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2018年6月30日 (土曜日)

KiCadでプリント基板

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最近はOPantennaの実験&テストばかりしています。作っては計測して、実際にテストして・・・の繰り返し。

行きつ戻りつ、段々煮詰まって回路も定数も「これしかない」って感じになってきました。同じ高さに上げたフルサイズバーチカルよりは劣りますが、モービルホイップなんかより良く聴こえます。

苦労して、定数を煮詰めたハイインピーダンスのハイバスフィルター回路をフロントエンドに入れたので、中波帯が程よく押さえ込まれて広帯域のSDRでも普通に使えるようになりました。

外径22mmのパイプに仕込むため、基板の幅は20mm程度にする必要があります。別に幅広でも良いのですが、細身の方がカッコイイでしょ 。でも、2.54mmピッチの普通の基板だと幅が6~7穴しかありませんので、ユニバーサル基板にチップ部品とか、小型の抵抗などを詰め込んでました。

チップ部品で作ってみたいなぁ~と思っていたのですが、やはり基板がネックです。


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2018年6月21日 (木曜日)

ハイインピーダンス回路とBB

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ブレットボードは簡単な実験にとても便利ですが、その構造上、どうしても隣のラインと浮遊容量が発生してしまいます。

凹型の金具がならんで、部品の足を挟む構造ですから、致し方ありません。測ってみると約3pF、一つ飛ばしても0.7pFの容量があるようです。

つまり、2.54mmピッチで隣り合わせで10pFのつもりが、実際は10+3=13pFになっているし、コンデンサを入れたつもりはなくても、隣同士では常に3pFのパスコンが入っていることになります。

と大げさに書きましたが、短波帯の回路ではそれほど気にする必要はないなーと思っていました。
ところがOPantennaの実験で10kΩのハイインピーダンス回路、ハイパスフィルターを実験して、シミュレーションとは全く違った結果になったので、暫く悩みました。

入出力のインピーダンスが50Ωの普通(?)の場合は、結構シミュレーター通りに再現するんですが、今回はグラフの形自体が異なるような「全然駄目駄目」状態でした。

グラウンド不足かと思って、ブレットボードの下にブリキ板を敷いて、アースしてみても・・・・駄目でした。ブレットボードとは一点アースだったからかな?

フィルターはコイルとともかく、コンデンサの値を細かく取り替えてみて、特性を煮詰めていくので、毎回ハンダ付け、取り外しでは調整にくくて・・・

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2018年6月14日 (木曜日)

BCB(中波放送阻止フィルタ)を作ってみた

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試作したOPantennaをテストしています。中波~20メガあたりまで、大きさからは想像できないほど高感度なんですが、ブロートバンドで高感度ということは、全帯域で出力レベルが高いということです。
ですから、広帯域フロントエンドのSDRや、短波ラジオにはちょっと辛いのが難点。特に中波が半端ありません。
僕の場合、FENの送信タワーが見えそうな距離ですし、TBSの送信所も見通し距離です。
7851にOPantennaを接続すると、954kHzのTBSがS9+55dB、しかも-21dBのATT入れてです。つまりS9+76dB程度で受信できます。
手持ちのDEGEN DE1103の外部アンテナ端子に接続すると、ローバンドでは至るところで中波放送のカブリが確認できます。
中波が強すぎてDE1103のフロントエンドが飽和しちゃってます。アッテネータという手もありますが、頑張って増幅したのを全部弱くしちゃうのはもったいないので、不要な中波帯を削除(いや、弱くする・・・です)すべく簡単なハイパスフィルターを作ってみました。
以前11素子のゴツイ奴を作りましたが、今回は3素子のお手軽版。中波のかぶりが消えればいいだけの簡単なヤツ・・が設計コンセプト。
バタワースなので、部品も10%誤差程度のものでもそんなに特性がズレないと思います。コイルもマイクロインダクタで済ませてます。

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3素子では160mは犠牲にしないと中波は阻止できません。でも3.5メガのロスは0.25dBとマズマズだと思います。特性も綺麗です。

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2018年6月10日 (日曜日)

Bias Teeの製作

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Bias Tee(バイアス・ティー)とは、1本の同軸に直流を混ぜたり、分離したりする装置のことです。
つまり、一本の同軸で、電波に加えてDCも流して、アンテナ直下のプリアンプ等に電源「も」供給したりする場合に、無線機側で一個、アンテナ側で一個の合計2個使います。バイアスティーの間を接続する同軸は、普通の同軸で使えます。

OPantennaには電源が必要なので、バイアス・ティーを使って電源を供給しています。
新たに電線を這わせることなく、アンテナの給電点等にDCも送れる便利な装置です。

バイアス・ティーの回路は簡単で、電波(高周波)だけ流れるコンデンサーと、DC(直流)だけ流れるチョークコイルを組み合わせます。同軸のin側とout側、それにDCのinもしくはoutがTの文字の形に接続されることからバイアスTと呼ばれるようです。

回路は無線機側とアンテナ側で共通です。
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2018年6月 9日 (土曜日)

新OPantenna 試作品完成

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改良がほぼ落ち着き、ケースに入れた試作品が完成しました。試作品は三種類です。
160mを意識したスペシャル版、3.5以上のHF帯をカバーする標準品、利得が少ないけど、ノイズの少なさでは抜群の基準品です。
標準品と基準品は上二つで13cmと同じサイズ。スペシャル版は21とちょっと長くなりましたが、160mから短波帯全体をカバーするアンテナとすれば、十分短いです。
一番下は比較対象のハンディ機用のラバーアンテナとミラクルチューナー。この組み合わせで1.8メガ430までSWR3以下に調整できます。
同調させれば結構聴こえますので、適当なロングワイヤーよりも使える感じですが、毎回ホイップの根元で手動チューニングが必要なので、屋根の上に上げるアンテナではありません。

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2018年6月 7日 (木曜日)

OPantenna ADA4857版 Ver.7&HPF

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OPantenna ADA4857版 Ver.7は利得の周波数特性を少しいじれるようになりましたので、HPFと組み合わせて、アンテナ全体の周波数特性が良くなるように調整してみました。
利得を取れるようになると、今までの馬なりとは違って、帯域無いに変なピークができないようにしようと思います。そりゃ平坦な周波数特性が綺麗だし、使いやすいですよね。
と思って頑張ると、今までの積み重ねた「馬なりで利得至上主義」とはかなり方向性が異なって、定数を全体的に見直すことになってしまいました。
もっとも、部品は少ないですが、結構な数を試行錯誤が必要です。
半徹夜で作業して、誤って4857を一個飛ばしてしまいましたが、今のところこんな感じの周波数特性になりました。
水色線は定数の調整による変化、一番下の赤は定数を決めた実験用小プローブでの特性。上の赤はプローブの大型化で感度を上げた状態です。
-18dBを超える辺りでフルサイズのバーチカルとほぼ同程度のS/NでDXが見えます(デジタルモードで計測)。

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2018年6月 4日 (月曜日)

OPantenna ADA4857版 Ver.7

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Ver6では利得を追求して、利得に関しては十分なレベルになりましたが、中波帯では利得がありすぎる結果となりました。
また、平均的に利得が高いため、フロントエンドが弱い短波ラジオやSDRでは使えないアンテナになってしまいました。
Ver7では、利得を抑え気味にして、幅広い機種の受信機に対応できるようにしました。
また、中波帯の利得を抑えて、短波帯の利得を確保するようにしました。
その対価として160mでの実用感度が下がっています。160mは春~秋までは殆ど運用しないので半年程度はアンテナが無くてもいいかな?と思っています。

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