2017年12月28日木曜日

Linear Amplifier for Knobless Wonder

 最近VK3YEが公表したKnobless Wonderという究極のSSBトランシーバーを製作した。コンディションによっては全国とQSOできる事は大きな驚きであった。しかし出力2Wで、最近の電波コンディションの悪さからなかなかQSOが出来ない日もある。。そこでお助けマシーンとしてリニアアンプを作った。

 10Wも出ればいいのであるが、部品箱を漁っていたらMRF255が出てきた。一時秋月で格安で放出されていたのでお持ちの方も多いと思う。IMDがあまり良くないとか言われているが、軽く使うには手ごろなFETと思う。電源電圧12Vで使えるところもいい。
 回路は作りやすさ、確実性、効率をある程度考慮した。
 入力のマッチングはいろいろ難しい。今回は広帯域とし、直結、4:1、1:4と比べてみたところ1:4が一番効率が高かったことから採用した。思ったより入力インピーダンスが高いようだ。
 Knobless Wonderが2W出力なので3dBアッテネーターを付けて1Wでドライブするようにした。
 出力はLCの狭帯域としている。これは効率を高めるためとKnobless Wonder専用とするためである。アイドリング電流は400mAに設定している。これでピーク35Wまで出力できた。
 入力回路も狭帯域にすれば50Wが可能と思われるが、手軽に作れることと10W出力できれば十分と思い、これで完成とした。ピークIdは8A程度であった。
 尚、出力にはLPFが必須である。今回シングルFETなので2次高調波をよりカットするため、定K型2段プラス極付き(14MHz)とした。結果としては法令に対しぎりぎりであった。今後製作する場合は定K型3段プラス極付がいいと思う。



Recently  I made the ultimate SSB transceiver called Knobless Wonder(VK3YE). On the good condition, It's possible to QSO with the whole in my country(JA). It's was a big surprise. However, with 2W output, there are days when QSO can not be done quite easily due to poor radio condition recently. . So I made a linear amplifier.

 I hope to get 10 watts. I found MRF 255 from the parts box.
 It is said that IMD is not good, but I think that it is reasonable FET to use lightly. It is also nice to use it with a power supply voltage of 12 V.

The circuit considered ease of manufacture, certainty and efficiency to some extent.

Matching of inputs is difficult. This time it was adopted because it was broadband and compared with direct connection, compared with 4: 1 and 1: 4 where 1: 4 was the most efficient. It seems that input impedance is higher than I expected.

Since Knobless Wonder is 2 W output, it was designed to drive with 1 W with a 3 dB attenuator.

The output is a narrow band of LC. This is to increase efficiency and to be dedicated to Knobless Wonder.
Idling current set 400 mA. With this, we could output up to 35 W peak.

It seems that 50 W is possible if the input circuit is narrowband type LC, but I thought that it would be sufficient if we could produce easily and 10 W could be done, and it was completed with this. The peak Id was about 8 A.

Incidentally, LPF is indispensable for output. Since it is a single FET this time, in order to cut the second harmonic wave further, it is set to constant K type 2 steps plus polar filter(14 MHz). As a result, it was marginal to laws and ordinances. If you plan to make it in the future, I think that it is good to have fixed K type three-stage plus polarity.

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73's
JA2NKD Ryuu

2017年12月25日月曜日

RF Analyzer Ver2.01 AD9851 version

 最近RFアナライザーに関して、「AD9851は使えないか?」との問い合わせが何件か有ったのでAD9851バージョンを作ったので公開します。

 基本的にはAD9850と殆ど同じである。違いは使用できる周波数上限が高くなることである。
 今回使用したのは中国製のDDSユニットで写真のTYPE-Bである。もちろんTYPE-Aでも使用可能である。中国製ユニットは以前に比べて高くなっているようだが、まだ入手可能であり、ICを個別に買うより安価であることは間違いない。また一時期人気が有ったのでお持ちの方も多いと思う。また最近の発振ICとしてはSI5351PLLが人気で秋月でも安価に購入できることからVFO等はこれらが使われるようになりDDSは一頃より人気が無いかもしれない。しかしRFアナライザーでは少しでもスプリアスが少なくサイン波であることからDDSを採用している。


 このユニットの問題点は、基板上に構成されているLPFの特性が非常に悪く出力レベルが周波数が高くなるにつれて大きく減衰してしまうことである。Ver1のAD9850ユニットでも同じである。そのためこの出力は使わず、ダイレクト出力を使用しLPFを別途付け加えている。それでも高域では少し下がる傾向にある。もう少し見直したいが、配線上の問題もあり、実際に組み込んだ状態で最終調整することとしている。
 より精度を上げるためにはALCを付加するといい。写真のTYPE-Cが塩見さんが作られたALC対応のDDS基板である。
 これについては塩見さん(soltec工房)が作られて良い結果が出ている。

 回路は先に述べたようにVer1と同じで、LPFの定数が変更になっただけである。


 実機テストは仮設テストベンチでおこなった。


 動作表示


 スケッチ及び回路図はダウンロードコーナーにUPしてある。

I recently made an AD 9851 version because there were several inquiries about RF analyzer, "Can I use AD 9851?", So I maked it.

AD9851it is almost the same as AD9850. The difference is that the upper frequency limit.

This time I used a DDS unit made in China and it is TYPE-B of the photograph. Of course it can be used with TYPE-A. Chinese-made units seem to be getting higher than before, but they are still available and it is cheaper than buying an IC individually. Since I had popularity for a while, I think that there are many homebrewer that they have. Also, as a recent oscillation IC, SI5351 PLL is popular and can be purchased cheaply, VFO etc  used these and DDS may not be popular from that time. However, the RF analyzer adopts DDS since it is a sin wave with little spuriousness at all.

 The problem with this unit is that the characteristics of the LPF formed on the board are very poor and the output level greatly attenuates as the frequency increases. This also applies to the AD9850 unit of Ver1. Therefore, this output is not used, and direct output is used and LPF is added separately. Still it tends to go down a little in the high region. Although I would like to review a little more, there are problems on the wiring, and I am going to make final adjustments in the state actually incorporated.

 For better accuracy, you should add ALC. TYPE-C of the photo is ALC-compliant DDS board made by Mr.Shiomi.
As for this, Mr. Shiomi (soltec koubou) was made and good results have come out.

 As described above, the circuit is the same as Ver1, and the constant of LPF is changed only.

Sketches and circuit diagrams are uploaded to the download corner.

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73's
JA2NKD


2017年11月2日木曜日

RF Analyzer bug fix (Ver1.08)

RFアナライザーにバグがありましたので修正しました。

【修正点】

  1. アンテナアナライザーモードに於いて、信号レベルの最大値に異常な数値、周波数を表示することがありました。これを修正
  2. アンテナアナライザーモードに於いて最大値の周波数にライン(シアン色)を表示すルようにしました。
修正点は以上です。
スケッチはホームページ ダウンロードコーナーに有ります。(fra1_08.ino)




There was a bug in the RF analyzer, so I fixed it.

[Bug Correction]
  1. In the antenna analyzer mode, abnormal numerical values and frequencies were displayed(Higher point). Fix this
  2. In the antenna analyzer mode, the line (cyan color) is displayed at the frequency of the maximum value.
The correction point is over.
Sketch is in the homepage download corner. (Fra1 - 08.ino)

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Thank you

73's

JA2NKD Ryuu


2017年10月26日木曜日

Knobless Wonder SSB Transceiver

 新QRP Plazaに紹介されていた「Knobless Wonder」を作ってみた。このトランシーバーはQRPで有名なVK3YE Peter parker氏が設計した超シンプルなSSBトランシーバーである。氏はPSN等色々なQRP機器を製作しており、非常に挑戦的なHamだ。時々参考にしているが、非常に有用な情報があるので、一度見てみては如何。

 「Knobless Wonder」は、名称のごとく一切のツマミが無い。あるのはアンテナコネクタとマイクジャックのみである。究極のシンプルさで、この徹底した考え方に好感が持てる。
 勿論回路はいたってシンプル。キャリア発振しバランスドモジュレーターで復変調を行いフィルターを通して送受信するというもの。TOPにはLPFがある。送受信はバイテラルとなっており、アンテナ、電源切替を1個の二極リレーで切り替える。
 受信はANT-RFアンプ-X'talフィルタ-アンプ-バランスドデモジュレータ-AFアンプ(LM386)。送信は マイクアンプ-バランスドモジュレータ-RFアンプ-X'talフィルタ-RFアンプ-ドライバーアンプ-ファイナルアンプとなっている。
 要するにコンバージョンが無いトランシーバーである。言うなればダイレクト送受信SSBトランシーバーである。
 果たしてこれでQSOが出来るのだろうかと思ってしまう。作ってからのお楽しみである。自作仲間のJA2GQP,JH8SST,Kさんと当局4人でこれに挑戦を始めた。

 フィルタ周波数が送受信周波数となるわけなので、クリスタルの調達が課題である。Plazaでも幾つか候補が紹介されている。今回はサトー電気の7.15122MHzを使用した。
 キャリア発振用に1個、フィルタ用に4個。
 トランジスタは秋月で販売している2N3904を採用。このトランジスタは実にパワフルでHFであれば問題なく使用できる。なんといっても20個100円と格安。
 ドライバーはGQPさんからQSYして頂いた2SC2314,ファイナルは2SC1816というCB時代のトランジスタを使用した。
 その他回路的なことは回路図を参照していただければ容易に理解できると思う。
 現設計からの変更は、トランジスタの負荷抵抗(220Ω)を470uFのRFCに変更したこと。X'talフィルタ、LPFのコイル、コンデンサーの見直しをおこなった。
 その結果受信感度向上と出力UPができた。
送信出力はピーク3Wとなった。受信は余り上げすぎると混変調を起こすようである。
 基板はサンハヤトのICB-93SEGメッシュシールドのものを使った。これは片面がアースパターンになるので高周波では安定動作が期待できる。
 スピーカー、マイクにはハンディートランシーバー用のスピーカーマイクを使用し小型化を図った。

 完成後超スーパーローカルのJN1VBN局と試験QSOをおこなってみた。送信音については何の問題も無く綺麗に変調がかかっているというレポートであった。受信についてはVBN局が近すぎて強すぎるので、少々発振気味で歪が感じられた。ここは少し定数見直しが必要かもしれない。しかし十分な了解度は得られた。
この様子をyoutubeにアップしてあるので、興味のある方はご覧いただきたい。
 固定周波数のSSBなので、こちらから周波数を合わせてQSOすることは出来ないので、CQ連呼となりそうである。また中途半端な周波数であるため、怖いOMからは怒られるかもしれない。最近時々100Hzずれてますとかいう方がおられる。最近のすばらしい機器だとどうもぴったりの周波数でないと気に入らないようである。
 大昔開局した当時は真空管AM送受信機で水晶で送信していた。VFOは無かった。それでもCQをだすと、10KHz以上も離れた周波数で応答があることがしばしばあった。お互いに水晶なのだ。これでも交信が成立していた。悠長な時代が懐かしい。
 是非この周波数でCQが出ていたら、無視をせず応答頂きたい。

73's

I made "Knobless Wonder" which was introduced in the new QRP Plaza. This transceiver is a super simple SSB transceiver designed by Mr. VK3YE Peter parker famous for QRP. Mr. is making a variety of QRP equipment such as PSN, it is a very challenging Ham. I sometimes refer but I have very useful information, so why do not you look at it once. 

"Knobless Wonder" has no knob like its name. There are only antenna connectors and microphone jacks. With its ultimate simplicity, you can feel good with this thorough thinking.
Of course the circuit is simple. Carrier oscillation,  balanced modulator, and transmitted and received through a X'tal filter. There is LPF in TOP. Transmission and receive are byteral , and switching antenna and power supply with one two-pole relay.
receive is ANT-RF amplifier - X'tal filter - Amplifier - Balanced demodulator - AF amplifier (LM 386). Transmission is microphone amplifier - balanced modulator - RF amplifier - X'tal filter - RF amplifier - driver amplifier - final amplifier.
It is a direct transmit / receive SSB transceiver.
I wonder if QSO can be done with this. It is fun after making it. JA 2 GQP, JH 8 SST, Mr.K and his authorities started making challenges with friends.


Since the filter frequency is the transmission / receive frequency, procurement of crystals is an issue. Several candidates are also introduced in Plaza. This time we used Sato Electric's 7.15122 MHz.
1 for carrier oscillation and 4 for filter.
I used transistor 2N3904 which it sells in autumn. This transistor is really powerful and can be used without problem if it is HF. Anyway 20 pieces 100 yen and cheap.
Driver used 2SC 2314 QSY from Mr. GQP and 2SC1816 in the final, for CB.
For other circuits, I think that you can easily understand by referring to the circuit diagram.
To change from the current design, change the transistor load resistance (220 Ω) to 470 μF RFC. X'tal filter, LPF coil, condenser was reviewed.
As a result, reception sensitivity was improved and output was improved.
The transmission output reached a peak of 3 W. It seems that cross modulation will occur if the reception is too high.
I used a board made by Sunhayato ICB-93 SEG mesh shield. Since one side is a ground pattern, stable operation can be expected at high frequencies.
For the speaker and the microphone, we tried miniaturization by using the speaker microphone for the handy transceiver.

After completion, I tried the super super local JN1VBN station and test QSO. There was no problem with the transmitted sound and it was a report that the modulation was beautifully applied. As for receive, the VBN station was strong, so distortion was felt with a slight oscillation. A little constant review may be necessary here. However, enough readability was obtained.

You tube

Thank you
73's

JA2NKD

2017.11.15
回路図修正(LM386周り及びRXトップの2N3904負荷RをLに変更し感度上昇)
及び クリスタル発振子(7.15909MHz,7.2MHz追加)

I modified the circuit diagram.
Change around the LM 386 and the 2N3904 load R of the RX top to L and increase the sensitivity.
Crystal oscillator addition(7.15909MHz,7.2MHz)

2017年10月10日火曜日

6BAND SSB6.1 Transceiver now completed




 6BAND トランシーバーは前回UPしたように送信について大きな課題が残っていた。
それはKITの送信出力レベルが低いことであった。
今回アンプを追加してその課題を解決することが出来た。
 基板からの出力は各バンド音声ピークで -30~ -25dBmであり、リニアの必要レベルが0dBmに近いレベルであったため20dB以上不足していることになる。

 シングルバンドであればトランジスタ1段で簡単に作ることが出来るが、マルチバンドであるため面倒である。これを解決するためにMMICといわれる広帯域アンプICを使用した。
手持ちのMMICのなかでなるべく大きな増幅度のINA-10386-TR1というものを選択した。以前鈴商で5個1200円で購入したものである。帯域が1.5GHzで増幅度25dB、最大出力10dBmと優れものである。このMMICは入出力が50Ωに整合されており、外付け部品無しで使える非常に優れものである。
 しかし非常に広帯域であるため、安易に使うことは危険である。両面で片面がメッシュシールドされたユニバーサル基板に付けて且つシールドケースに収容して、KIT基板とリニアの間に取り付けた。尚電源として基板から7.5V位の端子から取り出し抵抗を通して30mA位流している。
MMIC


 これにより各バンド5W位の出力が確保できた。3.5MHzだけは少し低めで3W位であった。
 今回のキットは色々難しいところがあったが、何とか使用可能なトランシーバーとして完成した。6BANDと多バンドのキットは殆ど無いことから貴重なキットと言える。
 以前製作したDDSマルチバンドVFOがやっと活用できた。
added MMIC

6 BAND transceiver had problems with transmission.
It was that the transmission output level of KIT was low.
Therefore, an amplifier using MMIC was added between kit and linear.
I used an MMIC called INA-10386-TR1. This MMIC is an excellent one with an output of 25 dB at 1.5 GHz.
Because it has a very wide band and its amplification is high, it is mounted in a shield case so as not to oscillate.
The output came to be about 5 W in each band.
It was completed.
Finally it is the completion of a practical transceiver using the multiband DDS-VFO which I made earlier.

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73's

2017年10月4日水曜日

6BAND 6.1 SSB Transceiver

 かなり以前から、ebayやaliに気になるキットが出ている。youtubeにも色々投稿されている。それは6BAND6.1 SSBと言われているキットである。チップ部品を使用しており非常にコンパクトで且つ6バンド(3.5,7,10,14,21,28MHz)で値段も数千円であり、思わずポチってしまった。といってももう半年も前のことである。
今回重い腰をあげ、老眼鏡をはめて作り始めた。

 詳しい仕様等も判らず資料もついていない。販売商品ページにリンクが有り、そこにある資料を参照しろということのようだ。
 回路図を眺めてみると定番のSA602を3個使用したもので特段特殊ではないようだ。
 受信はFETアンプ1段(回路図では省略されているようだ)ミクサーにSA602(実際はSA612が入っている)そのあと1段IFアンプ(FET)、クリスタル5個のフィルター、さらにFETのIFアンプ1段し、SA602(SA612)で検波。送信はSA602(SA612)で変調しフィルタに入りFETアンプ1段増幅しSA602(SA612)でVFOとミックスし目的周波数を得る。入出力にはバンドパスフィルタがあるが、どうも今一。

 取敢えず部品配置表とにらめっこでチップ部品を取り付ける。しかしここで問題発生。示された配置表と基板が少し違う。どうもバージョンの違いのようだ。回路図とマニュアル(G0CWA著 )を見ながら順を追ってつけていく。
 次の問題 送られてきた部品のFET(BF998)は基板のパタンに合わない。ここにはBF998Rを使う必要がある。これは非常に大きな問題である。幸いお世話になっているJA2GQPさんからインフォメーションがあったので新たにAliに手配しておいた。さらにリレーが4個使われているが、これが中古取り外し品である。
 このようなキット販売が許されるのも中華ならではかも知れない。
 一通り部品がついたら試験である。

 受信は取敢えず7MHzで信号が入感、しかしモガモガ。BFOの周波数が合っていない。VFOが15MHzでIF8MHzなのでLSB受信の為には8MHzの下側7.9985MHzとする必要があるが、VXOコイルがマニュアル通りだと下がりきらない。仕方なく巻き直す。7Kコイルの溝に5回x5溝とした。これでも7.5uHしかなかったが、何とか7.9987KHzとなたのでOKとしている。経験的には10uH以上必要と思う。これで快調に復調できるようになった。
 フィルターはバリキャップを使用し可変となっている。フィルタ単体で試験してみると波形はリップルが大きい。聞いてみて特に問題は無く聞こえているので、今のところオリジナルのままとしている。AGCはAFボリュームの出力側から取られているので、ボリュームを回すとレベルも変化してしまう。またSメータ出力が無いので外部にAGC回路を別途儲けAGCとSメータ出力としている。
 送信は各バンド多少の差異はあるが-30dBm~-25dBm程度であった。またキャリア漏れもあるが、調整が出来ない。
 入出力のBPFもピークはでるものの、どうも旨くマッチングしていない感じである。
キットとしての再現性はお世辞にも良いとはいえない。

 取敢えずこの状態でVFO,リニアを付けてトランシーバーとして組んでみた。

VFOには以前紹介したマルチバンドVFO(NKD_VFOVer3)を使用。殆どオリジナルのままであるが、6バンドに変更している。詳しくはリンクのページを参照してください。

 リニアは私定番の三菱パワーFET(RD00HHS1,RD06HHF1)を使用し5Wを目指す。
しかしキットからの出力が-30dBm程度なのでこの2段ではまだ20dBくらい不足している。しかしストレート3段アンプも発振等怖い感じである。現状キットからの直接入力で1W以下しか得られない。MMICアンプを追加しようか悩むところである。
 出力用LPFは、3.5MHz,7MHz、10-14MHz、21-28MHzの4回路としコンパクト化した。

 Arduino nanoを使ったコントロール回路は、NKDVFOVer3のものをそのまま使用しているが、BAND情報、MODE情報をキットに引き渡すことと、LPF切替のために使うことから 3 to 8 Demultiplexer(BAND情報用)と 2 to 8 Demultiplexer(MODE情報用)のあとにデジタルトランジスタを使用して出力させている。ちょっと大げさかもしれないがキットの切替信号入力にはフォトカップラーが使用されており結構な電流を流すようになっているためである。

 少々雑に記したが、課題をまとめると
1.FETにはBF998Rが必要で別途手配を要す。
2.VXOコイルの定数見直し
3.BPFの定数見直し
4.中古リレーは新品としたい。(現時点では鈴商で入手可能 @250)
5.キャリア漏れがある
6.フィルターのリップルが多い
7.送信出力レベルが低い(-25~35dBm)
8.Sメータ出力がないこととAGCが今一なので改良
9.まともな回路図、部品配置図がない(見つからない)






 最終目標の5W出力が得られていないが、受信部は完成し快調に受信できている。非常にコンパクトに出来ており再現性がよければいいキットになると思うが、現状では製作のハードルが高いと言わざる負えない。まだまだ手を入れる必要があるが、時間が掛かるので、現状でブログアップすることとした。

Because it is hard to write in English, only the assignment is shown below.
Please send me a comment or e-mail if there is something you do not understand.

1. BF998R is required for FET and it is necessary to arrange separately.
2. Constant review of VXO coil
3. Constant review of BPF
4. I would like to use used relays as brand new.
5. There is a career leak
6. There are many filter ripples
7. Transmission output level is low (-25 to 35 dBm)
8. Since there is no S meter output and AGC is now one, improvement
9. There is no decent circuit diagram, parts layout diagram (not found)

At the present time, the final target of 5 W output has not been obtained. I am going to improve it in the future, but since it takes time, I blogged up the present situation

73's
DE JA2NKD