMixer後のAMPを検討だ。V0.6ではHMC482ST89Eが使用されているが同様に手持ちのMicrowave帯AMP、mini-circuitのgali-2を使用した。

GAINが16dBあるのでバイアス抵抗を検討し80Ωに決定。

[手持ちのチップ部品でAMPを構成した、基板は2.54mmピッチスルホール基板6x4穴(16mmx12mm)]

当初バイアス抵抗はゲインを10dBに抑えようと100Ωを取り付けたが動作電圧が低くなりすぎて波形が歪んだ(歪を新潟の仲間に指摘され定数変更した)

次段のベースでAMPの出力波形を観察した。30mV入力で1Vpp出力。つまり3.5MHzバンドのPAのIQ信号3で30mV。

【Q3へのベースの入力波形(=gali-2の出力波形)】

『TR交換』

ついでにQ3Q4もゲインのあるBFQ18Aに変更した。参考までにQ3の出力を確認する。

PAのIQ信号は目盛りが1増えるごとに30mVアップする。なので10で240mV。この時パワーMOS-FETへの入力電圧は6Vppとなった。

【Q3コレクタの出力波形】

『Mixerのバイアス調整』

改造前のV0.5でキャリアリークを抑えるためにMixerのバイアス回路にVRを取り付けて可変できるようにした。

しかしこの調整も難しい。あるバンドを落すと別のバンドが高くなったりだった。改造後はどうなるやら。

[BAIAS調整VRが斜めになっているのは上部のシールド板との干渉を避けるため]

ここまで終わったのが実は先週末!!ところがここからが地獄に堕ちた。

 『夢の跡』

あとは終段のFETだけとたかをくくっていたけど・・・終段を取り付けても動作しない!!

壊れているのかな?とMOS-FETを取り換えるとなぜか電源が入らない!!

新品を取り付けたのに?調べると電源にしていたリチウム電池のショートセンサーが働き回路断。

電源を復旧させて繋ぐ。またまた電源断。改造してなんかショートさせたかな?

仕方なく・・MOS-FETを外すと普通に電源が入った!

その時気付くまさかRD16HHF1のFake???』

試しに他のMOSも含めて差してみる!。

 一番左の黄色が元々使っていて片方が壊れたRD16HHF1。

青色の部品は、実装即ショートした部品。赤は全く動作しなかった部品。

赤枠の三菱マークは確かに嘘っぽいな。

MOS-FET10個中、6個がfake??または保存状態が悪く故障か??入手先は殆どがUSAの小さな部品屋。1個は国内購入。

現在、国内代理店からRD16HHF1を手配中です。

MOS入手後の結果は次回・・結果が良ければ関係者に部品を配布して改造命令を出す。

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