9 月 15

部品箱を掻き回していたらボールドライブとST-12が出てきたのでダイレクトコンバージョン(DC)受信機を作る事にしました。

ここはやはり完全アナログ式が相応しいでしょう
久しぶりにアナログ式VFOの自作です

今回は先に回路図を考えました
最初は3Vくらいで動作させるつもりだったのでAFアンプには3Vでも動作するらしいTA7368Pを使っています
特になんら工夫のないDC受信機です。

回路図はこちらです

7MHz ダイレクトコンバージョン受信機(アナログ式)

7MHz ダイレクトコンバージョン受信機(アナログ式)

検波にはSN16913Pを使いました
VFOからアンテナへの漏れを押さえるのと感度向上のためRFアンプを入れています。

【VFO】
VFOのバリコンは周波数直線型が良いのですが手持ちには無いのでタイトの容量直線型バリコンを使っています
発振用のコイルはT-25#6に0.16ミリのウレタン線を40回巻いてます
最初はFCZのコイルやら手持ちの7K、10Kタイプなど試しましたがコアの材質が希望に沿わず、いつまでも周波数が安定しないため断念しトロイダルコアに巻きました。
これでスイッチON直後から殆ど周波数はズレることなく安定しています。

固定コイルなので周波数調整用に別途トリマーが必要になり20PFの半固定タイトバリコンから羽をむしり、シャフトも切り詰めて短くし10PFにして使っています。

【RFアンプ】
簡易な回路にしたかったので2SK241で済ませました。予想通り発振しやすいです、アンテナにもよりますが適当に線を垂らして受信するとインピーダンスが高い状態だと発振します、それでドレイン側のコイルはタップダウンしたところに接続しました
それでも、少し強めな信号を受信すると発振するようなのでアンテナ側同調コイルの1次側に510Ωを入れて対処しました。

【検波復調】
気は進まないけどSN16913Pを使いました
このICは変換ノイズが多いように感じます、AF段でガッツリとゲインを取る回路を持ってくるにはマズい気もしたのですが簡単なので使いました。
入手可能な部品でシンプルに済ませるなら、ここは2SK241のソース注入式の方がSNが良いと思います
やる気がある人は真面目にトランジスタかFETでバランス型を組んだ方がベストな結果が出ます。

【AF段】
検波後はRCで簡易なLPF(1KΩと0.1μFの2段カスケード)を形成しST-12で昇圧後に2SK2881で受けています
ST-12は1KΩ:100KΩのトランスなので少なくとも20dB程度は期待していいのかなと思ってみたり・・・
ST-12の2次側のインダクタンスを測ったら40H前後あるんですが測り方間違えたのかな?
それで0.001μFをパラって約800Hzあたりで共振してくることを期待した回路となっています
この状態が負荷で影響されないようにするためFET(2SK2881)で受けています。

2SK2881のソースには最初パスコンを入れていましたが終段のTA7368Pがあっという間に入力オーバーで歪むためパスコンは外して利得は押さえています。

2SK2881を出たらVRがありますが、高域が煩いので0.1μFでアースしてます。
これにより高域が抑えられてCWのトーンはとても聞きやすくなりました。

TA7368Pは今回、初めて使ったのですがポロですね、お奨めしません
ノイズっぽいし、すぐ歪むし、5V以下で使うと発振するし、いいところが見つかりません
まともに使えるように回路を工夫する努力をするくらいなら別のデバイスなり回路構成にした方が良いと思いました。
それとこのICは電源ラインにAF信号がよく漏れます、電源ラインに10Ωでデカップリングしましたが収まりません
LM386はこれで十分効いたのですがTA7368Pはダメです。

【電源について】
VFOの安定化のため、ツェナーを使おうかと思いましたが(計画段階では)4V~13Vくらいの範囲で考えたときに電流制限用の抵抗等、とてもめんどくさい事になるので余っていた低損失の三端子レギュレーターを使ってTA7368P以外の回路にまとめて供給しています。
三端子レギュレータを出た後の1.5μHは気休めでありジャンパー線の代わりに使っただけのことで意味はありません。

電源の入力にはコモンモードのフィルターを入れました
安定化電源から直接供給するとハムが乗ります(アンテナの影響もありますが)ので入れました。
これにより電源からの余計な誘導ノイズも減りS/Nが良くなりました。

【総評】
今回もユニバーサル基板に組みました
基板は小さい(47ミリ×72ミリ)のですが機械的部品が大きくなり、どう配置すると小さく纏められるのか悩みましたが写真のような配置で何とかなりました。

ケースは今回も自作です、1ミリ厚のアルミ板(100ミリ×300ミリ)をホームセンターで買って加工しました
このアルミ板は加工しやすいように柔らかい材質です、そのためヘナヘナでVFOとして必要とする強度がありません。

感度はとても良いです、SSGを持っていないので数値で表せませんが数メートルの電線を繋いだだけで良く鳴ります。

周波数の可変範囲は6.995MHzから7.160MHzとなりました
実は使ったボールドライブの減速比が24:1くらいあるので(通常市販されていたのは殆どが6:1くらいだったと思います)最初は50KHz程度の可変範囲にしたのですがバリコンの特性の都合で使いにくかったので変更しました。

最終的に課題はバリコンかな
これ周波数直線型のバリコンを自作でもしないことには使いにくいです
波長直線型のエアバリコンは手持ちがありますがサイズ的に大きいので使う気にならないし
もしかするとポリバリコンが使えるかもしれません、ただ安定性については試したことないので分かりませんが波長直線型なので今の容量直線型よりは使い易いと思います。

なんであれ、目標にしたことは実現できました
 ボールドライブとST-12を使ったDC受信機を作る。
 低消費電流を目指す(無信号時25mAで最大音量時100mA近く流れます)。
 昔 懐かしの CWトーンを聞きたい。

制作時の様子は以下です
基板に部品を付け始めるところから

部品を順番に付けていく

部品を順番に付けていく

一通り基板は完成

7MHzダイレクトコンバージョン受信機の基板

7MHzダイレクトコンバージョン受信機の基板

続いてケースの加工開始
先ずはアルミの板に寸法だしと穴開けから

アルミ板加工開始

アルミ板加工開始

ちょっと折り曲げてみる

アルミ板を折り曲げ開始

アルミ板を折り曲げ開始

折り曲げ完了

アルミ板を折り曲げてケース製作完了

アルミ板を折り曲げてケース製作完了

基板を取り付けます

基板を取り付ける

基板を取り付ける


この時点で全体の配線手順を考えておきます、けっこう狭いので順番が悪いとやり直すことになりますからね。

バリコン等を取り付ける

バリコンの取付

バリコンの取付

背面に周波数調整用のバリコンのシャフトを出しています

周波数調整用

周波数調整用


ケースの蓋など影響して蓋を開けた状態で調整しても意味が無いので蓋をした状態で周波数調整ができるようにしています。

側面に付けたスピーカー窓穴

側面に付けたスピーカー窓穴


今回は意図的にスピーカーが見よるようにしています。

完成した状態 正面から

完成した状態 正面から


前回のCWトランシーバーの上に乗せてみましたが小さく見えますね
周波数の文字盤は、もう少し煮詰めてから取り付けようと思います、今回使ったボールドライブは2軸構造で減速比が大きいのですが当時あったはずの文字盤を取り付ける金具が見つからないので何かしら細工が必要なんです。

boss

written by boss

8 月 13

arduinoとAd9834を使ったVFOでフルブレークインは難しい事が解りました
その時の課題で反応が遅いarduinoを何とかできないかと模索している状態でした。

動作が遅い原因は
digitalWriteとdigitalReadが遅い事です、これを改善するため直接ポート指定の方法に変更して試したら
今度はshiftoutも遅い事が判明しました。

んー もうワシには分からんよ  トホホ
投げ出したくなってIC-705でも買えばすっきりするのにと意味不明な事をブツブツと

今回は、そのshiftoutを止めて普通の記述に変更してみました
考えたのはshiftoutは8bitずつの転送だから、shiftoutを使わないなら16bitを一気に転送できると思うんです。

調べるとfor文で1bitずつ回して16回送ればいいのかな?と分からないけど勝手な思い込みを始めました。
AD9834の資料を読み直してタイミングについて勉強しましたが分かりません
頭悪すぎでダメですね

ふと、PICだと希望している処理をしてデータ送信しているだろうと思いつきネットで調べたら有りました
ということで、またまたパクリですみませんいろんな人のを参考にさせて頂きました。

それでも、結果的に期待する程のことは無いのですが、今までとは比べ物にならないレスポンスで反応してくれます、かなり高速なCWでも使えると確信できました
期待する程ではないと書いているのは、AD9834の資料を見ると感じるのですがデータを受け取ってDACから出力されるまでには結構時間がかかるような説明です、数値的には良いと思うのですが人間の感性と言うのは測定データでは表せないというか・・・ 本当に僅かなズレが違和感として残るって言うのか

長点で始まる符号は良いのですが短点で始まる符号や短点1個の時は一瞬のズレ(自分の意識とのズレです)が気になります、ようするに立ち上がりが付いてこないからです

これが概ね解決したら今度は別の事が気になりました
キークリックが感じられます
昔流に書くとキーダウン時のキークリックです、送信段の立ち上がりを少しなまらせると良いかも。

フルブレークインからセミブレークインに方針転換したのでエレキーからの出力は2系統あり
送信状態維持とキーイング用の2つです
送信出力は送信段に7.5Vをキーイングに合わせて供給します、最初はそのまま送信段につないでいましたが10Ωと22μFをかましてやることで対策をしました、10Ωは33Ωの方が効果が大きいのですが電圧ドロップも大きくなり送信段のVRを再調整しないと0.8Wくらいに低下してしまいます
僕は調整がめんどくさいので10Ωとしています。

ここのとこのキークリック対策はSメーター基板からメイン基板への配線の途中に入れました、その様子はこちらです。

キークリック対策

キークリック対策

直接、基板に取り付けた部品をアレコレしないで良いから簡単に試せますよ、ピン端子に配線の代わりに抵抗とコンデンサを取り付けてます。

細かいブレークインのタイミング調整はエレキー側でできるので、本体側をつつくのはこれで終了とします。
最終的な回路図はこちらです。

7MHz QRP CWトランシーバーの最終回路図

7MHz QRP CWトランシーバーの最終回路図

自分用の備忘録的に書いた回路図なので読みやすさは考慮していないので分かりにくいも

あっ Poメータの回路は書いてないですね、まあ簡単ですから書く必要も無いでしょ

Sメーター回路は結局簡易な方法にしました
2SC1815は最初は無かったのですが、メーターの倍率器として必要な抵抗値を計算すると全体の合成抵抗から逆算してマズかったのでトランジスタでバランスする電圧を供給するようにしました。
それとメーターにパラッている1N60は選別して使っています
ゲルマダイオードがこんなにバラツキが大きいとは思わなかったぞ
モノによっては0.4Vくらい必要です、これだとラジケーターが簡単に振り切ってしまうので0.2Vくらいのを選ぶと良いです、そうしないと強い信号を受信すると針が音をたててMax側に振り切ってしまいますからね
振り切らないようにVRを調整して感度を落とすと、弱い信号では反応しなくなります。
この0.2Vくらいというのがミソだと思っています(最近ではミソではなく肝なのか)
これでメーター半分くらいまでは感度よく振れて、上の方はダイオードにもバシバシ電流が流れるので分流効果が期待でき、疑似対数動作をしているようです。

DDS VFOのスケッチはこちらです(arduino AD9834 DDS VFO高速化)、今回のスケッチは、不要な消し忘れていた記述も消しています
同じような気持ちでCWトランシーバーを自作される人の参考になれば幸いです。

昔から、自作について 動くと使えるは違うと考えています
 動くものは作れるけど、使える物をつくるのは本当に大変ですね

boss

written by boss

8 月 08

その後、7MHzのQRP CW トランシーバーに簡易ではありますがエレキーとSメーター回路を搭載しました。

ここまでは良かったんですけど
実際に使ってみたら全く使い物にならない事が解りました。
最もダメだったのはフルブレークインができない致命傷です

送受切換についての動作はアナログ部分は比較的良好で内蔵のサイドトーンを聞いてるだけならバッチリOK
ところが、別の受信機で実際に送信される信号を聞いたら、まともに送信できていないのです
動作をよーく観察したら、大きく分けて2件の問題がありました。

arduinoの反応が遅すぎること
エレキーの出力も関係していそう

つまり符号の出始めが欠けるため聞きにくいです、しかも速度を上げると電波の発生も追いつかなくなります。
それでも、内蔵のサイドトーンからは軽やかに聞こえてくるのでいい感じに思ってたのに現実は・・・

この2件を解決しないと使い物になりません

エレキーは実は悩んだ末にarduino pro mini(ATMEGA328Pの3.3V-8MHz仕様)を使いました、つまりarduino nano のUSBインターフェース無しで、しかも低速なモノを使いました。
これも内心予想外のモノだったのであとで感想を書きたいと思います。

前回までに作った部分には手を付けず、エレキーとSメーター回路を搭載するのに、ソケット式にしていたサブ基板に無理やり載せてみました、下の画像で参考になるかと思います。

追加したエレキーとSメーター回路

追加したエレキーとSメーター回路

予定外の回路追加もありぎゅうぎゅうですがうまく載りました。

ちょっと判りにくいかな? こっちの方がいいかな?

追加したエレキーとSメーター回路 角度を変えて

追加したエレキーとSメーター回路 角度を変えて

こんな感じでサブ基板の端っこにATMEGA328Pの基板を取り付けています。

話しを戻して、送受切り替わり時の動作を考えると
受信から送信に切り替わる
この場合、アナログ回路部分はうまく行ってますからDDS-VFOの事だけ説明すると
受信時の16MHz帯から送信用の7MHz帯に周波数変更のデータを送り出すのですが
このアクションについて送受判定のdigitalReadの反応が遅い
その次に、送信判定をしてからDDSにデータを送り出すまでの動作が鈍い(digitalWriteの部分です)
しかも動作が安定するまでには少し時間が必要なようです。

調べたらみんな知ってたんだねarduinoが遅い事を
改善策は直接ポート指定の記述に変更したりしてスピードアップを図りました。
結果的に頭切れでまるでパルス送信機みたいな状態から妥当な動作をする状態にできました。

それで信号をモニターしていて別の事が気になりました
送信電波を発生する瞬間ごとに帯域が広がっている感じ(ジッターなのか?)とキークリック感があります
回路的にフルブレークインのままだと符号が発生するたびに、この現象が続きます
試しに直接送信状態に配線すると、信号の出始めはそうでも直後は安定し綺麗になります。

総合して考えると、これらを解決するにはセミブレークインでしか使えない事になります
そこで今度はエレキー側で小細工をすることにしました。

これに伴いエレキーも反応速度を上げるために直接ポート指定の記述に変更をし、それと2系統の出力をするようにプログラムの変更と回路を追加しました
追加した回路は1系統は送信時に7.5Vを出力する回路(こっちがキーイング用でOUT2とする)
そしてもう一つは送信を維持する出力です(OUT1とする)

本機のメイン基板はピンヘッダーを立てて配線を工夫しておいたので、配線の取り回しを変更するだけで対処可能でした。

このセミブレークインの動作は、パドルを操作すると受信から送信に切り替わりOUT1により受信部OFFでDDSから7MHz帯を出力した状態が続き
ドライブと終段に対してOUT2でキーイング動作となります

OUT1の保持時間は0.1秒程度だろうと思います
これはATMEGA328Pの反応の悪さを利用して時間稼ぎしています
つまりセミブレークインではありますがかなりフルブレークインに近い動作です。

他にも工夫はしましたが、とりあえず使い物になってると感じるので、しばらくこれで終わりにしようと思います。
完全フルブレークインを実現するには、プリミックス型のトランシープトランシーバーの構成でないと今の自分のスキルでは無理かと思います。

好奇心的な課題としてはarduinoからAD9834へのデータ転送のスピードを現状よりさらに速くしてみる事です
少し試しましたが、AD9834がそれについてこないみたいで(タイミングチャートで調べたら無理な気がしてます)誤動作するのでもっと勉強してからになると思います。

あっそうそう
今回、安くて小型だったATMEGA328Pですが、省エネかと思って買った3.3Vの8M仕様は5Vの16Mと変わらないような気がしてます、3.3Vで動かすと実測で5.2mAでした
RAW端子から5Vを入れると7mAを超えます、レギュレーターでロスるのでしょう

別の用途で利用する計画があったので6個買ったのですが、たいした省エネ効果も無いので5V仕様の方を買えばよかったと後悔しています(安い授業料ではありますが)。

boss

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7 月 26

7メガのCW(QRP)トランシーバー完成(完成とは言っても、とりあえずですが・・・)

バラックのままだと、そのまま放置する可能性もあるから思い切ってケースに入れてみました
ケースはアルミ材を買って加工し、今回はめずらしく塗装もしてしまった。

正直言って、嫌々ケース加工を始めたから、もーめんどくさくって途中の写真はありません

ケースの様子から

1.2ミリ厚のアルミ材を加工しトランシーバのケース作成

1.2ミリ厚のアルミ材を加工しトランシーバのケース作成

蓋を止めるのに今回はカレイナットを打ち込んでみます
4.5ミリの下穴をあけてからネジで締めこむとOK
これって昔はインサートナットと呼んでいたんだけどカレイナットって言うだね 知らんかった。

カレイナット用4.5ミリの下穴

カレイナット用4.5ミリの下穴


カレイナットを取り付けたところ

カレイナットを取り付けたところ

終段の放熱器を作り替えてスピーカー取付台にしました。

放熱器を加工しなおしてスピーカー台に

放熱器を加工しなおしてスピーカー台に

ケースはできるだけ小さめにしたから一度基板を取り付けたら、もー外したくいので小細工をしてSメーター回路は後日取付できるようにしました。

サブ基板用ソケット

サブ基板用ソケット


サブ基板に後日Sメーター回路を作る予定

サブ基板に後日Sメーター回路を作る予定

塗装してレタリングをしてみた
このレタリングは最近は売ってないみたいで驚いた、しかたなくオーディオ用のを見つけたので買ってみたが必要な文字が足りなくて、適当にできる範囲でやってみた。 なんだか気に入らないけど仕方ない。

塗装してみた

塗装してみた

LCDは両面テープで固定しラジケーターはきつめに加工した開口部に押し込んでいるだけです

部品を取り付けて動作中

部品を取り付けて動作中

中の様子です

ケース内の様子

ケース内の様子


かなり狭いです

かなり狭いです

蓋をしてみたところです

蓋を取り付けた様子

蓋を取り付けた様子


蓋を取り付けた様子 斜めから

蓋を取り付けた様子 斜めから


仕上がり外寸は幅13.9㎝・高さ6㎝・奥行10.8㎝です(突起物含まず)。

気が向いたらのことですが、エレキーと納得のいくSメーター回路を後日搭載したいと思っています。

配線が完了する間際になってスイッチを1つ付けるのを忘れていることに気づきました
なんと、RITのon/offスイッチが無いのです 正確には取付穴が無いのです
忘れてましたぁ すっかり忘れてて パネルへの部品配置を考える時に完全に忘れたまま作業を進めてしまいました
1チャンネルだけメモリーを搭載しているのですが、それは諦めてメモリーの書き込みボタンをRITのスイッチにしました。
実使用時にはメモリーよりRITでしょってことで諦めます
しかし、メーカー製の無線機をお使いの方が多いのでRITは必要無いのかもしれませんし、どうなんでしょ?

それと、スピーカーはこのボックスに入ったものですけど、自分で買った記憶はありません
貰ったのかなぁ?
2個あってスマホ用のステレオスピーカーだと思いますがとても口径の小さい物が使われています、このボックスに入った状態がちょうどCWの受信音にぴったりで800Hzあたりに共振していい感じです。

スピーカー

スピーカー


あっ 思い出した
これモニターだったか小型テレビだったか、壊れたのを分解した時に、内蔵されていたのを外して持ってたんだ。

Sメーター用のラジケーターは物置をゴソゴソしていたら1個だけ発見しました、調べるとすごく感度が悪くて使いにくいです。
560μA計ですね 感度ワルぅ
最初はOLEDでも付けてアレコレしようかと思ったり、あっさり何も無しで良いかとも思ったけど、ラジケーター見つけたので取り付けました
現在は仮のSメーター回路で動かしてます、もちろん送信時にはPoメーターとして機能してます。

アルミ材は1.5ミリと1.2ミリ厚のを買いましたが1.5ミリの方は加工がめんどくさいので止めました、結果的には1.5ミリにしなくて良かったです、理由は取り付ける部品によってはネジのかかりがギリギリだったからです。

■2020年7月28日追記
短時間だけど完成した本機を使っていたらRITよりメモリーの方が必要に感じて、当初の予定通りパネル面に付けていたスイッチはメモリーのリード・ライトとして使えるようにしました。

そうするとRITが使えないですよね
ふと思いついたのが周波数ステップの切替に利用しているロータリーエンコーダに付属のプッシュスイッチです
現在は押すたびに10Hz・100Hz・1KHzとステップが切り替わります
このスイッチを利用することにしました

長押し判定をスケッチに追記して短押しでは周波数ステップの切替、長押しでRITのon/off切替としました。
やっぱこれ便利だなぁ 配線とか機械加工もしないで既存のままで機能が変更できるのは有難い事です
それでやったことも無い長押し判定とやらをすることに成功しました(初心者なりに嬉しいです)

スケッチを変更したので最新の状態のモノはこちらです(別窓で開きます)
前回のとはケースに入れたときの配線に合わせてpinアサインが変わっています、それと長押し判定対応へ書き換えてます
興味のある方はご自由にご利用ください。

RITを表示させている様子です

RITも使えるようになりました

RITも使えるようになりました

やっぱ 必要は発明の母 ですね いい勉強になりました。

boss

written by boss

7 月 12

■7MHzQRP・CW専用トランシーバー

何気に7のCWが聞きたいと思ったところから始まり、DDS-VFOだから送信も簡単かなという安易な気持ちで取り掛かりました。

【設計目標】
7MHz帯のCW専用機
送信出力1から2W程度
簡単な回路を目指す
小さめなユニバーサル基板に基本回路を全て載せる
最近勉強を始めたarduinoとDDSを活用する事
それなりに実用性のある性能(受信感度とか安定性など)
うまく行くかどうかは分かりませんがフルブレークイン動作

【回路全体の概略】

とりあえず、今できているところまでの回路を描いてみました
つまり、回路を考えて制作に取り掛かったのではなくて頭に描いた構成で作り始めたというわけです。
だから概略と言うのか・・・ 各パート毎にかいつまんで説明したいと思います。

DDS基板は70ミリ×47ミリ、TRX部分は120ミリ×80ミリのユニバーサル基板作り込んでいます、DDS基板にはarduino nanoとAD9834のDDS、そしてバッファーアンプを載せました。

【受信部】
受信部は高1中1でフィルターはFL-45という500Hz帯域のアイコム製CWフィルターが手持ちに有ったので使いました。
RFトップは複同調回路にするつもりで当初考えていたのですが、どうせアンテナを持っていないので、適当に線を垂らして聞くにはその必要も無いと思い省略しました。
こんな簡易なものにFL-45は勿体ない気もするのですがラダーフィルターを自作するのも面倒だし今使わないと今後使わないかもしれないし・・・

ミクサーにはSN16913Pが部品箱の中にたくさん残っていたので使いました、混合と検波(復調)の2か所に使っています
DDSとBFO共にSN16913Pの2番ピンには約500mVの信号を供給するよう作っています。
このSN16913Pの変換利得は未知数なのですが、6dBくらいあるといいのですがどうなんでしょ?

最初はSN16913Pで復調したら直ぐにLM386に突っ込んでいましたが、音が小さいため2Sk2881のアンプを追加しました
おそらく高周波段の利得が低すぎるのでしょう。

【AGC回路】
増幅段が少ないため普通にはAGCの効きを期待できないと思い2つの工夫をしました
1つはAGC検波用ダイオードにバイアスをかけて微小信号から効き始める事。

2つ目はアンテナ側にpinダイオードを入れてAGCと連動したATT回路を簡易ではありますが搭載しました
pinダイオードが2個直列になっていますが実験時に1個よりも効果的だったのでそうしました。

AGCの検波は倍電圧回路にはしていません、経験的に倍電圧にしてもAGC感度は上がらないからです。

【送信部】
送信部は2ステージ構成として最低でも1W出力を目指します。
送信部の終段を除いて全体を7V(実働7.4Vとなっています)で設計しています
最初、3ステージで構成していてプリドライブとドライブを作って計測したら利得過剰で歪みまくったので2ステージにしました。
終段のゲート側にもトランスを入れて回路の安定化を図っていましたが配線距離も短く省略できるだろうと思い簡易な方法に作り替えました、そのためインピーダンスについては不確定な回路となってしまいましたが、とりあえず動作中はそれなりのところに落ち着くようです。
2ステージともにNFBを軽くかけています、ドライブの2SC2055はエミッタ抵抗として4.7Ωくらい入れた方がインピーダンス的に得策ですが今回は省略しています。

終段は設計当初(頭の中で悶々と考えているだけの状態ですが)から、電圧と出力との兼ね合いで、みなさんがよくおやりになってる4:1のトランスまたは直結(1:1)で1W狙いの回路手法は適切ではないと考えていたため、2:1のトランス変換がベストのはずと思い設計しています。

【SideTone】
サイドトーン回路はツインT型で手持ちのコンデンサの容量で組み合わせたのでこうなりました、周波数は低めに設計し600Hz辺りです。

【電源関連】
外部電源から回路に目標の供給電圧を得るために三端子レギュレーターを使いました、TA4805Sは低損失型の5Vレギュレーターです、出力電圧+0.5Vの入力で5V(0.5Aまで)が取り出せます、更に電流を流す場合は+1V(入力8.5V以上)くらいあると良いみたいです。
と言うことは7.5Vを予定すると8V以上の入力があればいいということでして、現在は9VのACアダプタで動作させています。

あっ 説明が足りてない
5Vレギュレーターなのでダイオードを4個 カマシテ嵩上げして7.5Vほど取り出せています。
その後、ここにPNP型トランジスタで送受用電源を切り替えています、ここにPNPを使ったのはNPNではロスが大きすぎるためです。

【アンテナ切替部】
アンテナ切替は、実はかなり悩みました
少ない部品数で目的の結果を得るにはどうしたらいいのか・・・?

終段部とLPFを基板に実装した状態で残った僅かなスペースで目的を果たす必要があります
(ポップノイズの対策の時も同様な理由で悩みました、なんせユニバーサル基板のランドの数と配線の取り回し、そして可能な限りジャンパーレスを目指しているので)

アンテナ切替について回路の説明をすると、送信時は素直にLPF経由でアンテナ側にまっしぐら信号が流れます
GND間に入ってる150μHと通電されていないMI204はインピーダンスが高く無いものとして動作します。
受信時はMI204が導通してアンテナからの信号はRX部へ流れます
この時、送信終段のFETはOFFですからかなり高いインピーダンスになるはずです、そのため送信用の回路がぶら下がっていても受信感度には殆ど影響しない、あるいは全く影響しないと考えられます。(まっこれは持論なので理論的な正解は知りません)。
この回路はLPFと終段の間だから成立します、これをLPFのアンテナ側で行った場合はインピーダンスの関係が成立しないため使えません、この回路を参考に自作される方はご用心ください。

【VFO】
arduino nanoとAD9834のユニットを使って構成しました、DDSの出力に回路図の通り2SK241のバッファーを載せています。
表示器は1602型のLCDです。

arduinoのスケッチはパクリ物を改変して使っているので載せていいのかどうか分かりませんがここをクリックすると別窓で開きます。
arduino IDEはver1.8.12を使っています。

DDS-VFO部の回路図は載せませんがpinアサインはスケッチを見ればわかるはずです。

【制作しながら あれこれ】
★ノイズ対策
実は受信部を作って試しに鳴らしてみたら、ボリュームを上げるほど信号がノイズに埋もれて聴きとれなくなるんです、それでオシロであれこれ波形を見て愕然としました。
あらゆるところにスパイクノイズで出ています、このスパイクノイズはあらゆる部品を通過してきます。
調査の結果わかったのはLCDユニットからのノイズが凄いみたいです、
対策方法だけ書くとarduinoからLCDユニットまでの配線に使っていたフラットケーブルを止めてシールド線にしました、
SCL・SDA・VCCの3系統を独立してシールド線を使います、これだけで解決なのですが、そのシールド線を握ったりするとノイズが増大するのを確認したのでFT82#61(本当は43材の方が良いはず、手持ちの都合で61材)に3本まとめて3回巻きつけました、これで何をしてもノイズが増大することは無くなりました。

フラットケーブルで接続しただけだとこんな波形が電源ライン等あちこちに乗ってきます。

spikenoise 無対策の状態

spikenoise 無対策の状態

コアに巻いてみたら軽減しました、

コアに巻くと効果あり

コアに巻くと効果あり

ですが、ケースに組み込むときは更に改良しますけど、とりあえず配線をシールド線に変更しコアに巻いた状態がベストです。

シールド線とコアでバッチリです

シールド線とコアでバッチリです

すっかり綺麗になった電源ラインの様子です

ノイズ対策後の電源ライン

ノイズ対策後の電源ライン

★簡単にパワーが出てしまった送信段
ファイナル部は1Wから2Wを予定すると、何かしら丁度いいトランジスターがあるといいのですが、部品箱を引っ掻き回してもなんもでてこないため、以前に買ったRD16HHF1を使う事にしました、この時点では低電圧の低出力回路には向いていない気がしたのですが、あっさり一発で2W出てしまい驚きました。
この終段部とドライブ段は何度か作り替え(部品数を減らすために)ました、ドライブには2SC2055を使っています、12V設計だと2SC2053になるのですが7V程度だと2055の方が適切だろうと思います(データシートを見る限り)。
ドライブ段も最初はパワーが出過ぎてしまい現在はNFBを多めにかけて30mW出力にしました。

T1のトランスは電圧と目標出力との兼ね合いから2:1(50Ω:25Ωとするために)に近い比率にするため9R:4Rになるトリファイラー巻にしています。
0.29ミリのホルマル線をトリファイラー巻するにはFT23だと巻けないのと飽和するだろうからここはFT37に巻いています。

最終的に、9Vで315mA(2.835W入力)で2W出ているため効率は約70%です。
この終段の電圧は7.5Vの方に繋ぎ変えると、1.56Wの出力となりました、7.5Vで使うつもりなら1Wに絞った方が僕としては楽です、理由は通信相手に1.5Wと打つより1Wとした方が楽ですから。
熱が殆ど出ないためスペース的に邪魔だった市販の小型放熱器は止めてアルミ板で気休め程度の放熱をしています。

LPFは最初3段にしていたのですが3fが押さえ切れていないようで4段にしました。

蛇足ですが終段部無しでドライブ段までの状態で計測すると、高調波の発生も無く(有るはずだけど手持ちのFFTでは計測できないレベル)とても綺麗な波形なのに終段部を追加して計測すると何故か2f・3f・5f・・・・と高調波が突然ガッツリ発生(LPF無しで計測)し波形もクリップした感じで残念な状態でした。
いろいろ作り替えましたが決め手が見つからず時間ばかり過ぎるのでLPFに助けてもらう事にしました。

このRD16HHF1と2SC2055(2SC2053も含めて)は前回もそう思いましたが歪みの多い印象が残ります、正直言ってSSBには使いたくないなぁと思ってます(アイドリングを増やしてリニアリティを得るのは電池運用を考えると避けたいです。ですが送信時にしか電流が流れないので2W出力時の315mAまでアイドリングを増やしたところで、なんら体制に影響はありませんけどね)。

終段のアイドリングを変更するとスプリアスのレベルや出力も変化します。

LPFにはT25#6を使っています、2Wで連続送信しながら計測をしていたらコアがホンノリ温かくなることに気付きました、もしかすると飽和しかけてるのか? それとも飽和してる? 飽和してるならT37#6だと3段でも所定の減衰率を得られるのかもしれません。
ここのLPFに使ったコンデンサの耐圧が50Vなので1W機として仕上げる事にしました、実運用時に50Ω純抵抗は有り得ないので安全策をとる事にしました。

2W出力時の様子です。9Vで0.31A流れてます

2W出力時のスプリアス特性(FFT計測です)

2W出力時のスプリアス特性(FFT計測です)

1.56Wです終段のドレイン側電源を9Vから7.5Vに接続しなおしただけです。

1.56W出力時のスプリアス特性(FFT計測です)

1.56W出力時のスプリアス特性(FFT計測です)

1Wの様子です、7.5Vラインに接続して0.2A流れています

1W出力時のスプリアス特性(FFT計測です)

1W出力時のスプリアス特性(FFT計測です)

こんな感じで、1Wの時は67.5%程度ですがそれ以外は70%の効率で動いているので終段のFETは殆ど熱がでません。

【ポップノイズ対策】
おそらく この件については大勢の方が工夫して乗り越えておられる事と思います
僕の場合は、限られたスペースに対策回路を構成する必要があり悩みました。

バカみたいな方法ですが閃いた対策方法を書いておきます
ポップノイズの原因を考えて、それを誤魔化す簡易な方法は以下の通りです。
下図を参考にしてください。

ポップノイズ 原因と対策

ポップノイズ 原因と対策

波形を観測して対策を考えましたが図のタイミングは分りやすいように誇張して書いてます。

回路で書くとAFプリアンプの辺りです

ポップノイズ対策回路

ポップノイズ対策回路

簡易過ぎるほど簡易ですが、この方法で完全にポップノイズは無くなりました。
ですが、この後でサイドトーンの回路を追加したので、そこからの影響が僅かにありますが殆ど気にならないレベルです。
気になる方はデジトラのベース側のコンデンサC2は1μより増量してタイミングをずらすと良いでしょう。
D1とD2はC1・C2の溜った電気を他所の回路に流さないように逆流防止です、ショットキーダイオードにしたのは基板裏側に取り付けるためチップショットキーダイオードしか持っていないからです。

【作ってる過程の様子を写真にしてみました。】
受信部のトップRFコイルから始めて受信回路全体・BFO・AFアンプなど

受信部から作り始めた

受信部から作り始めた

電源コントローラーを載せました。

受信部と電源回り

受信部と電源回り

受信部の実働テスト中です

受信部の実働テスト中

受信部の実働テスト中

送信段を作り始める、ドライバー段配線中

FT-37のコアが大きく見える

FT-37のコアが大きく見える

気に入らなくてドライバー段を作り替え

作り替えたドライバー段

作り替えたドライバー段

終段部を作ってみた

終段部取付

終段部取付

終段部も気に入らなくて作り替えした、インプットトランスが不要かな?、放熱器も邪魔だし

このトランスは省略しない方が回路が安定します。

このトランスは省略しない方が回路が安定します。

LPFも付けて各種計測準備

終段部の仮組完了

終段部の仮組完了

出来上がった送信部

終段部はこんな感じにまとめなおした

終段部はこんな感じにまとめなおした

送信段が完成しました

送信段が完成しました

今度はアンテナ回路・送受信切替部を取り付ける

アンテナ切替部

アンテナ切替部

その他、一旦ここらでしばらく冷却期間を置き回路のリファインを行いました
変更したのは多数ありますが主に定数の変更です。
もともと載せてなかったけど追加したのはAFプリアンプと復調後のAF用LPFくらいでしょう
どっちにしても簡易な回路だし基板サイズと配置の都合で、できる事は限られてますからね。

回路全体を通して自分なりに感じているのは同調コイルが予定よりも少ないことです、これはBFO・送信段のバッファーアンプ(今は搭載していません)・1stミクサーの出力部・RFトップの複同調回路を省略しことで3個しか使っていません。

例えばBFO回路は最初コレクター側に同調回路を入れていましたが高調波が余計に発生するばかりでメリットが無く、エミッターからLPF経由にした方がベストだったからです
「1200Ωで計算したLPFです、レベル合わせの為、出力側に抵抗を入れてレベル調整しています。」
波形はFFTで観測すると下記の通りです

BFO出力のスプリアス

BFO出力のスプリアス


とにかくコレクタ側に同調コイルを入れるより遥かに綺麗です。

蛇足ですがFT23#43は15Tを超えるあたりから(回路では19Tと20Tのところ)巻き数が多いと密巻きになるせいか予定よりもかなり多いインダクタンスになるみたいです、LCRメーターで実測しながら何度か巻きなおしました、回路図には実測値を書いてます。

続いてAGC回路ですが、ここに使っているコイルは最初はマイクロインダクターを使っていましたが(BFO部のLPFにも)、インダクター同士の結合がありましたのでトロイダルコアに替えました。
それとAGC回路のアンプ2SK241はインダクターからトロイダルコアに変更したら発振気味だったので3.3KΩをパラってダンプしてます。

AGCの設定方法はアンテナを繋がない状態で、VR1を最小にし、VR2で3.8VくらいにAGC電圧を調整し、その状態でVR1を回してAGC電圧が3.2Vくらいになるようにするとダイオードに程好くバイアスがかかり感度の良い動作具合になります。
AGCの効きはとても良いので簡易な受信回路の割に使い物になります。

今回作った7MHz QRP CW専用トランシーバーの回路図は以下の通りです。

7MHz QRP CW専用トランシーバー

7MHz QRP CW専用トランシーバー

一通りできあがったけど、未だsメーター回路は閃かないからケースに入れられない
それとエレキーをどうするか決めていないし・・・

それはいいとして、目標にしていたことは達成できたと感じます
受信感度は良いと思います、適当にリード線(数メーター程度)を転がして聞いてますが鳴り方からして十分な感度です
心配なのは、まともに7メガ用アンテナを繋いだらどうなるんだろう?
強力な信号で抑圧されて使い物にならないのかもしれないし んー わからん
ハッキリしているのは、僕はアンテナを持っていないので、その心配は無用ですけどね。

送信部に至ってはこんなに効率の良い結果が出るとは驚きました、リニアリティについては疑問がありますが用途によってはRD16HHF1は丈夫で使い易い石だと思います。

DDS-VFO部全体(LCDも含めて)で60mAの消費電流(LCDのバックライトは330Ωの抵抗を入れて減光しています)
受信部がLM386のアイドリング5mAや各コントロール回路を含めて70mAなので、受信時は130mAからの動作電流です
送信時はDDS-VFO+送信段(ドライバー+終段)+その他合計で230mA300mAほどです。

ユニバーサル基板を使いましたけど、1か所だけ信号の流れの都合でアースループを形成せざるを得なかったのが悔しいです
最初から、総合的に設計し基板への配置を考えておけばよかったのでしょうが、作りながら回路を考えながら配置も考えながらと付焼刃的な進め方をしたため仕方ないと思います。基本的にポイントは押さえてるつもりの配線なり配置なので今の僕の技量としてはベストな方ではあります、それは回路がとても安定しているため結果から判断できます。

今回1つだけ残念なことはSN16913Pは入手不能だと思う事です、理由は回路の定数はかなり吟味していますがトリッキーなことはしていないため、とても再現性が高いはずです、だけどSN16913Pが無いよってことです。
それの代わりに612でもいいのでしょうが、おそらく直ぐに飽和して使い物にならない気がします、それこそアンテナ側にVRでも入れてグッと絞れるようにしないとダメでしょうね。

やっぱアナログ受信回路で聴くCWの音は良いですね、この間のSDR式は僕には向いていないみたいです。
ケースに入れたら また何か追記説明する予定ですけど、いつになるやら

boss

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