トランスバーターの製作1

　50MHz FMモードは好きなバンドです。430MHzハンディー機をベースに50MHzに出られるトランスバーター を製作しみます。
　この手のトランスバーターは、あまりメーカー製も無く自作ならでの楽しみです。周波数が高い分それなり の、測定器や技術が必要ですが、参考にしてください。

目標仕様の決定
　自作機と言えど、自分なりの目標仕様を決めてみましょう。仕様を決めておくことで自作力の向上や、途中から どんどん仕様が変わっていってしまい、妥協ばかりのセットになるのを防げます。
　測定器も充分とは言えない環境で、あまり高い仕様を決めても意味がありませんので、自分の持っている測定ツ ールの範囲で決めてみます。
　例えば、今回の私の場合
電源電圧.......12V+/-2V
消費電流.......受信時 50mA以下、送信時 500mA以下
周波数範囲.....51-54MHz FM
受信感度.......50MHzから430MHzへの変換に伴うゲインのロスは-3dB以内
送信出力.......3W以上5W以下
　以上の仕様でしたら私の測定環境で確認ができます。

使い勝手の仕様では
1.電源スイッチ.......ONでLED点灯、50MHzトランスバーターが作動、OFFで430MHz信号がスルー。
2.TX/RX切替え.......キャリアの検出によりリレーを切替え、同時に送信モニターのLED点灯
3.入出力コネクター..BNCコネクタを使用、入力コネクタ、出力コネクタとして、50MHz 430MHz用に独立
4.受信ATT............スーパーローカルからの混変調対策の20dB ATTは私の場合絶対かかせません。この辺 はメーカー製でも対策してない物が多いですね。

　以上の構成を製作開始時にしっかり決めておくといいですね。

全体の構成
　　　　
blk2 　自作している中でもっとも個性が出ます。全体のレベル配分やバランスも大切ですが 、デザインや使い勝手など考えているのは楽しいものです。
　大まかな構成はブロック図にして考えてみます。図ではリレーの数が多くコストもかかりますが、手持ちの 部品でしたので簡単にリレーで済ませています。

　大まかなゲインの目安として、+10dBmまでのAMPでしたら20dBのゲイン、それ以上の送信段のAMPは10dB程度、 DBMは-10dBとして考えてみました。
詳細設計
　この段階で基板の構成や、回路のどの部分を基板としてまとめるか、基板間の接続などを考えていきます 今回は発振、ミックス、電源、IF回路基板と、RF AMPとTX AMP LPF基板の2枚基板にしました。
電源部の設計
回路設計、部品選定私の回路設計は持つているジャンクに合わせて回路を決めていく都合上、必ずしも理的とはいえません。
　電源部は、簡単に三端子レギュレーターとTX/RX切替え電子スイッチで構成しています。
今回は三端子レギュレーターを使いましたが、固定電源を使用する場合は、既に安定化された電圧が供給さ れる為、削除も可能です。

発振部は、127MHzの発振モジュールを使いました。元々は航空無線のジャンクでしたが432-3*127=51 MHzとなり”トランスバーターに使って”と言っているようなジャンクです。9Vを印加すれば127MHz 0dBmが出力されます。

　　
　　　　TR-SW 　R103,R104はコレクタ電流に対して充分な余裕をとります。一般にベース電流はコレクタ電流の1/hfeで設定 されますが、スイッチ動作の場合Vceが1V以下となり、hfe=50程度しか期待出来ません。
12VINから供給された電源はIC101で9Vに安定化され受信部の電源に使用されます。T/R端子がオープンの場合 Q102がONとなり受信部に9Vを供給します。
　T/R端子がGNDレベルになると、Q102がOFFとなりQ101がONとなります。T/Rの切替えにとくにディレィは設け ていませんが、取りあえずこれでやってみます。

　　
mix 逓倍部
　発振段の127MHzを3逓倍し381MHzを取り出します。トランジスターは2SC5091 ft7GHzのチップトランジスターを使っています。 マッチングはシリーズインダクターで簡単に済ませています。
　最初このコイルにチップインダクターを使った所、ゲインが取れず手巻き空芯コイルに変更しました。ゲインは10dBでDBMへの入力は+4dBmとなっています。
出力側は40mm程度のすずメッキ線でうまくいきました。もともと源発振が高く、次数の取り違えは少なくな ります。

ＩＦ部
　IF段も2SC5091を使いました。最初マッチング回路を付けていましたが、無くてもゲインは変わらず、最終的には付けていません。
出力側のアッテネーターは、送信側から見た時にも50オームになるようにする物です。これが無いと送信キャリアがうまく検出出来なかったり、 送信時の反射波により親機が破損したりします。

キャリア検出回路
　ここではhfeの高いトランジスターをダーリントンにしました。一段でも、やれそうですがたくさんのリレーを引っ張ることも予想されるので、 少し余裕を持たせました。

送信アッテネーター
　ATTは18dBにしています。親機のローパワー出力を500mWとしてDBMには9dBm入力となります。これ以上入力しても出力は増えません。

プリント基板製作
　　　　
mixpcb 　プリント基板は、ガラエポの両面基板を使いました。片面は全面GNDとし、片面にチップ部品のラン ドを設けます。チップ部品を使う事により安定した動作が期待できます。
　パターンはマジック手書きです、方眼紙に書いたパターンをカーボンコピーで銅箔面に写しとるという、古 典的な方法です。ランドはもっと小さく出来ますが、あまり小さくすると何度か付け替えているうちに剥が れてしまいますので、最低でも2＊2mm程度は確保します。
　基板サイズは70*120mm、もっと小さく出来ますが、つくり易さからこのサイズにしました。エッチングが終わったら、 基板穴空けですがチップ部品を多用していますので、数は少なくとても楽です。基板の裏、表をつなぐのは要所要所ジャンパー接続 します。
組み立て
　　　　
mixassy 　組み立て時、チップコンデンサーの半田付けには特に注意が必要です。電極に直接半田こてを当てるとクラックが入りやすくなります。 溶けた半田がコンデンサーの電極の方へ移動するようにします。コイルの組み立ては写真を参考にして下さい。
　ＧＮＤバターンが広いので、半田こては４０Ｗ程度のものが必要です。
　写真で見える黒いのが、高周波リレー、その隣がDBM、そしてX'tal OSCです。
動作確認、調整 　　　　
mixadj 　まず電源周りの確認をします、回路図を見てください。T／R端子をGNDにしてT12端子の電圧、電流をチェックします。 電流チェックは、簡易電子負荷が便利です。送信用としては1A程度、受信時は100mA程度とれればＯＫです。 写真は簡易負荷で500mA取り出しているところです。
　ここで、T/R端子に1V程度の電圧が残った場合、受信時にOFFになりきらない事が判りましたので、D102を追 加しました。
　L1は特に調整は入りません。VC1 2の調整はやはりスぺアナなどそれなりの測定器が必要になりますが、逓倍 次数が低いのと、各次数の周波数が離れているので最大値さえ取れるのが確認出来ればＯＫです。
さてここまでくれば50MHz入力端子に50のアンテナをつなけば、ローカルの信号でしたら充分受信出来ます。VC3 ４を最大感度になるように調整します。
　次は、親機をローパワーにして送信してみます。リレーがカチッと動いて５０MHz出力端子に−4dBm程度出力 されます。
この後、簡単なRF AMPと送信用AMPを接続すればより実用機になります。次回はRF BLOCKの設計、製作編です 　以下、次回につづく。
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