2022年11月13日 (日)

SHF測定器(同軸型波長計)の製作(2)

11月2日に記載したSHF測定器に透明なカバーを付け、可変抵抗器とラジケータを接続して、完成することができました。
組み合わせた部品は、次の写真のように、アクリル板をヘアドライヤーで熱して曲げたもの、可変抵抗器、ラジケータです。

Dscn1781

アクリル板には、コネクタ類や可変抵抗器のための穴を開けました。

Dscn1783

組み上げた状態は、次の写真のようになります。

Dscn1784

1200MHzのハンディトランシーバーで動作確認しました。コネクタに簡単なアンテナを付けてトランシーバーを近くに置き、送信にするとラジケータが振れました。

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真鍮管部分の接触を良くする方法を再考する予定です。

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2022年11月 2日 (水)

SHF測定器(同軸型波長計)の製作(1)

5GHz帯のトランスバータが完成して初QSOができましたが、今後SHFの実験を進めていくにあたり、何か測定器が欲しいと思いました。
手元のいろいろな資料をコピーして読み漁り、手元部品を探したところ、受信機の動作確認のためのシグナルジェネレータと、送信機の動作確認のための電解測定器なら作成できそうな状況でした。
シグナルジェネレータは、トランスバータの動作確認の際「5GHzトランスバータ25年越しの完成へ(4)」で利用した方法がありました。この時利用した部品を組み上げればシグナルジェネレータはできそうです。しかしながら、シグナルジェネレータを発展させてビーコンが作成できそうに思いましたので、シグナルジェネレータは後回しにして、まずは簡易な電解測定器を準備することにしました。
一番簡単な方法は、必要な周波数のアンテナ出力をダイオードで整流してメーターで見ればいいのですが、これだと使用するアンテナの周波数帯の電波が出ていることがわかるだけなので、できれば周波数を測れるものがよいと思いました。
そこで、「1200MHzマニュアル」に記載されていた「同軸型周波数計」(著者:JR7JID)を作成することにしました。
これは共振を利用したもので、金属の箱の中に共振棒を出し入れし、その共振棒の長さにより周波数を測定するものです。
DIY店で真鍮板(記事では0.5mm厚となっていますが、私は0.2mm厚を使用しました。)と真鍮管を購入して、共振器を作成しました。検波用ダイオードは、1-6GHzを対象としたのでリンク部分が5mmと非常に短いため、1SS99は使用せず、チップダイオードの1SS315(先日入手したばかり)を使用しました。はんだ付けが難しかったのですが、リード線をつけ足したりして、検出器部分が何とか組みあがりました。
試しに1200MHz帯のトランシーバで至近距離で送信し、テスターで電圧を測りながら共振棒を出し入れしてみたところ、記事に記載された1.2GHzの長さである59mm前後の位置でメータが動作し、検出することができました。
現時点の検出器部分は下の写真のとおりです。今後、これにボリュームとメーターを取り付けて、測定器として完成させたいと思っています。

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2022年10月23日 (日)

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。

Img_20221023_145839

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。

Img_20221023_145947

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。

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2022年10月18日 (火)

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。

 

20221017trv_relaycontroller

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、2SC1815Y2SC3266GR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120mA11~14V動作)であり、Tr2のコレクタ電流は120mA以上必要となるため、2SC1815Ic150mAでぎりぎりのため、Ic2Aとれる2SC3266を選択した。

5 2SC3266GRhfe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、hfe132であった。

6 Tr2Ic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IbIc÷hfe=120mA÷132=0.9mAとなる。

7 Vcc+12VTr2のベース電流を0.9mAとするため、R2Vcc÷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2SC1815Yhfe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、hfe145であった。

10 Tr1Ic1mAとするには、Tr1のベース電流IbIc÷hfe=1mA÷145=6.8μAR19V÷6.8μA=1.3MΩと計算される。

11 しかしながら、IbIc1/145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=33μAR1=9V÷33μA=273kΩより大きい値である。

13 R1330kΩ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0.1mA100μA)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。

 

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2022年10月16日 (日)

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。

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2022年10月 2日 (日)

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。

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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

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(2)トランスバータ本体

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(3)送受信切り替え同軸リレー

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(4)同軸リレーコントロール回路

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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。

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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。

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親機はC701です。

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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。

Img_20220927_111108

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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。

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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。

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