ソフトウェアラジオの製作2

'11.07.16
ローカル局からQSYされてきたSDR G40(Genesis Radio)の動作確認を進めています。一通り動作するようになりましたが、まだ課題も残っています。今回は受信部の動作確認まで 進めていきます。
動作確認
 QSYされてきたG40は全体のAssyが完了していましたが、改めてマニアルにそってステップ毎(オリジナルではフェーズと表記)に動作確認を進めていきます。動作確認のマニアルは オリジナルの他にWB5RVZのマニアルがありますので、ここではWB5RVZのマニアルを元に進めていきます。組み立てステップはオリジナルとWB5RVZのものでは異なっていますので 注意が必要です。
STEP1 電源部動作確認
 最初の組み立て動作確認です、12Vから3端子レギュレーター(Reg)を通してデジタルICへ5V供給します。3端子Regの出力電圧5V(typ)の確認とPOWER ON LED(緑)の確認 できればOKです。3端子Regの前には電圧低下用の抵抗が挿入されていますが、この抵抗値は基板シルクでは27Ω/2Wですが、実装は20Ω/2Wになっていました。 動作的には問題ないので先に進みます。どうもこの抵抗は回路図から抜けているようなので、マニアルは改版されている可能性があります。
 基板のシルク図には実装定数が印刷されていますが、回路図と対比していくには回路Noが印刷されていた方がわかりやすいと思います。
STEP2 LO OSC動作確認
 28.188MHzローカルOSC部です。74HC04(IC3,4)と21.188MHz X’talから構成されます。74HC04ピン11と12の電圧をDVM(アナログテスターでは確認できない)で+ 1.5V〜+ 3.9Vに なっていることを確認します。
電圧が約0か+5Vであれば、発振していないことが考えられます。シンクロスコープ、叉は周波数カウンターが使用できる場合、LO Out端子で周波数が約21.188MHzになっている ことを確認します。叉、受信機でも21.188MHzのCARを確認することができます。
STEP3 ディバイダー部動作確認
 LO OSCの28.188MHzの出力を4分周し、7.047MHzでそれぞれ90度位相(0、90、180、270)が異なる信号を出力する、IC9フリップフロップデバイダー部です。 動作確認はIC9 5,6,8,9ピンの波形をシンクロ(10:1プローブ)で確認します。叉は受信機で7.047MHzのCARを確認できます。
STEP4 ミキサー部動作確認
   G40のミキサーは、デバイダーからの4相信号で駆動されるアナログ・スイッチ(74HC4066)を使用したダブルスバランスミキサーです。今までミキサーはFETやダイオードを 使用したものを自作してきましたが、アナログSWを使用したミキサーの性能はどうなのか 興味のあるところです。
 ここでの動作確認はR40とR35で分圧された2.5VのアナログSWへのバイアス電圧がL2、L3を介して4066へ供給確認します。
  STEP5 RX OP AMP部動作確認
ミキサーによりAF信号(4相信号)をコンバインして(0°+180°と、90°+270°)、PCへ出力します。信号はさらに23dbアンプされ(S1 ON時)I/Q信号として出力されます。ここでの動作 は数10KHzまでのAF信号になっていますので、比較的ワイドバンドのOP AMPで対応しています。
動作確認は、OP AMP端子電圧の確認をマニアルの表にそって確認すればOKです。
 次にイメージリジェクション調整です。調整に先立ちG40の電源を入れない状態でR1(330Ω)の両端の抵抗値を約150ΩになるようR2(500ΩVR)を調整しておきます。次にSDR用のソフト をWebからD/Lします。ここではWinRadioというソフトを使用してみます。SDRに不慣れな段階では、できるだけシンプルなソフトがお勧めです。調整要領はYoutubeに紹介されています ので参考になります。
  調整のフローをまとめると
1. G40の電源を入れない状態で、R1両端で約150ΩになるようR2を仮調整する。
2. SDR用のソフトをWebからD/Lする。
3. G40とPCを接続、アンテナを接続、PCサウンドカードの設定。
4. G40の電源を投入、SDR用ソフトを立ち上げる。 (WinRadはオーディオ入力が無い状態では、ソフトが立ち上がらない)
5. Lo OSC+10kHz(7.057MHz)の安定した信号を受信する。PC上のスペアナ画面のLo OSC-10kHz(7,037MHz)のレベルが最小になるようにR2(500Ω)を調整します。この時イメージ信号 と希望信号が反転していれば、サウンド入力のI/Q信号を反転します。
当局の調整結果は-40〜46dB程度になりました。
 G40の受信の様子を紹介しています。
 G40のイメージ調整要領を紹介しています。
 

  受信確認
 ここまでの調整で受信部は一通り動作するようになりますので、早速メインRXのFT-301Sと比較してみました。使用したアンテナは10mH フルサイズDP、PCはTOSHIBA DynaBook TX Win7、内蔵サウンドカードサンプリングは192kHzです。FT-301は昔ながらのアナログVFOでS/Nは最近のRXに比較して聞きやすいと思っています。  受信日は2011,7/20 12時頃コンディションは良くありません、おまけにエアコンからのノイズがS5程度で出ている中、S5程度のSSB局を受信してみました。
 G40はNBをONにするとノイズは低減しますが、変調の合間にノイズが浮かびあがってきます。AGCを切り替えてもノイズの浮き上がりが抑えらず聞きずらい感じです。FT-301の場合同じ くNBをONにしてもノイズカットはG40に劣りますが変調の合間にノイズが浮き上がることもなく聞きやすい感じがします。AGCの検出信号の帯域差の違いが出ているとと思います。  ノイズが少ない状態では、良く聞こえます。フィルターの切り替えやノイズリダクションなどの切り替えなど細かく設定できるのは楽しみですが、イメージの減衰不足やLo OSCの高調 波によるスプリアス受信が目立つのは改善の余地がありそうです。
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