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.

Let's enjoy Homebrew.

73's
JA2NKD Ryuu

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.

Let's enjoy Homebrew.

73's
JA2NKD

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)

let's enjoy homebrew.

Thank you

73's

JA2NKD Ryuu

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)

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.

Let's enjoy homebrew.

73's

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

　
　

RF Analyzer minor change Ver 1.07

RF anlyzar マイナーチェンジ

以前UPしたRFアナライザーを暫く使っていて、その使い勝手を良くするために少し改良を行った。

【 改良点 】

photo 1

[1] SGモードにパワー計を追加。
　SGでDUTに信号を入力し出力を見たいことがあるが、以前はこの機能が別になっているので出来なかったが、今回SG機能にパワー計を入れ同時に使えるようにした。
　この追加によりMENU２のパワー計は不要にも思うが、換算等の情報もあるため残してある。

[2] 表示レベル変更
　Frequency Analyzerモード（以下FRAモード）、Antenna　Analyzerモード(以下AAモード）でスケール以上、以下のレベルになった時表示が乱れることから、スケールの上限下限に制限するようにした。

[3] FRAモードでMAX,MINの測定
　今までこの測定は測定スパンが200KHz以下だったのを300kHz以下とした。

[4] 表示リライトモード

FRA、AAモードはフリーランで上書きとなっているが、表示が醜くなることがあるため、UPスイッチを押すことにより画面をクリアし書き直すようにした。以前はメニューに戻って再度設定表示となり面倒であった為である。

[5] EEPROMリセット
 稀にEEPROMを初期設定値に戻したいことがあったため、enterスイッチを押しながら電源ONにするとEEPROMを初期化することが出来るようにした。

今回の改良でハードウェアは変更していない。
Ver1.06にバグがあったのでVer1.07にしました。

スケッチはダウンロードサイトにアップしてある。

RF Analyzer is minor changed.

1. Added Power meter on Signal Generator mode. (photo 1)
     Although I sometimes want to input the signal to the DUT by SG and wish to see the output. I could not do it because this function was separate in the past, but this time I added a power meter in the SG function and can use it at the same time. Thanks to this addition, I think the power meter of MENU 2 is unnecessary, but because there is information such as conversion, it is left behind.
   
   
2. Display of FRA mode & AA mode over level limit set upper & lower line.
    In the frequency analyzer mode (hereinafter referred to as FRA mode) and the Antenna Analyzer mode (hereinafter referred to as AA mode) the display is disturbed when it reaches or exceeds the scale level, so it is limited to the upper limit line and the lower limit line of the scale.
3. Max & Min value measurement of FRA mode
   Max & Min value measurement of FRA mode operates when the span is 300kHz or less. The previous version was less than 200kHz
4. Added rewite mode.
    Pressing UP_switch while displaying FRA & AA mode will rewrite it.
5. EEPROM Reset
    Hold down ENTER_switch and turn on the power to reset EEPROM.

     Hardware has not been changed by this improvement.
     There was a bug in Ver1.06, I made it to Ver1.07

     The sketch has been uploaded to the my download site.

Let's enjoy homebrew.

73's  JA2ND Ryuu

    

7MHz Receiver with Si5351 PLL VFO

　2016年5月にSi5351 PLL VFO カラーLCDの7MHz受信機をUPした。これがArduinoをスタートするきっかけとなった。お世話になっているKさん、JH8SSTさんの協力を得て製作したものである。この受信機ではSi5351というPLLクロックジェネレータをVFO及びキャリアオシレーターとして使用されている。またRFアンプ、ミキサー、検波にJーFETカスコードアンプを活用している。これらはN6QWが発表されているものを参考としている。VFOは彼の製作したものそのものである。非常に魅力的な技術が豊富に含まれている。
　暫く使用していたが、少しノイズが多いのが気になり知らべていたが、どうもロータリーエンコーダーを回していくとノイズが乗ってくる。
　Si5351は３周波が出力でき、今回VFOとキャリアOSCの2周波に活用している。VFOを可変したときSi5351からのキャリアOSCも同時に書き換えられているようだ。（同一周波数）キャリアなので変更する必要はないのであるが、プログラミングの都合であろうとあきらめていた。Si5351は１周波出力で使うしかないと思っていた。
　今回JA2GQPさんがSi5351のコントロールを検討し２周波でキャリアOSCにまったく影響しないプログラムを発表された。またLCDも小生のArduino VFO（Ver2)1.8inch仕様を手直ししていただけた。今回、これを基に受信機を改造することとした。

Before

　改造の要点は、

• Si5351VFOコントロールを変更
• LCDを1.44inchから1.8inchに変更
• SSB検波回路をカスコードアンプからDBMに変更

ArduinoによるSi5351コントロール及びLCDの改良はJA2GQPさんにご尽力いただいた。詳しくはGQPさんのBLOGを参照願います。今回Si5351のコントロール変更がメインであるが、周波数のメモリー機能も追加されている。OFF時の周波数、モードでON時に立ち上がる。これはプログラミングのみで実現されている秀逸なものである。感謝 感謝
　主に2.2inchを多用してきたが、最近中華から入手が難しくなっている。まだいくらか入手しやすい1.8inchTFTを使用。画面も小生が発表しているVFO画面を基にしている。
　検波回路は、N6QWが発表されているFETカスコードを使用したものであるが、少々歪が気になっていた。今回Si5351のキャリアOSCの出力を最大値に設定して+11dBm程度確保できていることから、無難なパッシブDBMに変更した。これにより音質も安定した。
　尚、今回もVFO,キャリアOSC両方を送信機とのトランシーブ用に出力している。これら信号はトロイダルコイルを使用した2分配で出力している。これらもSi5351で強力な出力が得られたお陰である。このようにSi5351がAD9850DDS等と比べて少ない消費電力で強力な出力が得られ、さらに150Mhz位まで出力できることは大きなメリットとなる。
　アウトドア用トランシーバーやVHF関連機器にも活用が広がる。尚且つローコストで入手できることは非常にありがたい。
　参考に今回機会があったので、手持ちのキット受信機（BitX40,EFE-40)と聞き比べをしてみた。
 You Tube  Homebrew RX VS BitX40 VS EFE-40

 勿論回路構成が違うので比較にはならないであろうが、オリジナル受信機は色々変更し改良できるところが面白い。今後も更なる機能UPをしていきたい。
　尚、今回Arduinoにはアイテンドーの「あちゃんでいいの」を使用している。殆どATmega328単体で省スペース、ローコストになる。機能はArduino-UNOである。
　Arduino-VFOに関しては小生のBlogやJA2GQP氏のBLOGを参照願いたい。

73’ｓ　JA2NKD

After

Inside

Arduino & Si5351

back veiw

Schematic

BitX40 added DDS VFO

　BitXトランシーバーは世界中でベストセラーとなっているQRP SSBトランシーバーのようだ。ネット検索やYou Tubeでも多くがヒットする。もともとは20m（14MHz)のようであるが40mやマルチバンドへの改造も見けられる。Hendrick QRP-kits（現在Pasific Antennaという名前に変わっている）で今も販売されている。QRPerの方々には周知のことと思う。たまたまebayを見ていたらBitXの基板や部品が販売されており、40ｍ対応基板もあった。そこで当然ポッチした。非常に格安であった。基板はVer３Bタイプである。
　最近ではVer4でチップ部品を使った完成基板が販売されている。これを購入すれば簡単にSSBトランシーバーが出来る。作ることが楽しいのであえて基板購入とした。

Front

暫く多忙で手付かずであったが、やっと製作にかかれた。どうせ作るのなら自分が作成したDDSVFOを組み合わせるのが良かろうとスタート。
　回路図等はNETで入手できると思うので省略している。製作過程で何箇所か改良する必要があったので、その内容を中心に書いている。

【回路の特徴】
　回路を見てみると非常に特徴のある回路だ。多くのキットがSA602,SA612といったICを多用しているのに比べ、BitXでは殆どがバイポラートランジスタで構成されている。AGCを除けばAFアンプのLM386だけがICである。
　その次に特徴的なのは、送受信用アンプを入出力逆にしてコンデンサーで接続し、切り替えはダイオードを通しコレクタに電源を供給している。回路の一部（Fig1)を載せておくので見ていただければ理解できると思う。これは入力容量と出力容量が合成されるので高い周波数では難しいと思われるが、14MHzあたりまでは問題なく動作させられるようだ。さらにトランジスタ増幅回路には同調回路が無く、コレクタ負荷は総て抵抗となっている。このことによる増幅度やイメージ混信等が気になるところである。出来上がりで評価したい。
　受信部の構成は、BPF+RF1段+ダイオードDBM+IFAMP+X'talフィルタ+IFAMP+SBM検波+AFプリアンプ+PAアンプとなっている。
　送信部は、マイクアンプ+SBM変調+RFアンプ+X'talフィルタ+RFアンプ+DBM+RFアンプ+RFアンプ+ドライバーアンプ+ファイナルアンプ+LPFとなっている。

Block

【製作＆改良】
　製作の過程で幾つか問題が発生したため、オリジナルから変更している。

1. BPF
   　入力部分のバンドパスフィルタについてオリジナルではBitX20から変更する場合、100ｐF+27pFと指定している。この通りに製作したが同調点が無かった。コイルを測ってみると2.3uH～3.61uHであった。計算しなおすと161pFとなるので、100PF+68PFに変更した。（Fig.3)これでピークが現れた。これをスタガ同調調整でバンド内均一となるように調整した。-3dB帯域で380kHzとなった。この調整にはスペアナ等があると簡単である。しかしスペアナは高価である。小生作のRFアナライザーがお勧めである。是非製作してみてください。（宣伝　笑）
2. AGC
   　AGCはオリジナル回路を使用しているが、マニュアル通りAFボリュームの1次側から取り出すとどうもおかしくなる。どう調整してもうまく聞こえない。AGCへの入力レベルが強すぎる感じがした。そこで前段アンプのベースから取り出してみた。これによりどうにかうまくAGCが制御できるようになった。（Fig.４）AFによるAGC検出は初めてであり、尚且つIF１段のみの制御である。これには当初から予想されたことであるが、今一歩である。どうにか使用できる範囲に調整することが出来たが、超スーパーローカル局を受信すると完全にIFがOFFとなってしまう。やはりダイナミックレンジが取れていない。回路上致し方ない。そこでTOPにアッテネーターをつけようと思いスイッチを用意した。実際にはまだ付けていないが。
3. マイクアンプ
   　送信試験をしたところ、マイクゲインを上げていくと発振することが判明。高周波の回り込みではないようだが、原因不明。そこで、マイクアンプを2段から1段に変更したところ発振は収まった。ゲインも十分のようである。最新のBitX40Ver4では１段になっているところを見ると、同じような症状があったのかもしれない。（Fig.2)
4. キャリア漏れ
   　キャリアヌル調整をしたが、どうも今一。調整用ボリューム、トリマーはかなりクリティカルで完全なヌルには調整できなかった。エキサイター最終試験でも辛うじて-40dBであった。ここは見直しをしたいところであるが、大幅な改造となるので原回路のままとしている。
5. DDS　VFO
   　オリジナルはLC発振のVFOでバリキャップで同調を取るようになっている。周波数が3MHzと低いのでそこそこの安定度にはなると思うが、ここは当初から小生作ArduinoコントロールのDDS VFOを採用することに決めていた。
   　このVFOはDDS周波数＝送受信周波数+キャリア周波数となっているが、BitX40ではDDS周波数＝キャリア周波数ー送受信周波数であるため、スケッチ変更している。
   　このTFTLCDにはSメーターも表示できるが、今回Sメーターはアナログメーターとした。特に意味はないが、何か受信している気分がいい。送信インジケータは表示させている。
   　ここで少々厄介な周波数合わせが必要だ。X'talフィルタは10MHz水晶であるが、実際の中心周波数はこれになっていない。調べる必要が有る。これもRFアナライザー等で調べてみると、9996800Hzであった。従ってキャリア発振は9998300Hzとなる。この数値もスケッチに反映させてやらないと表示周波数がずれてしまう。
   　実際には、綺麗に受信できるところにキャリア周波数を調整し、その周波数を測定し1500Hzずらせばフィルタ周波数が推測できる。この当たりが少々難しいところである。デジタル表示であるがゆえに難しくなっている。アナログVFOであればこの当たりは凡そでOKとなるところではあるが。
6. LPF
   　動作試験で出力が１W程度しか出てこないことから色々調べてみたが、最終的に出力のLPFがおかしいと判断。もともと20m用の設計を７MHｚに変更するようにしているため無理があるようだ。これを設計しなおし付け替えたところ5W（口笛７W)出力できるようになった。（回路図は用意していないが、定K型LPF両端のコンデンサーは450pF(430pF+22pF)、中間900pF（820ｐF+82ｐF)、コイル1.1uH T50-2 15t)）

Modify

Inside1

Inside2

【動作試験】

　どうにか受信送信とも正常動作になった。今回製作途中では結構手こずった。それだけに完成すれば嬉しいものである。

　AF-AGCはあまり期待していなかったが何とか実用範囲に調整できた。ただやはり強力な局に対しては飽和し音も歪が多くなる。強力な局にあわせると弱い局がさらに聞きにくくなる。ダイナミックレンジが狭いので致し方ないと思う。強力な局に対してはATTをTOPに付けるのがベターと思う。

　送信はローカルにワッチしてもらったが、特に問題ないとの事。マイクアンプを1段にしたので浅い変調になるかと思ったが、偶然にも丁度いいとの事で、安心した。１'th交信も無事できた。「５WQRP」と言いながら更新するのもいいものだ。逆Vダイポールで何処まで富んでくれるのだろうか。楽しみである。

受信試験の様子をYouTubeにUPしてある。

Hi,every homebrewer

I made BitX40 using Ver3B-PCB.

I did modify.

1. BPF
   Original is 100pF+27pF. But It's not good. I used 100pF+68pF
2. AGC
   Original is connected  from AF Volume to AGC-AMP . It's not so good.
   I connected from BASE of Q4(Fig.4)
3. Mic AMP
   Mic AMP is large gain. It's too large. I omitted Q15.(Fig.2)
4. Carrier null
    It's so difficult to setting.  I'd like to improve, but it isn't changed while being original.
5. DDS　VFO
   It's using Arduino controlled DDS VFO(Ver2).
   VFO(Ver2) is  DDS_frequency =target_frequency + carrier_frequency.
   BitX40 is  DDS_frequency=carrier_frequency - target_frequency.
   It's need to chenge sketch for arduino.
   If you need sketch for BitX40 then send email to me.
6. LPF
   Original LPF is not good. I changed.
   Both side C=50pF(430pF+22pF)、center C 900pF（820ｐF+082ｐF)、coil 1.1uH T50-2 15t

       Receiving Test   YouTube

Thank you 

73's

Ryuu JA2NKD

  

　

RF Analyzer Case in (Ver.1.0)

前回紹介したRF Analyzerをケースに入れ、バグ取り等修正を行い、1号機として完成した。

Fig.1 OUT-1

【ハードウェア】
　ケースはTAKATIのYM180 (W:180,D:140,H:40)。　今回プロトタイプの基板をそのまま収容したためこの大きさとなった。専用基板を作ればさらに小型化が可能だ。現在いつもお世話になっているKさんがプリントパタンを作ってくれているので、これが出来上がれば、また紹介したい。

Fig.2 OUT-2

　内部は、プロトタイプでユニバーサル基板を使用して作った基板そのものである。左からDDS基板、中央は下部にArduino-nano基板、上にLCD用レベルコンバータ基板、右にAD8307ログアンプ基板である。パネル面に2.2inchTFT-LCD、スイッチ、ロータリーエンコーダー。

Fig.3　Inside1

 AD8307の入力部分にはパッチンコアをつけている。これでノイズフロアが-5dB以上下がった。電源コードにもメガネコアを取り付け外部からのノイズ防止としている。AD8307は広帯域且つ感度がいいので十分ノイズ対策が必要だ。この対策は試行錯誤で組み上げてから対策していくほか無い。

Fig.4 Inside2

【基本仕様】

　Hardware

• MPU        Arduino-nano uno
• DDS        AD9850
• LogAMP   AD8307

 Software

• Arduino IDE　　　　1.6.12
• Sketch　　　　　　　fra1_00.ino (My Download Site)
• Schematics         RF_analyzer.jpg (My Download Site)
• Libraries             ucglib.h
                           Rotaly.h

　測定機能

1. Signal Generator        0　-　55.000.000MHｚ
2. Power Meter　　　　　　-60dBm　-　+17dBm
3. Frequency Analyzer　 F: 0-55MHz　0-30MHｚ ±1dB 30-55Mhz ±2ｄB
4. Antenna Analyzer      F: 0-55MHz  SWR 1.002 - 17

校正機能

1. DDS Adjustment       DDS Clock Adjust (125MHz)
2. AD8307 Adjusment   AD8307 level Adust

【取説】

Fig.5 MENU

「MENU」
　電源を入れると右のメニュー画面が現れる。
　MENUスイッチを押すたびに下にスクロールするので希望の機能を選択し、ENTERスイッチを押す。
　選択されている機能は赤く表示されている。

Fig.6 SG

「Signal Generator」
　信号発生器でDDS（AD9850)からフィルターを通して出力している。
　出力可能周波数は0（停止）～55MHｚ。
　出力レベルは-9ｄB～-11dBm

　ロータリーエンコーダーを使用し希望周波数にあわせる。
　エンコーダーのSTEPは、← →矢印で10MHｚ-1Hzに変更する。

Fig.7 DDS OUT Level

　Fig7.はDDS出力レベルをFrequency Analyzerで見たものである。30Mhz位まで-１ｄB　55Mhzまで-2ｄB位の変化がある。これは内部のフィルターの影響が多いと思われる。ノーマライズすると良いのであるが、Arduino-nanoではメモリー等無理である。
　今後もう少し検討したい部分である。

Fig.8 Noise Floor

　Fig.8は、AD8307入力をオープンでそくていしたもので、ノイズフロアを示している。-65ｄBm位で広帯域入力としては上出来では無いだろうか。AD8307の上限が+17dBmなので82dBのダイナミックレンジとなる。

Fig.9 Power Meteｒ

「Power Meter」
　-60dBm ～ +17dBmまで測定可能。合わせてmW,Vrms,dBuVに変換した値を表示する。
　AD8307直接入力なので、くれぐれもオーバー入力しないように、アッテネーター等を付けて測定することが望ましい。また低レベル測定の場合は、広帯域アンプを付加して測定する。

Fig.10 Freq Analyzer１

「Frequency Analyzer」
　MENUを選択するとFig10.のコンフィギュレーション画面が表示される。ここで測定したい周波数範囲（Start、Stop)を入力。
　← →スイッチで1,2,3を選択しENTERを押すことにより周波数セット画面になるので、エンコーダーとSTEPで設定する。
3のRef setでリファレンスレベルを変更することが出来る。

Fig.11 Filter Analyze1

　Fig11は9.785MHzのCB用クリスタルフィルタを測定したもの
　周波数START 9.780000MHｚ STOP 9.790000MHｚの10KHzSPAN
　DDS出力は直接入力
　帯域4Khzで、スカート部分で確認できるのは-55ｄB程度

Fig.12 Filter Analyze2 

　Fig12は、上記フィルタ試験で、DDS出力に10ｄBの広帯域アンプを付け測定したもの。ダイナミックレンジが増加しスカート部分も延びて見える。
　尚SPANを２０KHzにしているので、細く表示される。
　レベルの最大最小マーカーも表示している。
　マーカーはSPAN100Khz以下の時に測定表示する。位置変更は出来ない。

FIG.13 LPF Anlyze

Fig13.は7MHz用のLPFを測定したもの。
周波数範囲は0～30MHｚ SPAN 3MHｚ/DEVなので9Mhzで落ち始めていることが判る。

Fig.14 Crystal Analyze

Fig14.は10Mhzのクリスタルを測定したもので、fs,fpが綺麗に表示されている。fs-fpは22Khz位であった。
精度はDDSの精度によるため、DDSクロックを下記にでてくる調整試験で調整することにより向上する。目安としては十分と思う。

Fig.15 Antnna Analyze1

「Antenna Analyzer」
　MENUで選択するとFrequency Analyzerと同じ周波数範囲設定コンフィグレーション画面が出てくるので周波数を設定し、再度MENUを押すことにより測定画面が出る。
測定にはリタンロスブリッジを使用している。測定方法は前節で紹介している。
　Fig.15は15Mhzダミーアンテナを接続したもので綺麗にディップしている。SWRは1.05と表示されている。

Fig.16 Antenna Analyze２

Fig.16は当局の21,28,50トライバンドビームをアナらイズしたもので
21,28は綺麗にディップしている。50Mhzは今一あっていないことがわかる。43Mhzのディップも気になる。オートチューナーをつかっているのであまり気にしていなかったが、再調整が必要だ。
中々便利である。
中央のグリーンの横線はTFTの故障であるので無視願いたい。

Fig.17 DDS ADJ

「DDS CLOCK Ajustment」
　DDSのクロックである125Mhzは正確で無い。
DDSから10Mhzが出力されるので、周波数カウンターに接続し10Mhzになるように125Mhzをロータリーエンコーダーで調整する。概ね高めのようである。調整には十分エージングしてから行うこと。

Fig.18 AD8307 ADJ

「AD8307 Ajustment」
　AD8307からｄBmをログ変換した電圧が出力されている。その変化（傾き等）を自動調整する。AD8307にボリュームを付けて変更できるが、今回は自動化した。
　信頼できる信号発生器で最初に0dBmを入力する。その後ENTERキーを押し次に-50dBmを入力する。再度ENTERキー押すことにより計算されROMに記憶される。信号発生器が用意できない場合は、初期設定値のままで使用すること。

Fig.19 Comparison

　「比較」
　　Fig.19は、NET Analyzer2種類とプロトタイプのRF Analyzerと波形比較をしたものである。ダイナミックレンジ以外はほぼ同じ様な波形が観測できている。



  今後の課題として、DDSの周波数範囲の拡大や、出力の平準化等を検討したいと考えています。レベルとしてはアナログテスターレベルだと思いますが、これでも十分自作には活用できると思います。ご意見、質問等があればコメントかメールを頂ければ幸いです。
いやーー　Homebrew is very interesting ですね。

Hi,My Homebrew friends in the world

Sorry,My English is poor.
Many efforts are necessary to me to write it by English.
I'd like to write it by English in the future.
If there are questions, please write a comment or send a mail.

73's
JA2NKD Ryuu