5GHzトランスバータ25年越しの完成へ（７）

７．初QSO

本日2022年10月23日午後2時40分頃から50分頃にかけて、5GHz帯での初QSOができました。
yamaメーリングリストで5GHzトランスバータの組み上げを報告したところ、JF1TPR局が湘南平へ移動運用していただけるとの申し出をいただきました。そこで午後2時頃から自宅2階ベランダに機器を準備し、5GHz帯の呼び出し周波数周辺を聞いていたところ、JF1TPR局のCQがS9＋と強力に聞こえ、コールバックしてQSOとなりました。JF1TPRさんには、お忙しい中移動運用してQSOしていただき、ありがとうございました。私のトランスバータがきちんと動作していることが確認でき、今後5GHzで出ることができることとなりました。

その時の私の機器の状況は、次の写真のようでした。

パラボラアンテナが向いている方向の家の右側が湘南平の方向の4km先になります。テレビ塔はここからは直接見えません。
交信時の親機（C701）の周波数表示は、1279.98MHzでした。ローカルオシレータは4480MHzなので、4480+1279.98=5759.98MHzとなりますが、多少の周波数ずれがあるかもしれません。

これをきっかけに、5GHz帯でいろいろ実験など出来たらと思っています。

5GHzトランスバータ25年越しの完成へ（６）

６．送受信切り替え同軸リレーのコントロール回路の設計方法

「２．送受信切り替え同軸リレーのコントロール回路」に記載した同軸リレーのコントロール回路は、次の回路図のとおりです。

この回路は、次のように検討して、トランジスタの選定や各抵抗の値を決めました。

１　手持ちのトランジスタは、2SC1815Yと2SC3266GRである。

２　トランジスタ１つだと、ベースがオン（＋）でコレクタ（リレー）がオンとなる回路となってしまう。送信時に入力がGNDとなった時に、コレクタがオンとなるためには、リレー制御のトランジスタの前に反転回路を追加する必要がある。

３　前段のトランジスタのベースがオンの時にコレクタがGNDになるようにすると、その時に後段のトランジスタがオフになる。前段のトランジスタのベースがGNDとなるとコレクタがオフになるので、その時に後段のトランジスタに+12Vが加わればよいと考え、上記の回路とした。

４　同軸リレー（ヒロセHCS2-110-F）のオン電流は120mA（11~14V動作）であり、Tr2のコレクタ電流は120mA以上必要となるため、2SC1815はIc150mAでぎりぎりのため、Icが2Aとれる2SC3266を選択した。

５　2SC3266GRのhfeは、カタログでは200~400となっているが、手元の実物をデジタルテスタ―で計測したところ、hfeは132であった。

６　Tr2のIcにリレーのオン電流である120mAを流すには、Tr2のベース電流IbはIc÷hfe=120mA÷132=0.9mAとなる。

７　Vccが+12VでTr2のベース電流を0.9mAとするため、R2はVcc÷Ib=12V÷0.9mA=13,333Ω≒12kΩ（標準的なE12系列かつ手持ち）とした。

８　Tr1のコレクタに12kΩが接続されるため、Tr1がオンになった時に流れる電流は、Vcc÷R2=12V÷12kΩ=1mAとなり、2SC1815の定格Ic150mAでまかなえる。

９　Tr1に使用する2SC1815Yのhfeは、カタログでは70~140となっていたが、手元の実物をデジタルテスタで計測したところ、hfeは145であった。

10　Tr1のIcを1mAとするには、Tr1のベース電流IbはIc÷hfe=1mA÷145=6.8μA、R1は9V÷6.8μA=1.3MΩと計算される。

11　しかしながら、IbがIcの1/145でありかなり小さく、ノイズ耐性や安定動作に不安があることから、上記の3倍のIb=6.8μA×3=20μAとすると、9V÷20μA=450kΩとなった。

12　さらに余裕を考慮して330kΩ（標準的なE12系列かつ手持ち）を採用した。この値はhfeをカタログ最低値の70の半分である30程度とした場合のIb=1mA÷30=33μA、R1=9V÷33μA=273kΩより大きい値である。

13　R1を330kΩとするによりIb=9V÷330kΩ=27μAとなり、トランスバータのコントロール端子の出力電流最大値0.1mA（100μA）未満を満たす。

14　上記で計算した抵抗値により、上図の回路を組み上げて動作させたところ、正常にリレーが切り替わることを確認した。

5GHzトランスバータ25年越しの完成へ（５）

５．動作確認　その後

前回に記載した「第38回　全国マイクロ波バンド移動運用会」と「全市全郡コンテスト」の開催日が過ぎました。
当日、自宅室内にセットを組んで窓からあちこち向けてみましたが、入感は得られませんでした。
周囲に家が建っていることや、室内であったことが原因かもしれません。やはり、開けた場所での移動運用しないとQSOは難しそうと思いました。
現時点では電源をACに接続しての利用しかできないので、バッテリーなど移動運用の準備が必要のようです。かなり以前に小型バッテリーを持っていたのですが、ほとんど利用しないまま電池が悪化したため処分してしまいました。

5GHzトランスバータ25年越しの完成へ（４）

４．動作確認

やっと組み上げたトランスバータですが、送受信の確認をどうするかが残りました。受信確認だけでもと考え、昨日と今日が「第38回　全国マイクロ波バンド移動運用会」であるとのことでしたので、室内から受信できるかもと期待してあちこち向けて受信を試しましたが、残念ながら5GHzはバンドが広すぎることもあり、受信ならずでした。

せめて受信動作確認でもと考え、手元の「U・SHFハンドブック」に記載されていたように、手元にあった900MHz帯の発振器に1SS99をつなげて、高調波を受信できるかどうか試してみました。

その結果、発振器の周波数を周波数カウンタで確認し、953.06MHzの６倍の5718.36MHzを4480MHz+1238.3MHz（=5718.3MHz）で受信できました。多少周波数ずれがあるとは思いますが、受信確認できて安心しました。

来週は「第38回　全国マイクロ波バンド移動運用会」+「全市全郡コンテスト」とのことなので、もしかしたら受信できるかもしれないと期待しています。

なお、このトランスバータは部品収集と同時に付加装置の変更申請済なので、オンエアが可能です。

5GHzトランスバータ25年越しの完成へ（３）

３．ケースへの組み込み

これでトランスバータの各ユニットが準備できました。４つの部分になります。

（１）ローカル発振器

（２）トランスバータ本体

（３）送受信切り替え同軸リレー

（４）同軸リレーコントロール回路

この４つを一体にするため、木材にネジ止めしたり挟み込んだりするような方法を採用することにし、２枚の板にトランスバータ本体とリレーに合わせた溝を、ノミで削りました。トランスバータを挟む一方の板には、トランスバータのネジに合わせた凹みをドリルの刃で付けました。

入れるケースに１００円ショップでちょうどよい大きさのケースを探し、上記で一体となったセットを入れ、ようやく完成形となりました。

親機はC701です。

5GHzトランスバータ25年越しの完成へ（２）

２．送受信切り替え同軸リレーのコントロール回路

ローカル発振器が完成したので、次は送受信切り替え同軸リレーをコントロールする回路を作成しました。

JARLニュースにはロジックICの4069を使用したシーケンサ回路が紹介されていましたが、私が必要なのはトランスバータから制御端子から出力されている+9Vでリレーをオンオフできれば十分なので、手元にあるトランジスタで構成する回路を考えました。

制御端子は受信の状態で+9V、送信の状態でGNDとなるため、NOT（反転）回路が必要となります。そのため、1段目のトランジスタのコレクタに２段目のトランジスタのベースを接続、そこに抵抗を通して+12Vを印加し、1段目がオンになるとGND、オフになると+12Vが2段目のトランジスタのベースに加わるようにしました。1段目は2SC1815、2段目はリレーの電流に耐えられる2SC3266を選びました。

このコントロール基板も、ローカル発振器の基準発振器と同様、プリント基板にカッターで切り込みを入れて次のように作成しました。

5GHzトランスバータ25年越しの完成へ（１）

１．ローカル発振器

今から25年前の1997年にJARLニュース（冊子）に紹介されていた1.2G->5Gトランスバーターに興味を持ち、部品頒布をお願いして入手していたのですが、本体をはんだ付けして組み上げたところで、ブロック間の接続方法やアンテナが用意できず、先に進められませんでした。

今年の4月になってやっと時間がとれるにようになったこともあり、ここ数年頻繁に見ていた「COSMOWAVE」のホームページに、パラボラアンテナとSMAコネクタ付のフレキシブル・セミリジッドケーブルが記載されていたので、思い切って入手して、トランスバーターを完成させることにしました。

ローカル発振器は25年前に入手済で、上記のトランスバータに必要な2240MHzの出力になるように加工済でした。基準発振器をその時より安定したもの（OCXOなど）に交換しようかとも考えましたが、今後改良も可能と考え、まずは動作している状態で完成させることにしました。

ローカル発振器の基板は次の写真のものです。

基準発振器の基板をプリント基板にカッターで切り込みを入れる方法で作成し、ケース（24年前に購入済）に組み込み、周波数カウンタで4480MHzの半分となる2240MHzの出力を確認しました。