OPantenna ADA4857版 Ver.6

OPantennaのADA4857版Ver3では、中波の感度が高すぎて、954kHzのTBSが59+80dB以上で受信できます。

IC-7851でも受信していると多少ざわついた感じになりますが、デジセルで凌げます。でもSDRではHF帯全体でノイズレベルがダンスしちゃって完全にオーバーフローです。

中波帯の感度が下がればいいわけですが、なんせ入力インピーダンスは22kΩと非常に高いので、HPFも簡単には行きません。コイルはともかく数pfのコンデンサでは調整はほぼできませんし、ちょっとした浮遊容量ですぐ同調点が変わってしまいます。

そこでユニティゲインのボルテージフォロワーは終わりにして、初代同様多少利得を持たせて

中波帯での利得を押さえることにしました。

グラフのように、赤線と比べて緑と青の利得を持たせた方が中波帯での感度が落ちています。また5メガ付近から上ではボルテージフォロワーよりも利得が取れています。

今回はG2(6dB)で設定していますので、赤と青では20メガ付近で6dBの差があります。

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JA6ENL Digital WAZ 受賞

Digtal WAZはWAZのデジタルモード部門(RTTY以外の全てのデジタルモード/モード混合ok)として、2000年1月1日以降のQSOが有効とされています。

全世界40ゾーンを2wayデジタルモードで交信してQSLを米国CQ社に提出、審査の後認められます。

別途記事にあるように、僕がNo.1をいただいたのですが、No.2はJA1ADNさん、No.3はJI4PORさんが受賞されています。

先日JA6ENL 高野さんからDigital WAZ No.16を受賞されたとの連絡を戴きました。JT65/9モードでのQSOで達成されたとのこと。

WAZマネジャーから承認の連絡後、賞状が手許に届くまで半年ほどかかるのは変わっていないようで、高野さんも心配されたとのこと。無事賞状が届いてホッとされたことと思います。また、同時に賞状を手にすると受賞の喜びがふつふつと沸いてきていことと思います。

高野さんがDigitalWAZにチャレンジする切っ掛けが、このブログにある僕の記事だったとのこと。大変嬉しく思います。今からチャレンジするならFT8をメインのモードになるのかな?

高野さん Digital WAZ 受賞、本当におめでとうございます。

ハイインピーダンス回路のHPF

ADA4857の低歪み性能で助かっていますが、中波放送が+70dBオーバーで無線機に流れ込むと、無線機側で問題が発生しそうです。
今のところローバンド受信時にはデジセル使って事なきを得ていますが、SDRなどの広帯域フロントエンドには辛いアンテナになっています。

そこでOPantennaのTopにHPFを入れてみました。OPantennaのフロントエンドは言わずもがなのハイインピーダンス回路です。
部品配置や間隔で定数がコロコロ変わりますので、シミュレーションどおりにはなりませんし、再現性も悪いのですが、やってみることに・・・・

トライ&エラーで数日、基板のスルーホールが駄目になるくらい試してやっとこんな形になりました。954kHzのTBSが10dB程落ちてます。

フィルターの特性で2メガ付近にピークが出来ましたが、丁度そこは160mなのでヨシとしても、3メガ以上で挿入損失がでています。

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OPantenna(ADA4857版)のチューニング

4857版のOPantennaをチューニングをしています。
OPantennaは部品点数10個程度の簡単な回路ですが、アンテナですから机の上では動作しても、外に出すと発振したり、混変調でヘロヘロになったりと、トライ&エラーの繰り返しです。

特に自宅はTBSやFEN等中波の強電界なので、厳しい条件でテストできます

チューニングはADA4857の優れた歪み特性を活かした方向(チップ任せとも言う)なんですが、感度をあげると中波帯の放送で混変調が起きるし、対策としてマージンとって感度を下げるのもつまらないので、ギリギリの線をめざしちゃうのが僕の悪い癖。もちっと妥協せねば終わりません。

今回の変更で出力側の発振止めの抵抗を抜いてしまいましたので、容量性負荷で発振しやすくなっています。
でもやはり抵抗で消える6dBはとてつもなくデカかったのと、発振止めの抵抗無しでも5D2V30mで発振していません。普通はなくても大丈夫かな?と考えて出力の抵抗を抜いてます。

4857の回路検討はBBでは上手くできないので、ユニバーサル基板に組んでますが、3枚目になりました。

試作基板はビギナーズラックともいえる上出来でした。その後のVer1は部品配置がまずかったのか発振が止まらず廃棄。
Ver2も余計なコトをしているのか、発振気味でご機嫌斜め、かなり大人しくチューニングしないと安定しません。

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OPantenna ADA4857版 中々良い調子

ADA4857のOPantenna、健闘しています。今晩の天気は雨、ノイズも少なめでアンテナの評価には良い日です。
早速ADA4857を使ったOPantennaと他のアンテナを比較をしてみました。

・80mスクリュードライバー(全長約5m)
OPantennaは左側、右側はスクリュードライバーアンテナ(短縮バーチカル)です。短縮バーチカルはフルサイズ-4dB程度とご理解ください。
ヨーイドンでFT8をデコードしていますが、ほぼ同等レベルでデコードできています。

・30mスクリュードライバー(全長約5m)
OPantennaは左側、右側はスクリュードライバーアンテナ(短縮バーチカル)です。短縮バーチカルはフルサイズ-1dB程度とご理解ください。
全く互角にデコードできています。IC7851はメインとサブ、全く同一の受信機を2台内蔵していますので、2本のアンテナをデュアルワッチすることでアンテナの差が正確にわかります。
この勝負、互角です。

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ADA4857デビュー

OPantennaには高速で歪み性能の良いオペアンプが必要です。今回の改良計画時には、従来のADA4817に変わるオプアンプを幾つか入手して、テストしていました。

その中でBB(ブレットボード)上のテストではADA4857は他の凌ぐポテンシャルを見せていましたが、BBでの屋外テストでは、発振(?)とも混変調とも思える状態になって、受信もままなりませんでした。

そこで従来のADA4817に的を絞って改良を続けてきました。そちらは大分煮詰まったので、もう一度ADA4857のデータシートを眺めているうちに、BBでは浮遊容量が原因で発振していた臭いなぁ・・・と思えました。

BBでダメなら、基板で試すしかありません。そこで、余った基板で4857のOPantennaを作りました。4857は4817とほぼピンコンパチで、その意味では4817の後継機種と推測されます。後出しジャンケンのチップなら、前より良いはず。
ADA4857のOPantenna試作品が出来たので、早速ベンチテストしてみました。

両方ともオペアンプのpin8がパワーダウンなんですが、4817がプルアップ、4857がプルダウンで動作と異なります。1から7pinは機能もpinナンバーも同一ですから差異があれば搭載しているチップの差ということになります。

ご覧のように、誤差以上の差が存在し、4857の方が優秀なようです。

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OPantennaの測定装置とRFCの測定

改良中のOPantennaの測定は、ブリキ缶の筆立てにBNCコネクタを取り付けたものです。写真のように内側で51Ωで終端して、芯線をブリキ缶に接続しています。終端しなくても大丈夫だとは思いますけど、念のため。

この缶の内側に絶縁材としてプチプチでできた袋を被せて、その中にOPantennaを入れて測定します。
電波暗室なんて使えないし、鉄筋の建物でも窓から強電界の中波放送が入ってきますので、プリキ缶の中が一番綺麗なデータが録れるみたいです。

本当は大きな20リットルくらいのブリキ缶で蓋すれば、簡易電波暗室になるんでしょうけど、大げさだし、場所取りますからね。

というわけで、RFCの件、EPCOSの470uHのRFCと秋月のマイクロインダクタとEMI除去フィルターの組み合わせの2パターン調べてみました。

前の記事では、単純に素子を電波がどの程度通り抜けるのか?を調べましたが、今回は通常無線機側にする同軸に、電波が乗ってしまって、それがOPantennaの電源回路にどんなふうに現れるのかというシミュレーションです。

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RFCチャンピオンシップ、秋月シリーズ

OPantennaは同軸給電です。受信専用ならともかく、送信時には電源断して、チップを送信電波から保護せねばなりません。

同軸給電では、高周波と直流を一本の同軸でヤリトリするわけです。電源となる直流はコンデンサを通りませんので、電波は同軸からコンデンサを通して出し入れします。

逆に電源は高周波を「通さない(通しにくい)」チョークコイルを通して出し入れします。高周波はコイルを通りにくいため、同軸から電源(直流)を効率的に取り出すことができます。

まぁ、こんな風に説明されるのですが、問題はコイルです。RFCとも呼ばれます。直流はスルーで高周波はストップする素子があればいいのですが、ありません。
そこで、高周波はコイルを通ると周波数によっては減衰することから、コイル(インダクタ)が使われます。

RFCとして使えそうな部品を秋月で集め、手持ちの部品も加えて、RFCのチャンプを探してみました。ネットワークアナラザでRFCを計測して、幅広い周波数で高周波を減衰する部品がチャンプです。

挑戦者紹介
A.トロイダルコイル 秋月通販No.P-06732 470uH 9A
B.インダクター 秋月通販No. P-03060 470uH 0.9A
C.RFC EPCOS chip1stop No.B82111EC27 470uH
D.マイクロインダクタ(大 650mA) 秋月通販No. P-04928 470uH
E.マイクロインダクタ(小 90mA) 秋月通販No. P-03969 470uH
F.EMI除去フィルター 秋月通販No. P-10222 0.1uF

HFローバンド(1.8～10MHz辺りまで)で効果的なRFCとして働くのはどれかな?

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