５０MhzSSBトランシーバー
仙波さんから、頒布してもらった水晶がまだほとんど手付かずに残っています。
そこでその中から４５．１５８Ｍｈｚの水晶でラダーフィルタを組んで５Ｍｈｚ付近のＬｏと組み合わせて
５０ＭｈｚのＳＳＢトランシーバーを作ってみたいと思います。
構想としては、
送受信範囲５０．１５Ｍ〜５０．２５Ｍの１００Ｋｈｚ幅
送信出力１Ｗ
ということにします。
Ｌｏも頒布してもらった水晶を組み合わせて作ってみることにします。
いろいろ検討した結果
２１．４７７Ｍｈｚと１６．３５３６Ｍｈｚの水晶をＭｉｘしてＬｏを作ることにしました。
その方法として、ＪＡ９ＴＴＴ／１加藤さんがＨＰに発表されている「The Wide Range VXO Circuit」を利用させてもらうことにします。
フィルタには、４５．１５８MHｚの水晶を使った８素子のラダーフィルタを使います。
ＩＦ回路
今回ＩＦ回路は、２ＳＣ１８５５を使ったフォワードＡＧＣ回路を使おうと思います。
|
|
|
1段の場合の特性です。 ゲインは、約３０ｄｂです。 ＡＧＣ電圧２．５Ｖ〜６Ｖでほぼリニアな 特性になっています。 |
フィルタの損失が約１０ｄｂあるので、２段では不足ですので３段増幅することにします。
３段の回路図です。（クリックで拡大します）
|
|
|
|
３段増幅のＡＧＣ電圧―利得特性です。 測定サンプルが少ないので角々していますが１段のときとほぼ同じ 格好です。 ２．５Ｖ〜４Ｖ（その上まで？）ほぼリニアです。 ４Ｖ以上はスペアナのノイズレベル以下になり測定できませんでした。 ２段目と３段目の間にはノイズカット用に２段のフィルタを入れてあります。 （６ｄｂ帯域幅約６Ｋｈｚ） |
フィルタを付けた総合特性が次図です。
|
ＡＧＣ電圧＝２Ｖ |
ＡＧＣ電圧＝２．５Ｖ |
ＡＧＣ電圧＝３Ｖ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
最初にＡＧＣ電圧＝２Ｖの時に最良になるように調整しています。
上の３枚は、フィルタとＩＦＡＭＰの間に３ｄｂのＡＴＴを入れたものです。
下の３枚は何も入れないときです。
ＡＧＣ電圧を変化させるとＩＦＡＭＰの入力インピーダンスが変化してマッチングがずれるようです。
３ｄｂのＡＴＴをいれることで少しは改善されますが許容範囲かとも思います。
段間に入れたフィルタの影響でフィルタ単独のときに比べると特性が良くなっています。
-６ｄｂ帯域幅２．７２Ｋｈｚ、-６０ｄｂ帯域幅４．７２Ｋｈｚ シェイプファクタ１．７３という事になりました。
フィルタも含めたＩＦ部のゲインは約８０ｄｂということになります。
ＡＧＣ回路
|
|
|
５ＭＨｚＬｏ
冒頭でも書きましたが、ＪＡ９ＴＴＴ／１加藤さんのＨＰにある「The Wide Range VXO Circuit」を利用させてもらうことにします。
（この回路の詳しい内容はＪＡ９ＴＴＴ／１加藤さんのＨＰを御覧くださいhttp://ja9ttt.homedns.org/index.html ） 残念ながら閉鎖されました。
まず回路図です。
|
|
原典では、バッファはありませんでしたが付けています。 バリコンはジャンクで入手してあった容量不明のバリコンを 使っています。 格好から、おそらくＡＭ−ＦＭラジオ用のバリコンだろうと思います。 ５セクションありますが、容量の大きいほうを１セクションだけ使って います。 １６．３５４Ｍｈｚの水晶を固定にして ２１．４７７Ｍｈｚの水晶を可変しています。 可変範囲は、５．０１２Ｍｈｚ〜５．１３２Ｍｈｚまでで１２０Ｋｈｚの 範囲です。 ５０．１７Ｍｈｚ〜５０．２９Ｍｈｚの範囲が送受信可能周波数に なります。 |
|
ご注意 この回路は、多大なスプリアスを発生させます。後の処理で必要な信号だけをきちんと取り出してください。 又、ご使用される水晶によっては目的信号のすぐそばにスプリアスが発生する場合があります。この場合はフィルタ等で取り除く事は困難です。 この実験と同じ周波数の水晶を使われてもメーカーが違えば出てくるスプリアスも違ってきます。 くれぐれも、スプリアスにはご注意ください。 |
|
|
２ＳＣ９４５のエミッタ部分のスペクトラムです。 すさまじいスペクトラムです。 （スペアナの入力に１０ｄｂのＡＴＴを入れています） マーカーが目的周波数です。 |
|
|
バッファ１段と同調回路１段通した後 ２ＳＫ２４１の出力同調回路の２次側のスペクトラムです。 少しは見れるようになりました。 |
|
|
バンドパスフィルタを通した後です。 |
|
|
ＮＦＢＡＭＰで１段増幅し 最後に１段のＬＰＦを入れた後です。 スプリアスは消えてきれいなスペクトラムになりました。 これだと十分実用に耐えれると思います。 |
|
|
もう少し範囲を広げてみました。 高い周波数までなにもありません。 |
|
|
５Ｍｈｚスパンのスプリアスです。 |
|
|
５００Ｋｈｚスパン |
|
|
５０Ｋｈｚスパン 近傍のスプリアスもすべて-６０ｄｂ以下です。 |
|
|
出来上がったＬｏ部分です。
水晶は、ホットボンドで固定しています。 |
ＳＢＭ
変調には、ＳＢＭを使うことにします。
|
|
ＳＢＭの回路です。 （参考文献：トロイダル・コア活用百科）
|
|
|
ＬＯ→ＲＦＯＵＴへのアイソレーションです。 （スペアナの入力に１０ｄｂｍのＡＴＴを入れています。） ５０Ｍｈｚで、約-４８ｄｂｍのアイソレーションがあります。 これから見ると、低い周波数（１０Ｍｈｚ位）で一番アイソレーションが良いようで-６０ｄｂｍ 以上あります。 １０．７Ｍｈｚあたりでも十分使いものになりそうです。 ＤＢＭに比べて構成素子が少ないので手軽に作れます。 |
|
|
|
左側は、ＳＢＭの直後のＬＯの漏れです。 （スペアナの入力に１０ｄｂのＡＴＴ） 右側は、クリスタルフィルタを通した後です。 |
|
|
|
８００Ｈｚと２０００Ｈｚの２トーンを入れた様子です。 ＳＢＭでも十分使い物になります。 |
|
|
ここまでで出来た部分を繋いでみました。 |
|
|
|
左側は、０−１００Ｍｈｚのスプリアスの様子です。 ＩＦが５ＭＨｚしか離れていないのでどうかと思いましたが目的波の３０ｄｂ下なのでＢＰＦでなんとか取り除けると思います。 |
|
|
|
|
|
|
２ポールのＢＰＦを組んでみました。 ４５Ｍｈｚでー３０ｄｂｍ（Ｐｅａｋから）なので なんとかいけるかもです。 挿入損失は、-10ｄｂｍです。 |
|
|
|
|
ＢＰＦを通した後です。 （スペアナ入力の１０ｄｂＡＴＴは、はずしています） ４０Ｍｈｚのスプリアスが少し見えていますが この後の回路で取り除けるのではと思っています。 |
|
|
ここまでを、1枚の基盤に纏めました。 出力は、約０ｄｂｍあります。 回路図です。 |
|
|
２ポールのＢＰＦの特性です。 少し定数を変更しました。 Ｌを３ｔから５ｔに増やし 並列Ｃを６８Ｐから３９Ｐにしました。 挿入損失は、約３．５ｄｂです。 -６ｄｂ帯域幅は３Ｍｈｚ |
|
|
近傍のスプリアスの様子です。 少しありますが、すべて-６０ｄｂ以下ですので よしとします。 |
|
|
少し広い範囲のスプリアスの様子です。 低いほうに５Ｍｈｚおきに２つありますが 上記のＢＰＦを１段入れると問題なくなると 思います。 正確には、５Ｍｈｚより少し低いところにあるので 上のスペクトラムには現れていません。 |
|
|
０−２００Ｍｈｚのスプリアスの様子です。 高いほうにはありません。 |
|
|
ＢＰＦを３ポールに変更です。 挿入損失は約３ｄｂ増えました。 ５Ｍｈｚ離れでは、 上側が-15ｄｂ 下側が−１３ｄｂ減衰量が増加しています。 |
|
|
上のＢＰＦを通した後です。 なんとか、ぎりぎり-６０ｄｂクリアです。 |
|
|
|
ＰｏｗｅｒＡｍｐ
|
|
|
左側が、２ＳＣ１９７１を使った１Ｗのリニアアンプ 右側が、２ＳＣ３７７８を使ったＮＦＢアンプです。 回路は、どちらもトロ活の中にある回路を使いました。 大きさは、リニアが５０×４０×３０です。 ３ｍｍ厚、アルミコの字型アングルに組みました。 ＮＦＢアンプは４０×２５です。 いずれもコアには、秋月のフェライトコアを使って います。 |
|
|
ＴＲを２ＳＣ５３３７に変えました。 ＮＦＢアンプに、６ｄｂｍの信号を入力したときです。 ゲインは１０ｄｂｍ、３rdIMDは６０ｄｂ下です。 ＩＰ３は約３３ｄｂｍです。 この時の、出力は１６dbmです。 ２ＳＣ５３３７は、安価なわりにはいい値が簡単にでます。 さすが、高周波低ひずみ増幅用とうたっているだけあります。 |
|
|
リニアアンプの入出力特性です。 １ｄｂコンプレッションレベルは３３ｄｂｍです。 ２ＳＣ５３３７−２ＳＣ１９７１の構成です。 ２段でのゲインは約３０ｄｂあります。 ２ＳＣ１９７１単体では、約２０ｄｂのゲインです。 |
|
|
１Ｗ出力時のＩＭＤの様子です。（Ｖｃ＝１３．５Ｖ） ２信号は、手持ちの出力の関係で５１ＭＨｚを使っています。 Ｖｃ＝１８Ｖにすると２Ｗまで出ます。 アイドリング電流は３０mA流しています。 １Ｗ出力時のＩＣは約１６０mAで、効率は約５０％です。 |
パワーアンプに使った、２ＳＣ１９７１は現在では入手が非常に困難です。
同じように使えるのは、２ＳＣ２２３７が使えるのではと思いますが手持ちがありませんので試していません。
その他には、少し容量の小さい石をパラ・プッシュで使う方法もあると思います。
その後、２ＳＣ２５３８・２ＳＣ３９５０等を入手して実験してみました。
最終的には、２ＳＣ２５３８ＰＰをＶＣ＝１８Ｖで使っています。
ほぼ出来てきたので、ケースに入れてみました。
ケースは、昔使ったものの再利用です。あちこちに穴があるので隠すのに大変です。
|
|
パネル面の様子です。 メーターの後ろの黒い板は昔の穴を隠すためのものです。 |
|
|
内部です。 手前がＶＸＯ バックパネルに付いているのが、１Ｗリニアアンプです。 １Ｗリニアアンプ＋ＬＰＦ 放熱板は２ｍｍ厚のアルミのコの字チャンネルをつかいました。 こちらも使いまわしなので変なところに切り込みがあります。 実装時には、アルミのパンチングシートでシールドしています。 |
|
|
基盤は２段重ねにしています。 上の基盤には、ＢＭ・ＸＦ・送信ＭＩＸ・アンプ＋ＢＰＦなどです。 下の基盤には、受信プリアンプ・受信ＭＩＸ・ポストアンプ・ＩＦ 送信エキサイタがついています。 |
|
|
|
電源は、リサイクルショップで２４Ｖ・１．８ＡのＡＣアダプタ（中はスイッチング電源）を買ってきて使うことにしました。
（１Ｗ出力時で０．６Ａの消費電力なので少し大きすぎるのですが他に適当な物が無いので使っています）
各部波形
送信部
|
|
１Ｗ出力時ＩＭＤ ２tone
1000Hz,1600Hz どういうわけか、３次ＩＭＤが低いので５次で測っています。 （ＶＣ＝１８Ｖ、ＩＣ＝２００mA） |
|
|
１−２００ＭＨｚのスプリアスです。 デルタマーカが少しずれていますが、２次高調波は-６０db です。 ４５Ｍｈｚも、-６５db以下です。 （２０ｄＢのカップラを通しています） |
|
|
近傍のスプリアスもすべて−６０db以下です。 |
|
|
さらに近い範囲です。 |
|
|
無入力時のキャリアの漏れです。 （２０ｄｂのカップラが入っています） −５２．６dbm キャリアサプレッション約−６０ｄｂということになります。 |
|
|
|
|
|
鎮魂 今回採用にならなかった実験基盤です。 今後使えそうな物もありますので、そのうち活用出来ればと 思います。 TR類のご昇天はありませんでした。 |
参考文献 「トロイダル・コア活用百科」 山村 英穂著 ＣＱ出版社
ＪＡ９ＴＴＴ／１ 加藤さんのＨＰ 「The Wide
Range VXO Circuit」