スパイク状ノイズが消えました

２０２０／０８／１４（金曜日）　晴れ

マイコン（ESP-32)のプログラム上に作られた８ﾋﾞｯﾄ・バイナリカウンタの出力を抵抗ラダー回路
（２－２R）に加えて鋸歯状波を作る実験をしている。
初めは鋸歯状波の出力電圧が予定の半分ほどで、スパイクノイズ？みたいなパルスが沢山出てくる。
何でだろう？
カウンターの各ビットの波形を見てみると最上位ビット（ｂｉｔ８）の波形がおかしい。
非常に幅が狭くて立ち上がってすぐ下降しているような波形だ。
これを見てちょっと気になることが浮かんだ。
プログラム上の８ビットバイナリカウンタの各ビットの情報はｂｉｔｒｅａｄ（　）という関数に
よって外部に取り出しているのだが、ビットの指定を最下位ビットをｂｉｔ１、最上位ビットをｂｉｔ８
としてプログラミングしているのが誤りではないだろうか？
そこで最下位ビット＝ｂｉｔ０、最上位ビット＝ｂｉｔ７に変更してみた。

これでカウントパルスも正常になり、鋸歯状波のピーク値は電源電圧（９Ｖ）とほぼ等しくなってくれた。
しかし、スパイクノイズは出ている。
そこで鋸歯状波出力にパスコン（０.３３μＦ）をかませてみた。




スパイクノイズはほとんど消えた。


鋸歯状波のスロープは直線ではないがこれはＲ－２Ｒを構成しているトランジスタの特性や
抵抗器の値がバラついているからだろう。



まぁ、なんとかここまではきた。
でもマイコンでカウンタを作っているんだからＤＡＣ（デジタルーアナログ変換）を使って
鋸歯状波を出力すればいいじゃん・・・
でもねぇ、これも工作を始めてすぐ思いついたのですが、ＶＦＯのバリキャップを駆動する
のには直流の０Ｖ近くから９Ｖ以上になる鋸歯状波が必要なのです。
マイコンのＡＤＣ出力を直流増幅するのは難しそう・・・・　でもやってみるかぁ。
次はその実験を始めようと思います。

カウンタープログラムに誤りがありました

２０２０／０８／１３（木曜日）　晴れ

マイコン（ＥＳＰ－３２）にプログラムで計数するカウンタを作り、
その出力を抵抗ラダー回路（Ｒ－２Ｒというらしい）加えて鋸歯状波を
取り出す実験をしているのだがどうもうまくいかない。
Ｒ－２Ｒには約９Ｖの電圧を加えて、ピークが９Ｖ近い鋸歯状波が得ら
れるはずなのだが約半分ぐらいの電圧しか得られない。
それに鋸歯状波のスロープには針状のノイズが沢山出ている。



波形をコピーしてみた。
８ｂｉｔの出力は針のような尖った波形でおかしい。


Ｒ－２Ｒに加える８ｂｉｔのバイナリカウンタ出力はマイコン（ＥＳＰ－３２）で
プログラム処理で作り出している。
プログラム内に２バイトのカウンタ用変数を用意してプログラムによって１つずつ
カウントアップしていき、２５６をカウントしたら（０～２５５まで）また０に戻って
カウントを繰り返すというものだ。
以前、１２ｂｉｔのカウンタを作ったときのプログラムを流用した。
だけどちょっと気になることがある。
カウンタ用変数がカウントした値の各ビット情報はビット読み出し（関数）で
取り出してくる。
このとき最下位ビットを‟ｂｉｔ１（１ｂｉｔ目）”とし、最上位ビットを‟ｂｉｔ８
（８ｂｉｔ目）としてプログラムを組んである。
もしかすると最下位ビットは‟ｂｉｔ０”、最上位ビットは‟ｂｉｔ７”かもしれない。
その辺を確認してプログラムを修正してみた。

おーっ、鋸歯状波の出力が大きくなった。
最上位ビットの出力も正常に見える。
なんてーこった・・・・・・
バイトデータのビットは１ビット目、２ビット目・・・・ではなくて０ビット目、１ビット目
・・・・・と指定するんだ！　（当たり前かもしれないけど知らなかったです。）

修正後はこんな感じです。
（実際にはプログラム修正だけです。　配線は元のままです。）


鋸歯状波の出力が大きくなった。


バイナリカウンタの各ビットの出力も正常になった。


スロープに発生するスパイクはカウンタ変数内のビット状態を読み出すのに
ごくわずかだが時間がかかるのだろう。
その間、出力端子がＨＩＧＨになるものがあるのだろう。
その結果鋸歯状波も鋭く立ち上がってスパイク状になるのかもしれない。
まぁ、前回作った全ハード構成のカウンタによる鋸歯状波作成回路でも
同じような現象が見られたのだから仕方がないか・・・・・・
出力に並列にコンデンサを抱かせて吸収してみるかな。

局発をスイープ発振させて電波を探る

２０２０／０８／１２　（水曜日）　晴れ

何とか１００ＭＨｚ～１５０ＭＨｚを発振させるＶＦＯを作ることができた。
コイルは０.９φの銅線を直径９ｍｍの円形に５回巻いてそれに３ｐＦ～１０ｐＦの
バリコンを組み合わせてある。
可変容量が３ｐＦ～１０ｐＦならバリキャップで対応できるだろう。
バリキャップに鋸歯状波を加えて容量を変化させれば１００ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの
範囲をスイープするＶＦＯになる（はずです・・・）。
ちょっと前のことになるが同じような実験を３００ＭＨｚ～３５０ＭＨｚぐらいの
範囲で実験したことがある。
実験はなんとかうまくいってローカルの航空自衛隊基地と飛行中の自衛隊機との交信を
探索して電波の有無をオシロスコープ画面に表示させることができた。
この時の発信周波数スイープはＴＴＬのカウンタＩＣと抵抗ラダー回路を組み合わせた
鋸歯状波発生回路を使用したのだが純然たるハード回路なので工作はとても大変だった。

最近はマイコン工作にも手を出しているのでその部分はマイコンで処理できる見当が
付いている。
もしかすると、１００ＭＨｚ～１５０ＭＨｚをスイープして電波を捉えたらちょっとの
間だけワッチしてまたスイープを続ける・・・なんていうことができるかも知れない。
やってみよう・・・・・

　　　　　　　　　　　（以上前置き　相変わらず前置きが長いねぇ）

こんな受信機を作ってみたい・・・


以前のＵＨＦスイープ受信のときにミキサーやＩＦアンプ部分は工作してある。
問題は鋸歯状波作成回路だ。
バリキャップを駆動するのには３Ｖ～１２Ｖぐらいの逆バイアス電圧をかける必要がある。
一方、マイコンの電源は３.３Ｖだ。
この差をトランジスタを介して吸収してみた。

鋸歯状波は抵抗ラダー回路で生成する。　
今回は８ｂｉｔ回路で実験してみた。


抵抗ラダー回路の工作。　うまいことを考える人がいるもんだ。　本当に感心してしまう。


組みあがったラダー回路をスタティック（静的）に動作させて電圧変化を確認する。


マイコン（ＥＳＰ－３２）を８ｂｉｔのバイナリカウンタとして動作させる。


バイナリカウンタとラダー回路を結合して動作させてみた。
何とか鋸歯状波のような波形が出ているが・・・・・・・



何とか鋸歯状波のような出力をだしているが、スパイクノイズが大きい。
それに波高値が３V強しか出てこない。
8ｂｉｔ目のパルスが異常に細い。
何かロジックミスがあるのかな？　（ただ単なるバイナリカウンタなんだけどねぇ・・・）
ラダー回路の（トランジスタ負荷抵抗やバイアス抵抗）値もいい加減に設定してあるから
かもしれない。
時間をかけて調整してみよう。

NWT-４０００も使ってみた

２０１０／０８／１０　（月曜日）　晴れ

こんな工作を始めて何年目になるだろうか？
たまたまスチームエンジン工作が縁で親交を深めた友人がこういう高周波工作の
ベテランで高周波初心者のオイらにいろいろアドバイスしてくれたり、手持ちの
部品をプレゼントしてくれたりしてこの趣味に引き込んで（？）くれたのがきっかけだ。
もうかれこれ５、６年にはなるだろう。
高周波関連の工作を続けているうちにSDR(ソフトウェアラジオ）というものを知った。
外国の地デジ・チューナー用のICを使った中華製のドングル（USBでパソコンと接続
する小型の装置）でパソコンにインストールしたソフトウェアで動作させる受信機だ。
FM放送はもちろん、VHFやUHFの通信も受信できる。
ただこのドングルは地デジチューナーの流用なので短波放送のような低い周波数の
放送は受信できない。
オイらもずーっと昔、ラジオ少年だった頃にラジオを改造して短波放送何ていうものを
聴いたことはある。　海の向こうの遠い国からやってくる電波。　音が大きくなったり
小さくなったり（フェージング）しながらアナウンサーが伝えるわけのわからない言葉を
聞いていた。　中にはとても素敵な音楽を流す放送局もある。
また勇ましい曲を流して自国を宣伝する放送局もあった。
そんな短波放送をまた聴いてみようと、低い周波数の短波放送をSDRドングルが受信
できる高い周波数に変換するコンバータを工作した。
コンバータの工作には局部発振器と称する高周波発振回路が必要だ。
オイらの工作は発振してもらっては困る回路（増幅回路など）ではやたらと発振するくせに
発信してくれないと困る（発振回路）ではなかなか発振してくれない。
高周波先輩のアドバイスやインターネットにアップされた資料・記事を参考にして
やっと高周波を発振させることができた。
こういう高周波（VHFやUHF)になるとその存在を確認するのがなかなか大変だ。
話には聞いたことがあるレッヘル線や、ハムが使う吸収型周波数計なんかかな？
オイらが持っているような低性能なオシロスコープでは波形をみることもできないし、
一応はグリッドディップメータを持ってはいるが、２００MHｚまでしか対応しないし、
微弱な高周波（電波）には反応しない。
こういう時も工作友人の高周波先輩は頼りになる。
「スペクトラムアナライザー」といものを教えてくれた。
まぁ、その名前ぐらいは聞いたことはあるが、目玉が飛び出すぐらい高価な測定器だろう。
だからオイらには縁のないもので使い方なんてもちろん知るわけがない。
でもこの高周波先輩は「オイらが使うのには必要十分で値段はめちゃくちゃ安い」ものを
教えてくれた。
それがこの「NWT-4000」という「スイープ・アナライザー」だ。

　　　　　　　　　　　　　以上前置き・・・・・　相変わらず前置きが長いねぇ。

今日は、作りかけで部品箱に放り込んであったVHFのVFOを工作してみた。
短波放送受信用コンバータ、UHFのVFO工作などで苦心した結果、２、３００MHｚ程度の発振器は
問題なく作れるようになった。
生プリント基板に細切れのプリント基板を張り付けて回路をつくる「切り張りランド方式」の効果も
大きいだろう。（この方式も高周波先輩に教わった。）

ケースはペーパークラフトで作った。
バリコンの目盛が張り付けられればOKなのでペーパークラフトでも十分だ。


発信範囲を広くするためにコイル巻き数やバリコン容量をいろいろ変えてみた。

これはコイル（０．９φ銅線　直径９mm　巻き数５回）とバリコン１ﾕﾆｯﾄ（2.8ｐF～９.３ｐF)の組み合わせ。
１００MHｚ～１３０MHｚを発振する。



これは同じく０．９φ銅線で　直径１２ｍｍ　巻き数３回のコイルと　バリコン（2.8ｐF～９.３ｐF）の
ユニットを２個並列に接続したものを組み合わせたVFO.
１００MHｚ～１５０MHｚを発振する。



VFOの出力をー４０ｄBのアッテネータを経由してNWTー４０００に入力する。


テスト構成図。


テストで得られたグラフ。





１００MHｚ～１４０ＭＨｚのＶＦＯができたらこれをＬＯＣにしてＶＨＦエアバンドを受信する受信機を
作ってみよう。
あのザーザー雑音が出る超再生受信機も良いけど難聴になるかもしれないからこんどは普通の
受信機で聞いてみよう。
バリコンをバリキャップに換えてマイコンと組み合わせてスキャン受信もしてみたいな・・・・・・・。

ＶＨＦ超再生受信機がおかしくなった

２０２０／０８／０６　（木曜日）　晴れ

たまにはエアーバンドでも聴いてみようとＶＨＦ超再生受信機のスイッチを入れてみた。
ところがザーザー・・・・という超再生特有の雑音が出るばかりだ。
この時間帯なら航空機との交信が頻繁に聞こえてくるはずだが・・・・
どうしたんだろう？　また調整が狂ったのかな？

この超再生受信機は今から４年ほど前に工作したものだ。
当時、高周波発振回路工作に興味を持ち、あれこれ工作・実験に励んでいた。
そんな時に工作友人が「ＮＷＴ－１５０」という高周波用の測定器のことを教えてくれた。
「ＮＷＴ－１５０」は５０ＫＨｚから３００ＭＨｚをスイープ出力するＶＦＯを持っていて、
そのスイープ出力を被測定物（”DUT"と言うらしい）に送り込み、DUTの出力をパソコンに
表示して波形として観測することができる測定器だ。
共振回路の共振状態やフィルターの特性などが観測できる。
もちろん、高周波アンプの増幅度なども観測できる。

この「NWT-150」を入手してからは工作・実験もちょっと「高級化？」した。
高周波回路は今まではほとんど手探り状態で調整していたがNWT-150によって具体的な
調整ができるようになった。
苦手だった高周波回路工作も面白さが増してきた。
その結果、挑戦したのが「超再生受信機工作」だった。
オイらが「ラジオ少年」だったはるか昔、ラジオ工作雑誌に出ていた超再生ラジオ工作に
挑戦したが何度やっても失敗した。
その後も機会があるたびに挑戦したがいつも失敗ばかり。　それ以後はもう手を出すことは
なかったのだが、今回また挑戦する気になったのだ。
NWT-150、ディップメータ、オシロスコープ・・・測定器を駆使して何とか超再生受信機が完成。
ついにVHFエアーバンドを受信する超再生受信機ができ上った。

それからは時々はこの超再生受信機でエアーバンドの交信を聴いてきたのだが、先ほどスイッチを
入れてみたところ、ザーザー・・・・というノイズしか聞こえないという状況になってしまった・・・・・・・
　
　　　　というわけです。　（以上前置き・・・相変わらず前置きが長いねぇ（笑い））


工作した超再生受信機。
上の（ペーパークラフトケース）受信機はUHFエアーバンド用。　ローカルの航空自衛隊基地の
交信が聴こえる。
下の受信機が今回トラブルのVHFエアーバンド受信機。
　　

電源をONにしてみるとザーザーという超再生ノイズが聴こえるだけ。
RF広帯域アンプが壊れたのかもしれない。
アンプを交換してみたら正常に交信が聞こえてきた。
　
　　　　　　
NWT-1５０を使ってRF広帯域アンプの通過特性を確認してみた。


取り外した「不良」と思われるRF広帯域アンプを測定してみる。


測定結果。　増幅器としては動作していない。


部品箱にあった予備のRF広帯域アンプを確認してみた。


測定結果は正常で３０ｄBのゲインを得ていた。　



RF広帯域アンプを交換して受信テストをしてみた。
その結果、以前のように受信できるようになった。
その様子を動画でご覧ください。



市販（中華製）RF広帯域アンプを小さなシールドケースに収めるのはなかなか面倒だった。
この際、通電状態を示すLEDも取り付けたのでなお一層面倒な工作となってしまった。
今どきこんな超再生受信機を使うなんて時代錯誤も甚だしいが、まぁ、苦心して工作したものだけに
ザーザーという雑音の中から聞こえてくる交信は‟味”がある・・・・なぁーんちゃって（笑い）。