おはようございます。

今週は、少しずつソフトの作り込みを行いました。

小型、シンプルが特長なので、切り替えはロータリーエンコーダーとエンコーダーに付いている押しボタンスイッチのみとなります。

今回は、長押し検知を加えましたので機能を少し追加できることができました。

今のところの機能を以下に記載したいと思います。

①ノーマル機能
1-8chの送受信とEスポ検知用の27.005受信ができます。

受信レベルは、RSSIのdBμ表示ですので、1dBステップで他の無線機の出力比較を行ったり、電界強度測定などにも使えます。

また、アナログ丸メーターは特に必要でありませんが、CBのシンボルですので外せませんね。

わざわざ、デジタル値をアナログ電圧に演算してメーターを振らしています

昨年末から仕事が忙しく、全く手つかずだったCBハンディ機の設計を再開しました。
ハムフェアまで時間がありますが、技適とか結構手間がかかりますので、間に合うように進めたいと思います。

①アンテナ特性の確認
昨年のWVU-1102で1.39mロッドアンテナでも結構飛んでくれましたので、今回も同じ電圧給電で進めます。２ｍくらいにするとどうしても筐体サイズとのバランスがとれないのでデザイン優先で。。。

一応、現状のインピーダンスなど測定データを残しておきます。27MHzで共振は取れているようです。ハンディなので持ち方や周囲状況で大きくインピーダンスは変化するので、あくまでも参考ということで．．．







②送信回路とのマッチング
　前回は、出力200mWで広帯域トランスでマッチングをとっていましたが効率が良くなかったので、今回は、整合回路で合わせてみたいと思います。

　終段の想定インピーダンスは変調によって変わるので、概算で入力電力を２W程度（７V、0.３Aくらい）23Ωくらいでしょうか。今回は、この部分をチューニングできるようにしてパワーアップを図れるか確認してみたいと思います。

整合回路は、終段のドレイン部を２３Ω、直列L（150nH）、並列C（130pF）で５０Ωとします。
Cは調整できるようにトリマを使うような回路で実験してみます

マッチング回路の確認の前に技適取得済みのWVU1102は、3.7Vのリチウムポリマ電池を使っており終段の電圧をDCコンバータで８Vに昇圧して使用しています（写真の試作ボードの左に載っているものがMT3608ボードです）。





ローコストで簡単に昇圧できるのですが、このボード、説明には出力電流２Aとか書かれていますが、入力電圧を3.7Vなどの低い電圧で使用すると、出力は200mAしかでませんでした。このあたりがWVU1102が500mW出力にできない最大の理由でした。

今回、マッチングをとってもこの問題を解決しないと500mW機はできませんので、再度確認してみました。

また、手持ちで別のボード（HW668）もあったので同様に比較してみます。HW668は小型なので当然、電流容量が少ないと思って使っていなかったのですが、意外に使えることが分かりました。



確認方法は、定電圧電源から3.7Vでボードにいれて、出力を無負荷で８Vに設定。そのあと負荷に抵抗を接続したときの電圧と電流を測定した結果です。




これからみると、前MT3608では200mA程度の電流で使えなくなっていましたが、HW668だと300mA程度まで使えることが分かりました。

次回はHW668を使いたいと思いますが、ボリュームが縦型で今の基板では実装ができないため、別の機種で薄型ボリュームのボードを２種類ほど注文しました。届いたら確認してみたいと思います。

注文したものが、仮に使えなければ、最悪はHW668ボードのVRを外して固定抵抗に入れ替えて使用すれば使えそうです。

今朝は、整合回路を確認しました。

ファイナルは、RQA0009です。出力インピーダンスは変調されると変化するので不明ですが、だいたい20Ωくらいかと想定して、マッチング回路を以下のように計算しました。





この回路と現行のWVU‐1102で使っている1:4の広帯域トランスでの整合との出力を比較してみます。

ここで出力はバイアス電圧を上げると出ますので、規定の電流値における出力電力で比較することにしました。これによりどのあたりの電流のときに効率がよく使えているかが分かります。

実験回路です

















データは、以下のとおりになりました。電圧は８Vto１０Vとしてトータル電流が規定の値になるようにバイアス電圧を調整、そのときの出力を記録しています。

これを見ると、電流の大きいところが１：４トランスより出力がでるようです。実際はインピーダンスは想定より低いのかも知れません。

だいたいの目安だけつけておけば、フィルタ回路と組み合わせて整合させるので、今の段階ではこれで終わりにしておきます


一応、インピーダンスが１０Ω程度であれば、以下のようにLを小さくしてCを大きくすれば整合が取れます。実際はなかなか計算通りにはいかないので、最終はトリマコンデンサで合わせるようにします

受信用のRF アンプは、今回はAGC付きにする予定です。アンテナがロッドアンテナなのでDSPでIF AGCが効いているので、RF　AGCは無くてもそんなに気にならないと思いますが、山に登ったときなどは少しは効果があるでしょう。

秋月に3SK291というデュアルゲートFETがあり、データをみたところNFも1.5㏈と低いし利得もかなりありそうなので実験してみました。

①回路と実験ボード
回路は、標準的なものでG1とG2の電圧の変化でどのように利得が変化するのかを主に調べます



実験基板は、エッチングして作りました。コイルは５ｋです。。。小さいので巻くのが大変！
１７回も巻く必要があります。また、５ｋはコアの可変範囲が狭いので使いにくいです






②特性

＜周波数特性＞
まず、電圧はリチウムポリマ電池の3.7Vを想定して3.8Vとし、データからNF1.5㏈程度のIddが10mA程度になるようにG1（V）を調整します。約1.6Vでした。

回路図で作ったところ発振したので、電源ラインに電界コンデンサ１０µFを追加したところ防止できました。やはり手抜きはいけないです（笑）

この状態で、G2を最大の3.8Vにしたときの周波数特性です。コイルの巻き数もちょうどよい感じです。

アンプの入力に３０ｄBのアッテネータを入れてNanoVNAで測定しました。
27MHzで,32ｄBも利得があります。最近のデバイスはNFも低くて、利得もすごいものばかりなのでうれしくなりますね。価格も安いし。。。

G2の変化に対するGainです。１Vから３．８Vまで変化させると40㏈も可変できます。
また、１Vからさらに下げるとさらに急激に利得が低下します。

トータルで80㏈もレベルを可変できます．．．すごいです。



参考までに、データシートは、800MHzのものがあります。800MHzでも40㏈は可変できるようです。
そして、１Vくらいで急激に利得減となります。


＜IMD特性＞

27.000MHz と　27.002kHzの２信号を入れてIMDをみてみます。
発振器のレベルは-20dBm　ｘ２波です。入力ATTは、２８ｄB入った状態。
アンプの利得は、34dBとなりました。









OIP3は、計算すると10.4dBmくらいです。

聴くところによると、３SK291は、AGC動作のときの歪が多いような情報もありましたので、一通り完成したらG2の電圧を可変してIMをみてみたいと思います。

実験用シャーシに組み込んでみました。AM30パーセント変調で、感度は-127dBmでも聞こえるので十分です

おはようございます。
本日は、受信ミキサです。WVU1102では、定番のSA602を使っていました。定番ICなのですが、以下のような問題があり、量産頒布に踏み切れなかった理由となっていました。

①SA602は電圧の規格が４V以上に対して、リチウム電池3.7Vと無理やり使っていた。そのため電圧が下がるとゲインの低下が大きかった。

②RF入力側への局発の漏れが大きい。Si5352の高調波レベルが高いことも加えて、受信状態における副次的発射レベルのスペックをクリアするために、基板対策に時間がかかった。

そこで、ずっと低電圧で使えるミキサを探していたのですが、今回NJM2288をテストして使えそうなので変更することにしました。

相互変調による妨害波ある程度受けるかも知れませんが、CBのチャンネルは中波ラジオのように等間隔ではないので、あまり気にしなくてもよいかもしれません。




＜LO→RF入力ポートへの漏れ＞
これまで使っていたＳＡ６０２と比較してみました。実験用シャーシにNJM2288（ディスプレイの下）、SA602（一番下のボード）




結果は以下のようにかなり漏れが少ないことが分かりました。
ここでは、局発にSi5351の出力フィルタなしで入れてます。


かなり高調波が出ている状態で0-1GHzの漏れを見てみました。
局発周波数での漏れは低かったのですが、高調波の周波数に対する漏れの低減量は期待ほどではなく、そこそこ漏れています。それでも-77dBmが最高レベルなので、これまでより20㏈近くマージンがとれそうです。

さらに受信アンプも入りますので、基板で変な高調波を拾わなければ大丈夫と思います。

RF入力ポートでのスペアナ画像です。上がNJM2288、下がSA602となります。
左がLO周波数（27MHz+10.7MHz）、右が0-1GHzです。

おはようございます。

本日は基板設計です。試作実験しながらパターンも書いていましたが、今回は実装レイアウトがかなり難しかったです。

技適取得済のWVU1102と比べて異なる点は以下の通りです。

①部品数は120→170と大幅に増えています。前回の手抜き部分を強化したのとフィルタ関連を追加しています。

②基板の実装範囲を大幅に変更しました。
　理由は、前回は送信スプリアスのみを考えて送信関連は一つの基板にまとめていましたが、PLL回路、受信基板が別の基板になっていたため、受信時の副次的発射レベルをクリアするのにかなり苦労したためです。
　別基板になっていてシールドもないため受信局発の漏れが基板間で結合して800MHz付近でのフィルタ効果が殆どでなかったのが原因でした。

　　★前回：（メイン基板）PLL回路、受信部、マイコン、電源　
　　　　　　（表示基板）AF増幅、送信部、送受切替、液晶表示器

　　★今回：（メイン基板）PLL回路、受信部、送信部、送受切替、電源　
　　　　　　（表示基板）AF増幅、マイコン、液晶表示器

部品も増えて、メイン基板に送信部やLPFも合体となり実装ができないのではないかと、思いましたが、思い切り詰めて実装していった結果、なんとか収めることができました（やれやれ。。自分としてはよくやったと）

あと、液晶表示器とマイコンのノイズを避けるために、IFの水晶フィルタやDSPは基板の下側に取り付けてアース面を間に挟んだレイアウトになっています。

送受切替は、半導体SWの予定でしたが、今回もリレーです。この部分はPTTを押したときにカチッという感じが捨てがたいので。。。（笑）






リチウム電池の充電基板は、基板実装はやめてケース下部に直接取り付けるようにしました。
この結果、充電ケーブル差し込み口が下側になります。

→WVU1102のアンテナ回路では電源ケーブルをつなぐと感度がUPしたのですが、横に差し込み口があると運用時に邪魔になったので改良しています。

さて、基板はElecrowに発注しました。ちょうど中国は春節休暇なので基板が来るのは来月かと思います。

小型のS09という昇圧ボードが届きました。

前回、CBの送信回路用に昇圧ボードを調べていたのですが、小型でも300mAも出力がとれたので、他にもないかと発注したものです。

このボードは、出力電圧が可変できないもので、電圧指定で購入します。今回は、送信用ということで９Vのものを購入して調べてみました。




前回同様の負荷試験を行いました。
入力電圧が3.7Vでは出力９Vにて出力に抵抗を接続してどこまで電圧がドロップしないか調べました。

結果としては、電流容量は８０ｍAくらいまでした。残念。。。
CB送信に使うには300mAくらい必要になりますのでこれは使用できませんね。

ICは、MT3608が使用されています。データシートは こちら

９Vでの用途はあまりなさそうなので５Vに改造して保管しておきます。
下は速攻で手書き計算したメモです。殴り書きで申し訳ないですがご参考として貼っておきます。

もともとついている抵抗は実測してみるとR1が280k、R2が20kのようですが、マークされている定数は全然かけ離れた数字になっています（なぜマークと実際の抵抗値が違うのか不明？？）

９VではR1が２８０ｋになっているということで、Ｒ２はそのまま使用した場合、５Ｖにするには146kにすればよいことになります。

ここでは、150kΩをつけてみました。結果は5.1Vになりましたので、この計算で使えるようです。

一部の部品待ちになっていますが、厚さを5mm低くしたケースに取り付けてみました。

これまで何も考えずに厚さは3センチだったのですが、送る際にレターパックライトだと送料が370円になってしまいます。クリックポストは送料190円なので今回は、3センチ以下を目指しました。

前面は、前と同じ大きさですが、ディスプレイが、0.9インチから1.3インチになりました。



早速、144MHzのアンテナで動作を確認してみました。

アンテナは釣り竿に這わせたJ型です。帯域は結構広めと思います。



画面のアップです。

リターンロス表示なので、14dBの点線がVSWR=1.5のラインとなります。どちらかというとVSWRが1.5以下のレンジの表示幅が広くなっており、普通のダイオード検波のVSWR計に慣れていると違和感があると思います。

ダイオード検波はレベルが低いところはダイオードの二乗特性により感度が悪くあまり細かくはみれません。そのために1.5以下のメータのレンジは小さくなっています。

このアンテナは、140メガくらいにあっているようです(>_>)

しかし、アナライザとしては、うまく動作しています。



続いて、園芸パイプで作った3エレ八木です。
こちらは、なんとなくあっているような…




表示は、今回は今後、アマチュア無線でよく使われているVSWRスケールに演算で変換してみようかと思っています。

それで100MHz以上の感度の悪いところも誤魔化せるかなと

中国は、春節で基板メーカーも殆どがお休みですが、働き者のJLCPCBに発注した基板が昨日届きました。オーダーしてから10日と納期もバッチリ。

届いた基板を見て、基板を割るためのVカットが入ってないのに気がつきました。

指示をシルク面でしていたのですが、JLCPCBは外形レイヤに書かないと行けないようで失敗しました。

仕方がないのでPカッターで何とか対応しましたが、結構大変ですのでVカットのありがたさを感じます（笑）



早速、組み立てですが、部品の発注忘れが発覚。今回は、SA602ミキサの電圧を確保しようと5Vの昇圧回路を組み込んだのですが、そのICを頼んでいませんでした(泣) 最近、こういうミスが多いです…

とりあえず、電池から直接接続、プログラムを書き込みました。

ブリッジの検出回路が今回はDSPを使わない簡単アナログ回路に変更したため、感度が悪くなっており、高い周波数では少し厳しそうです。

しかし、100メガくらいまでは問題なく測れ、ブリッジを変更したので前の懸案だった中波帯などの低い周波数もバッチリです。

今のところ、200メガでは、リターンロス20dBくらい、VSWR1.2くらいまでしかみれません。

もう少しブリッジのところを調整してみますが、これでも現行モデルよりは大幅に改善しています。