6/5 30.2MHzのVCXO（CR-293 VCXO化） － IC910の基準発振器の外部制御

IC-910等の基準発振（30.2MHz）の外部PLL化パーツはマキ電機などから出ていますが、原理自体は難しくないので自分で作ることも可能です。ただし、30.2MHzのVCXOというのは特注でもないかぎり入手困難でしょう。

30.2MHzの発振器として比較的容易に手に入るのがアイコムのオプション基準発振器CR-293そのものと、元々装備されている標準の水晶発振器CR-452（CR-293装着時に取り外す）です。

私の場合、以前微調節トリマを壊してしまったCR-293を持っていたので何とか利用出来ないか試してみました。

CR-293のシールドケースは４つの隅が半田付けされているだけなので比較的簡単に開けらます。
トリマも表面実装なので取り外しは容易。トリマはいろいろ形状などから調べたが10pFのものであることが判明。
基板のパターンには損傷はありませんでした。

一旦は手持ちの10pFのトリマを取り付けて復旧、IC-910に戻して難なく使えることは確認できました。
その後、純正の10pFと同じトリマを入手出来たので交換のため再度CR-293を開くことに。

トリマーに並列に入っているキャパシタ・・・容量は不明ですが、そこからGNDに伸びたパターンに半田が盛ってある・・・
もしや・・・と思ってはんだを取り除くと・・・部品を取り付けて下さいと言わんばかりのパターンが出現！。

ここに手持ちのバリキャップ（1SV323）を取り付けました。

あと基板を調べてみると、N.C.端子に繋がっているパターンもありました。これを電圧制御端子にします。
結局、電圧制御端子には直列に10kオーム、また白いチップキャパシタと並列に5pFの積層セラコンを取り付けました。
この辺りは試行錯誤が必要かと思います。

あとはコントロール電圧の中央位置やスイング方法によって微調節することになります。
私の場合はこのようなCR-293の改造によって、30.2MHz±50Hzの可変周波数発振器を得ることが出来ました。
ただしCR-293にはいくつかのバージョン・パターンがある様ですので必ずしも同じ改造が出来るわけではありません。
（あくまでも自己責任で判断して下さい）

あと、実際のPLL回路は一般的なモノで30.2MHzを302分周、基準発振の10MHzを100分周して、それぞれディーティ比50%の100KHzの比較パルスを作り位相比較します。位相比較にはここでは74HC4046というPLL ICの位相比較出力のみ（PC1 out ＝ XOR）を使っていますがディーティ比が50%ならPLL ICを使わずとも74HC86（XORゲート）ICでも位相比較は出来ます。出力はオペアンプ（NJM2119D）を用いた積分器・フィルタを通じて0～5Vの制御電圧を作りCR-293にフィードバックしています。

このあたりはJR3REX坪井OM設計の各記事やマキ電機の製品の記事をはじめ他のPLL記事と基本的な違いはありません。
これらの記事では位相比較に74HC4046のPC2 outを使っているので比較パルスのデューティ比は50%である必要は無いので200KHzで比較しているようです（それぞれ151分周・50分周）。


あとWebを検索していたら標準水晶のCR-452をVCXO化して外部恒温槽で安定化する記事がありました。
これは試してみましたが、余りの細かさに基板のパターンが剥がれてしまい失敗。


ただ分解すると30.2MHzの水晶が手に入るので、この水晶を使ってディスクリート部品でVCXOを作ってしまうのも手かも知れません。
もともと10MHz等の精密基準発振器でロックするのが前提ならVCXOを探すよりも30.2MHzの水晶を探す方が楽でしょう。


（以上は私が試行錯誤で試したことなので内容を保証するものではありません。機器の製作や改造などは自己責任で）

5/28 久しぶりの更新・・・精密基準発振器完成

ものすごく久しぶりの更新。
2m EMEは昨年のPZ（Suriname）を落として、張り詰めていた糸が切れたというか、かなりモチベーション低下。
ただ欲を出さなければ旨くいくのかその後はVP8以外は順調にクリアして現在2m DXCCは142wkd. / 138cfm.


さて以前からやろうと思っていた10MHz精密基準発振器がほぼ完成。
基礎実験を含めて約半年。そもそもはEMEで使うIC-910の基準発振器の精密化を目的にしていました。


最初は秋月の600円ほどの12.8MHzVCTCXOを同じく秋月の「GPS世界時計」にFLLロックする実験から始めましたが、
PICマイコンによるのコントロールプログラムや表示プログラムがエスカレートして発振器もDOCXOのMV89Aにグレードアップ。
最後は発振器はルビジウム発振器のLPRO-101（DATUM）を使うまでになりました。

当初はこんな感じでVCTCXOを自作オーブンでコントロールして0.1Hzの精度まで出せれば上出来だと思っていましたが、人間欲が出るもので・・・
GPSパルスをタイムベースにする周波数カウンタ等もも自作しました。

DOCXO（MV89A）は10MHzに対して0.001Hzオーダー（0.0001ppm=0.1ppb）、ルビジウム発振器（LPRO-101）に至っては0.0001Hz（0.01ppb）まで追い込むことが出来ました。
（あくまでもGPSの1ppsが基準ですが。）

両発振器とも10MHz正弦波出力で制御電圧は共に０～５Ｖ。ほぼ同じ制御プログラムが使えます。
制御電圧は24ビットDACですが16ビット程度で十分だったと思われます（笑）

IC-910の基準発振は30.2MHzですが、先輩 2m EMEerのJR3REX坪井OMやマキ電機のPLL方式を採用しました。
要は作り上げた10MHz基準発振器にPLLで同期させるわけです。
ただ、30.2MHzのVCXOは特注でもしない限り入手は簡単ではありません。

私はICOMオプションの基準発振器CR-293にバリキャップを取り付けてVCXO化して使用しています。

PLLは30.2MHz/10MHzをそれぞれ302分周、100分周して100KHzを74HC4046で位相比較（PC1out＝XOR）、PLLロックしています。
30.2MHzの基準発振出力は実際にIC-910の元々の基準発振水晶（CR-452）のところに外部から注入してサービスマニュアル通りにUX910（1.2Gユニット）に繫ぐコネクタのところ（IC910下蓋を外したときに、おへそのように見えるコネクタ接続部位）で-10dbm程度になるように調整しました。

最後に簡易ブロック図