カテゴリー「アンテナ(アパマンハム)」の343件の記事

2018年5月12日 (土曜日)

ハイインピーダンス回路のHPF

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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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2018年5月 8日 (火曜日)

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。

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・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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2018年5月 6日 (日曜日)

ADA4857デビュー

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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。
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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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2018年5月 5日 (土曜日)

OPantennaの測定装置とRFCの測定

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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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2018年4月30日 (月曜日)

OPantennaの改良 その2

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OPantennaはチップだけではなく、回路的にも見直ししています。写真は試した回路の中でもまぁまぁ・・・使えるかも?の4枚。

プレットボードで実験できるのでラクチンですが、結構ネチッコク実験しないと実験にはならないことも多く、結構大変です。
高速OPampなので、ギガヘルツで発振(?)していたり・・・。

左端はADA4817×3のVフォロア回路2を4817で加算したもの。コンバイナーをオペアンプにさせました。
シミュレーター通りに動作しましたが、オペアンプの加算ってミキサーそのものですよね。こういう高速のオペアンプ使えば、コイル無しのミキサー、簡単に作れますね。

2本のプローブで感度も2倍・・・という皮算用でしたが、近くに金属があると、その影響を受けて感度が大幅に低下する・・・というOPantennaの大原則が優位で、2パラ化の恩恵は相互影響により消えてしまい、1本より感度が悪い・・・という結果でした。

左から二番目はADA4857のチップテスト。ADA4817より安価で似た性能を持っているので、コストダウンできるか試してみましたが・・・・・
確かに動作はしますが、混変調に弱くて4817に比べて、低いレベルで飽和しちゃいます。データシートで歪み特性が4817より少し悪いことは判っていましたが、これほど差があるとは!
どうやら、僕はいつのまにかADA4817の限界までコキ使っているようです。


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2018年4月29日 (日曜日)

OPantennaの改良

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OPantennaの改良をしていますが、なかなかオリジナルをこえるものになりません。
ADA4817を超えるチップが開発されていないのか、僕が見つけられないのか、いづれにしてもチップの使い方としては例外だと思うので、アンテナにピッタリ♪なオペアンプは見つかりません。

OPantennaは利得を持たせることが可能ですが、利得を上げすぎると中波放送のカブリと混変調でメロメロになります。
それこそオペアンプのフィルターで中波帯はある程度カットというか、相対的にレベルを下げることはできますが、上手にカットすることは難しいです。

そこで方向性を変えて、小さいプローブに増幅回路の組み合わせから、プローブを大きく、オペアンプはボルテージフォロアの利得ゼロのS/N重視のアプローチにしてみました。

また、せっかくオペアンプを使っているので、複数のオペアンプを組み合わせて、OPantennaを加算・減算してみることにしました。写真のADA4817ボルテージフォロアで中波放送局で混変調が起きるギリギリ手前まで大きなプロープを取り付けた試作品。
上と下は金属のプローブの長さが3cm異なりますが、長い方だと3-10Nhzで約3dB程度長い方が感度が良くなります。
もちろん、中波帯の感度もあがりますので、混変調に注意が必要です。

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2018年4月22日 (日曜日)

OPantennaの性能確認

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先日完成したポータブル版の感度がどうも今一つ。回路は同じなんですけど、配線間違えたかなぁ・・・。
という状態で、感覚ではなくまずはデータで確認してみました。

アンテナが小さいので、ペンキ缶の中に入れて、APB-3のネットワークアナライザの出力をペンキ缶へ、OPantennaの出力をアッテネータ経由でネットワークアナライザの入力に接続して計測しました。

絶対値は判りませんが、基準となるアンテナとの差は一目瞭然です。

ボルテージフォロアの場合をOPantennaの基準としていますが、やはりポータブル版は全体的に悪いですね。やっぱりな~~~
モービルに取り付けてワッチしても、ちょっと悪いなぁ~~って感じでした。

以前製作したオリジナル版は苦労しただけあって、いい感じの周波数特性がでています。年月かけてチューニングした結果だと思います。

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2018年4月14日 (土曜日)

miniホイップのオペアンプ版のプローブについて

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mini-Whipでは、ハイインピーダンスにして微小な電圧を検出する部分をプロープと呼んでいます。プローブは良導体であれば形状などは特に決まっていないようです。

mini Whipの場合は、本体回路の上の生基板の銅箔をそのままプロープにしています。薄い銅板で、面積は切手4枚程度だと思います。

プローブは電波を捕らえる重要な部分ですから、本当に銅板がいいのか、確認してみることにしました。参加したのは写真の4種類。左から

1. 3mmΦアルミ棒
2. ハンディ用50/144/430 トリプルバンドホイップ
3.切手3枚分程度の銅板
4. 3の二倍の面積の銅板+10D同軸の芯線

APB3のネットワークアナライザを使って、金属缶の中に試験アンテナを吊るてし、静電結合させる方法で計測してみました。M型コネクタはBNC-Pに変換しています。

さて、どのプローブが一番感度が良いのかな?

個人的にはバンドは違えど、広帯域な特性を持っているハンディ用のトリプルバンドホイップじゃないかと予想していました。
そこでトリプルバンドホイップを基準にしてデータを取りました。

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2018年4月13日 (金曜日)

miniホイップのオペアンプ版の入力インピーダンスと感度

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高いインピーダンスで電圧の変化のみで電波を受信するのがminiWhipの原理なので、入力インピーダンスが低くなると、当然ながら普通のアンテナみたいに、長い(大きい)プローブ(エレメント)が必要になる・・・ハズです。

つまり、miniWhipの入力インピーダンスを下げると、アッテネーター的に使えるのです。これは以前に実験済。但し、周波数特性的に、アッテネーター的に働くのは低い周波数で、高い周波数は入力インピーダンスが低くなっても、それほど感度は低下しません。

そこで入力バイアス抵抗をボリュームに置き換えて、アッテネーター代わりになるようにしてみるのが今回の実験です。
前の記事のように、モノはできあがりましたので、早速データを取ったのが冒頭の図です。

APB-3のネットアナ機能で、mini-Whipのプローブは静電結合(ブリキ缶の中にプロープを吊るす)させて計測しました。
絶対値はいい加減ですが、バイアス抵抗値の変化による感度の変化は相対的に見て取れます。

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2018年4月 8日 (日曜日)

miniホイップのオペアンプ版アンテナの金属ケース版

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miniホイップのオペアンプ版アンテナの入力部は1MΩ~数十kΩのハイインピーダンス回路ですから、基板の状態でも近隣の電波を受信してしまいます。

今回製作した基板は金属ケースに収納するため、コネクタはアンテナ側も色々と接続しやすいBNCにすることにしました。もちろん、インピーダンスは整合しませんが、ハンディ用のホイップ等を装着できる利便性優先です。

基板には当然ながらプローブは付いていませんが、テストで通電してみると、954kHzのTBSが9+20dBで聴こえました。アンテナとなる部分は基板上のアンテナ端子~オペアンプの入力端子、及びそこに接続する周辺回路ですが、基板が小さいので、アンテナになりそうな配線の総長は10cmもありません。

そうです。基板だけでも、基板の配線でも受信しちゃうのです。ということは、接続したプローブの差以外にも、基板の違い(配線方法?)でも受信状態が変わることになります。

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