おもちゃ、家電、もろもろの修理の足跡と備忘録

色々と忘れるので、趣味のメモ

超再生受信機

2023-05-28 10:50:28 | 無線

FM放送辺りの周波数用の超再生受信機を作っていました。(「nanoVNAの更改作業」から続いております、、)
 アマチュア無線通信士(もちろんそんな名前の資格はありませんが)からアマチュア無線技師になるため!?に前から無線(高周波)の回路はやってみたかったのですが、自作でコイルとか作っては見ても結局、計測器が無いので所望の周波数に合わせきることができずこれまで結構悶々としてきました。
 今回も懲りずにもう一回やってみっか、ということでおもちゃの病院のOMさんからお借りした本と、いくつか部品を持ってきてくれたのでそれで「超再生受信機」なるものを作って見ました。でも、ありあわせの部品で作るので、結局毎度おなじみの状態になります。しかし今回は違います。そう、おもちゃの病院のOMさんがGridDipMeter!まで持ってきて貸してくれたんです。

それで計測して共振周波数が低かったことがわかりましたので、コイルを巻き直したり、AM用のバリコンの容量を減らすために直列にコンデンサを繋いでみたり、、、、、。最後はなんとか電波の強い、AM補完放送の辺りを受信できるところまで持ってこれました。
 GridDipMeterは、既知の回路定数の共振回路で発振させて、測定相手の共振周波数を測る(言い方あってますかね、、)装置です。昔は当然真空管だったので、発振回路の真空管のGrid電流を計測することでそれを見つけるわけです。計測するものの共振周波数と合致すると、共振しているものにエネルギーを吸われ(あってますかね、、)て、電流計がDipする(ピコンと振れます)、それでGridDipMeterと言うようです。お借りしたGridDipMeterも真空管式(右側のつまみ隣のJackの穴から丁度ヒータが見えました)。シリアルの先頭二桁が多分製造年じゃないかと思うのですが、38とあるので昭和38年製でしょうか。(シリアルの後ろの桁は消してあります)HAMBAND DIP METERって書いてありますね。現在多分すでに新規販売はしていなくて、すでに絶滅種であると思われます。
 お返ししちゃうとできなくなるなぁ、今どきGridDipMeterも売ってないし、自分でなんとかできないかな、といろいろ考えて、nanoVNAでできんじゃない?というところにたどり着いて前回の記事になったわけです、、。

前置きが長くなりました。
用意したもの:
 今回作った回路は、「ラジオ&ワイヤレス回路の設計・制作」CQ出版、鈴木憲次さん著、というものから引っ張ってきました(この本もOMさんからの借り物です)。販売中の書籍なので、回路は省略します。
トランジスタは、高周波用のものがなかったので、手元にあった一番トランジション周波数が高いもの(といっても200MHz位のJankの古い2SC372Y)、ポリバリコンはこれまたOMさんに提供くださったAM用(後でわかったのですが、、)の2連、コイルも当初はOMさんがくださったものを使ったのですが、結局0.8mmのポリウレタン線で手巻きしました。増幅回路は手持ちの百均アンプに鰐口クリップで接続してヘッドホンで確認。
回路作成:
 手元にあったユニバーサル基板の端っこを使って作成しました。ベタアースにしないとだめかな、とか全然分からないので色々調べていたら、ブレッドボードでやっている人もいるようなので、まぁ、大丈夫かなと。
 適当に配線します。一応、グランド線は太くなるようにしました。
調整:
 最初作り上げたときは、GripDipMeter等の計測器もなかったので、後で計測してみたら60MHz近辺とあらぬ帯域でした。GridDipMeterやらnanoVNAやらで計測しながら80-120近辺になるようにコイル、バリコン予め調整をしました。(多分測定器が無いと本などに書いてあるそのままの部品で作ったとしてもなかなかうまくゆかないだろうなぁ、と思いました。まして手持ちの部品でやったので、、、、)
 で実際に受信。なんとか初めてR3?位(R:readability了解度、1~5)で受信することができました。でもポリバリコンの種類も全くわかっていませんでしたが、FM帯域用は通常20p位のものを使うようでしたが、頂いたものはAM用のポリバリコンだというのが後でわかって、AM用だと一桁大きい200pFとかのものだったらしく、受信調整範囲がとっても狭くて、、、(まぁ、容量から見るとそうでしょうねぇ、、)。
 ポリバリコンの容量の適正化?をするために、結局、ポリバリコンの2連の直列使い+47pFの直列、それに加えて周波数帯域が所望になるように4Tコイル(本記載は0.8mm、内径8mm、5Turn、12.5mm)にしてコイルの間隔を調整したりして、なんとか合わせ込めました。(計測器が無いと絶対にできない、、、)
 結局我が家ではFMの電波は弱いのですが、AMの補完放送(昔のアナログTVの帯域)はいくつか受信できました。
 クエンチングとバイアス用の可変抵抗は、これも結構調整が難しいです。クエンチングもそもそも音を聞いたこともないので、本当にクエンチングがおきているのかも半信半疑、バイアスもとりあえず中央にして始めましたが、周波数をポリバリコンで変えると、クエンチングしなくなったり、と合わせるたびに調整が必要な感じです。

写真は、91.6MHz(AM文化放送の再送信ですかね)を一番良く聞こえる状態(R5)に調整して電源OFF、その時の共振回路の共振周波数をnanoVNAで計測したものです。
画面中央値が91.6MHz、スパン(画面の幅、端から端)が50MHzです。ちょっと高い方にずれているように見えます。(97MHz位のようです)

OMさんにお借りしたGridDipMeterでも測ってみました。
GridDipMeterの上に付けた黒い棒(コイルです)を測定側のコイルに近づけて上の円盤を回すと電流計が上下しますが、共振点で「ピコン」と瞬間針が振れます。
この計測では、AのコイルがついているのでAを読みます。読みにくいですが、98MHzくらいでしょうか。(使う帯域ごとにGridDipMeterにコイルが全部で5種類入っていました)と、いうことで、概ね合っていることが確認できました。

結言:
 今回、共振周波数が計測できるGoodsを使えるようになって、作ったものの計測結果の見える化?!ができたので、ちょっと高周波?の敷居が下がったような気がします。また、R3~5と市販のラジオとは比べようもないPoorなものではありましたが、自分いたコイルで、放送が聞けたことに喜べました。
嬉しかったでーす。またやろ。

nanoVNAの更改作業

2023-05-20 11:49:33 | 無線


随分前に、nanoVNAを購入したのですが、FirmwareのUpdate作業をしました。
作業内容的には
1.電池電圧表示用にダイオードの追加
2.FirmwareのUpdate
です。

1.電池電圧表示用にダイオードの追加
 これまでに表示画面上に電池の残量が表示されないので、使っている途中で急に電源が落ちる、なんていうことがありました(大して使っていないけれど、、)。色々と調べていると、ダイオードの追加と新しいFirmwareの組み合わせだと電池残量がわかる仕組みがある、ということでやってみました。購入時に乗っていたFirmwareは随分古いものだったようで、ダイオードを追加しても表示されませんでした。


 個体によってコネクタでバッテリーが繋げてあるものと、直接ハンダ付けしてあるものがあるようです。私のものはコネクタ接続でした。ダイオードを追加する場所は、基板裏側の電源コネクタのすぐ下(ランドがコネクタで隠れてしまっている)です。当初電源コネクタを基板からはずしてやろうと思っていたのですが、どなたかのWEBでコネクタを外すのに相当苦労した(特にGND側はベタで基板につながっていたのではんだコテで熱しても放熱しちゃって、、、ということらしい)という記載があったので、ちょっと強引ではありますが、コネクタを上に曲げて空いたスペースではんだ付けしました。ですが、なんてことはない、このベース側の白いコネクタのプラスチック部分は、写真の下方向に抜けるので、コネクタがついているときには強引にコネクタを曲げなくてもこの白いプラスチックを外せすだけではんだ付けできるような気がします。また、はんだ付けする場所がベース側のコネクタの下で干渉するので私はコネクタの角の部分を削ったので、結局外さないとできないので最初から外してやるのが正解のような気がします。
 ダイオードの方向は、基板上に白い線が入っているので、極性を合わせます。(写真でいうと下向き)
これで完了。私はとりあえず手元にあったIN4148をありあわせでつけました。ショットキーが良い、というような記載もありましたが、よく調べていません。私に取っては、とりあえず、急に電源が落ちなければそれで良いですので。
上記は、後でFirmwareのUpdateのときに使ったので、載せておきますが古いFirmの場合は、これまた電源コネクタの下に隠れて見えませんが、P1と書かれた2つの端子のジャンパが必要です。ショートさせて電源投入、画面が白くなったら*(正常です)ジャンパを外す、という作業ですが、新しいFirmwareになるとメニューからこのモードに入ることができるので、「一度限り」の作業です。私は、ピンセットでショートさせて電源投入、で済ませました。
コネクタがかぶさっているので見えませんが、この端子は「BOOT0」という名称の端子のようです。
*:このモードをDFU (Device Firmware Update)モードと言うようです。

2.FirmwareのUpdate
FirmwareのUpdateは、Windows11からUSB経由で行いました。作業は次の通りです。
(1)FirmwareをPCにダウンロードする
(2)FirmwareをPCからnanoVNAへ書き込む
以下それぞれの説明です。

(1)Firmwareのダウンロード
”https://cho45.github.io/NanoVNA-manual/#ファームウェアの更新方法”
を参照のこと。
2023/5/20時点での最新は、0.8.0-20200620でした。随分Updateされていないので、よっぽどのこと無いとこれで打ち止めなのでしょうね。
nanovna-firmware-0.8.0.zip をダウンロードして、unzipしました。
(2)FirmwareをPCからnanoVNAへ書き込む
 WSL2が動いているのでubuntuで、と思いましたが、WSL2から素の状態ではPCのUSBが見えないので、設定が面倒だったのでWindows用のbinaryで行いました。
・デバイスドライバの設定
 Windowsで書き込む場合には、DFUモードのデバイスをUSBにつなげたときに自動インストールされるデバイスドライバでは利用できないということで、「Zadig」というアプリを使ってそれを回避します。
 まず、nanoVNAをDFUモードにします(P1をジャンパして電源On、その後ジャンパを外します)。nanoVNAの画面は真っ白になります(正常)。それからPCにUSBで接続します。
 Zadigを https://zadig.akeo.ie/ からダウンロードして起動、"STM32 BOOTLOADER" に対して "WinUSB" をドライバとして利用するように設定します。(詳細は参考文献参照)
・書き込み用ソフトウェアのdownloadとnanoVNAへの書き込み
https://dfu-util.sourceforge.net/releases/ の辺りから以下を持ってきます。
 dfu-util-0.9-win64.zip 2016-02-11 23:08 718K
Windows用のbinaryは随分古いものですが、Windows11でも動作しました。以下作業手順です。
  • zipを解凍します。
  • "dfu-util-0.9-win64" へ移動します。
  • "dfu-util.exe"があることを確認
  • 上記の状態のままで、以下の図のようにExplorerのUNCが記載されているとこに"cmd"と打ちます。そうするとそのフォルダでcmd.exeが起動します。ちなみにWSLが動いていれば、wslと入れるとbashが起動します、、。→結構このTIPSが使えます!
  • cmd.exeのウィンドウで"dfu-util.exe --version"とでも打って、意図したものであることを確認(上記の例だとversionが表示されます)
  • 続けて、"dfu-util.exe -d 0483:df11 -a 0 -s 0x08000000:leave -D ..\build\ch.bin" (-D以下は、半角スペースで区切った上で、上記でnanovna-firmware-0.8.0.zip をダウンロードしてunzipした中に"build"というフォルダがあるので、そこにある"ch.bin"への相対パスを記載します。上記の例だと、dfu-util.exeのあるフォルダを起点として、その一つ上のフォルダにあるbuildの下にch.binがあることになります)
これであとは転送完了を待って、USBケーブルを抜いておしまいです。電源を入れると、左上に"バッテリモニタ"が表示されていれば、ハンダ付けしたダイオードがうまく動いていることが確認できます。

番外:
 今回久しぶりにnanoVNAを引っ張り出してきたら、バッテリーが膨らんでいました。


多少基板に圧力がかかっているようですが、とりあえず動いているので今回はこのままにしておきました。

結言:
 無事、Updateできましたが、多分このhardでは今後Updateは無いと思いますので、最初で最後ですね、きっと。備忘録なので、なにかあったときの参考にします。
 今回なんでこんなことをしてのか、という話ですが、「超再生受信機」なるものを作っているのですが、自作したコイルとバリコンでの共振周波数が分からず、おもちゃの病院の先輩がGridDipMeterまで持ってきてくれて、測ってみたところ、随分共振周波数が低かったことがわかりました。今どきGridDipMeterも売ってないし、自分でなんとかできないかな、といろいろ考えて、nanoVNAでできんじゃない?というところにたどり着いたわけです、、。
超再生受信機については近々、忘れないうちに書きます。
↑nanoVNAで共振周波数を計測している図、、。計測用のOneTurnのコイルを共振計測するコイルに近づけています。

参考:
nanoVNAの日本語マニュアル:https://cho45.github.io/NanoVNA-manual/
nanoVNAのmenu treeが書かれているengerさんのホームページ:https://engineer-climb.com/nanovna-0/

汎用広帯域アンプIC BGA2851

2022-03-19 09:19:33 | 無線
アマチュア無線をやっているのに広帯域の回路は作ったことがない私ですが、少しずつ色々やってみようと思って、随分前に秋月で表記のアンプを買ったのをnanoVNAで計測してみていたのですが、その時の写真が出てきたので思い出しながらメモ残しておきます。(計測したのは2021/11頃のようです)
BGA2851: 5V、DC~2.2GHz、50Ω、Gv=24.8dBだそうです。当時(2021)一個20円。
表記のアンプを同じく秋月のSOT363-6 DIP化基板にハンダ付けしてあります。(DIP化基板、当時(2021)一個30円 ICより高い、、)

こいつにnanoVNAと、30dBのアッテネータを入れての利得計測です。相手があまりに小さいので、はんだ付けの確認の為にルーペも、、、。
アッテネータもケーブルもコネクタもなかったので、大陸からいくつか必要そうなものを買いました。
nanoVNAは基本Firmだと計測範囲は300MHzまでなのだそうなので、300MHzくらいまではちゃんと利得が20dBほどあるように読めます(30dBのアッテネータがはいっているので勘案してです)。一応nanoVNAの初期の調整はしたつもりですが、このあたりド素人なので数値は参考程度ということでご了承ください。
発振もせず、私には十二分な帯域と利得です。
CinとCoutをいくつか振ってみましたが、Cin=1000p、Cout=4700p以上にしてもあまりゲインは変わりませんでした。

Cin/Cout:13M/40M/300M
1000p/100p:-20/-13/-10db
1000p/4700p:-16/-12/-11db
4700p/4700p:同上
0.1u/0.1u:同上
#30dBのアッテネータを入れたときの数値

さて、何作ろ。

50Ω150Wダミーロード

2021-08-08 12:55:29 | 無線
 アマチュア無線機用のダミーロードを作りました。
 40年?ほど前に開局するときに、知人に作ってもらった終端抵抗が見つけられなかったので、今頃?のデバイス、50Ω150WのRF用の終端抵抗を使いました。袋に入ったままなので見にくいですがこんなのです。
 以前、これと同等品を大陸からお取り寄せしたのですが、新品、と書いてあったのに、ネジ穴の周りに丸いサビはついているは、裏にサーマルペーストはついているはで、クレームをつけたら、やれ半額でどうだ、とか言ってきましたが無視していたらebayから無償にする旨の連絡が来ました。でもUsedだったので作っているうちに左側の端子が根本から折れて取れてしまいました、、、。で、仕方ないので新たに購入。2週間ほどで到着しました。
 それでも、G150N50W4Bという型番のものを購入したはずなのに、32A1026Fという型番の違うもの(調べてみると50Ω150Wなので仕様は一緒みたいです)が届いたのはまぁ、大陸なので、、、。
 以前、途中まで作ってあったものはこちら。(抵抗は型番は古い方のがついています)

 これの抵抗を付け替えて、ヒートシンクを上下につけて出来上がったのが一番上の写真のモノです。ヒートシンクは、手元にあったもので一番でかいものを使いましたが、仕様は不明。その昔どこかのジャンク屋で買ったものだったような気がします。もちろん、サーマルペーストを上下に塗ってヒートシンクに接触させてあります。
 以前購入したnanoVNAで測ってみました。
  
 この32A1026Fをチップ単独で測定したグラフは残していないのですが、このグラフは下は50kHz、上は435MHzに設定して測定していますが、チップ単体/今回作成装置の数値としてとして、
3.5MHzで、SWRが1.00/1.00、抵抗値が50.0/49.7Ω、
54MHzで、SWRが1.00/1.06、抵抗値が50.0/49.7Ω、
435MHzで、SWRが1.16/1.76、抵抗値が49.3/32.1Ω、
900MHzで、SWRが1.26/2.04、抵抗値が47.1/25.9Ω、
となりました。適当に作りましたが、私は多分HFにしか使わないと思うので、全く問題無いです。
 実際にRig、IC756PROにつないで50WでIC756PROのSWR計で見てみましたが、3.5MHzから50MHzまでSWR計は振れませんでしたので、問題が無い事が確認できました。
 色々とあちこちの周波数で電波を出していましたが、このダミーロードに触れてみるとほんのり温かくなっていたので、長時間使う為には更にFANをつける等冷却の対応をしないとだめなような気がしますが、とりあえず、短時間の調整などには十分使えると思います。

ちなみに、このRFのチップ終端抵抗、大陸で送料込み一個300円ほどです。
(以前のG150N50W4Bのほうが高い周波数での性能が良かったような記憶がありますが、まぁ、アマチュアの計測用なのでそんなもんでしょう。)

新スプリアス規制の延期

2021-05-01 09:49:40 | 無線
アマチュア無線話です。
以前、局面の再免許に関わる変更申請の話を書きましたが、知人から、新スプリアス規制の施行が延期されるみたい、という話を聞きました。これ、ですね。これによると、

【改正の概要】
・経過措置の期限を「令和4年11月30日」から「当分の間」とする
・新スプリアス規格に移行していない無線局の使用は、令和4年12月1日以降、他の無線局の運用に妨害を与えない場合に限り、使用することができる旨の条件を設ける。

なんだそうです。今ころ?、なんだかなぁ。まぁ、リグを延命?することができるだけで、いつかは対応をしなくてはならなくなるものなので、まぁ、いいのですが。
 とはいえ、家籠もりする人が増えたおかげで、申請処理は時間がかかった(結構申請が多くなっている?)と思ったのですが、総務省の上記ページには「新型コロナウイルス感染症による社会経済への影響等により、新スプリアス規格への移行に遅れが生じることが想定されます」との記載がありました。確かに、TSSさんとかJARDさんとか、変更申請に対応できる方が限られているようなので、対応は大変かとは思いますが、なにか感覚的に合わないですねぇ。
 この頃はちっとも無線機に電源を入れていません。GWなので久しぶりにやってみましょうかね。