モニター受信機2号機できました

モニター受信機(初号機)は気合を入れたのですが、なんせ初号機。作ってみると「あーすりゃ良かった。こーすりゃぁ良くなるのでは?」みたいな感じになっちゃいます。
そりゃ、初号機から「全く不満がない」ような完成度なら別ですが・・・・まぁ、そういことは殆どありませんよね・・・・。

そんなわけで２号機です。

初号機からの変更点

1.水晶発振器は一般的な5V品を使う
2.DBMは発振器の出力（DBMのLoレベル）に合わせて選ぶ（レベル合わせの省略）
3.ローパスフィルターは160kHzカットオフの１段で減衰特性よりもインピーダンス整合重視
4.AF段はS/N 100dBのアンプ回路を採用
5.発振器とAF増幅は電源別の２電源として低雑音電源を簡便に実現

ははは。ちょっとじゃなくて、ほぼ作り直しです。なんというか、初号機が想像以上にモニター受信機として使い物になるので、欲が出た・・・・というのが正解です。

僕の気合の入り具合は、レタリングされていることでもお分かりでしょう

このケースの塗装は表面が平面でなく、かなり凹凸がありますので、転写タイプのシールを使ってレタリングしました。

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モニター受信機のセットアップ

現用のモニター受信機IC-7000と今回製作したDCモニター受信機のコンビショット。シャックの棚の一角がモニターコーナーです。
IC-7000とヘッドホンのジャックを差し替えて聞き較べすることができます。

周波数がハンパですが、これは今回使った低位相雑音発振器の周波数がハンパだから・・・です。

DC受信機は単純な原理ですから、ローカル発振器の信号のピューリティーで結果が違うのではないかと思って、今回はNDKの低位相雑音の発振器を奮発しました。
この発振器の位相雑音特性は優秀で、デジタルオーディオのクロックに使ってみて、ルビジウム発振器とほぼ同じ程度であることが良く分かっています。

このシリーズの発振器はアマチュア無線のバンド内の発振周波数が少なく、また周波数が無線用としてはハンパですが、まぁ、モニター用ですから無線機が送信できるアマチュアバンド内で発振するならハンパな周波数でも問題ありません。
そりゃぁ、キリが良い周波数がいいのですけど、ないものはしかたありません。今回は用意された周波数の中から、アマチュアバンド内で一番低い周波数を選びました。

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モニター受信機、動作しました

何回も減衰値を計算していたDBMのLoレベルですが、発振器のデータシートを良く見たら0.8Vp-pでした(笑)。矩形波ですから0.4Vrmsで+5dBmですね。

今回利用するDBMのADE-1はLo入力レベルが+7dBmですから、発振器の出力レベルは少し足らないけど許容範囲内。レベル合わせ的にはアッテネーターもアンプも不要ってことでラッキーでした。
TCXOの出力とDBMのLo入力を0.01uFでカップリングして終了。

オーディオ増幅段はOPA2134を使ったA47タイプのヘッドホンアンプ回路で、増幅率を変えています。オーディオ増幅段では周波数特性は持たせず、フラットな周波数特性のヘッドホンドライブ用の増幅回路です。今回は増幅率は約100倍にしてあります。

僕の環境ではモニター用として、それなりの音量でヘッドホンを鳴らすことができました。結局、完成した回路は以前の記事で紹介した回路とはかなり違ってしまいました。
製作中のテストで、DBMへのLoレベルが低いと変換損失が増える現象とか、色々と得難い経験することができました。

受信機として動作するようになったので、早速ダミーロード送信で自分の送信波をモニターしてみました。
音声のピークで少し歪みます。入力レベルを下げると収まるので入力レベルが高すぎるのかな?それとも低周波増幅段に問題があるのか切り分けできていません。

歪まないレベルでモニターしている限りでは素晴らしい音質でモニターできます。一回電波になっているとは思えない音で、音の表情が実に良く聞き分けられるので、マイクや機材の設定が楽にできそうです。
いゃぁ～、作ってヨカッタ

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思わぬ落とし穴が

昨日の記事で発振器のレベルをDBMに合わせるアッテネーターのことを書きましたが、またまた間違えていました。Vp-pからdBmに変換する時に正弦波と矩形波は計算式が違うのですね。
知りませんでした・・・・。よ～～～く考えれば波形の形が違いますから同じ振幅でも電圧に分布するエネルギーが違うのは理解できるような・・・・。

正弦波
Ｖｒｍｓ＝Ｖｐ－ｐ/2√2

で

矩形波
Ｖｒｍｓ＝Ｖｐ－ｐ/2

ということで、正弦波の赤字のところが違います。当然ながら同じVp-pでも結果が違ってきます。昨日紹介した変換表は正弦波用みたいです。
正弦波でも矩形波でもどんな波形でもVrmsは共通に表現できるようなので、Vrmsを基準としてTCXOの矩形波の条件を表すと・・・

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モニター受信機のDBMとLoレベル

DCモニター受信機、DBMのLoのレベルを合わせ忘れました。HYDさんは高レベル入力のDBMを使っていらっしゃるけど、僕のは普通のDBMです。実装を色々と考えていてDBMも変更することにしました。
当初受信機はユニバーサル基板で作ろうと思ったのですが、高周波ですからランド基板で作ることにしました。

そうするとCANタイプのDBMはピンが飛び出ているので、横倒しか逆さまに取り付けることになります。DBMは最初ミニサーキットのADE-1を入手したのですが、ユニバーサル基板だとCANタイプの方がいいなと思ってCANタイプのDBMも購入したのですが・・・・。

サンハヤトのICB-86基板をカットして表面実装用のADE-1を載せた方がランド基板では上手く行きます。早速ICB-86をカットしてADE-1を載せてみました。ユニバーサル基板で表・裏って見ていると勘違いしちゃうんですよね。

ADE-1のLoの入力レベルは+7dBm程度、今回使う発振器の出力は3.3VのCMOSレベルですからアッテネーターが必要になりそうです。
ADE-1のLoは+7dBm=5mW=1.4Vppなので、発振器は3.3Vppだから+14dBmなので4～6dB程度のアッテネーターってことになりそうですが・・・・

発振器の出力レベルは測っていないので、基板に発振器を組んで50Ωで終端してオシロで測ってからアッテネーターを考えることにします。今回はdBmとVppの変換表で計算してみました。

モニター受信機の予備実験 2

実験してから回路考えてはイカンと思うのですけど、キットを開発した癖で部品数を減らす癖がついてしまったようです。
というよりもシンプルな回路で部品点数を減らす作り方かな?

でも減らした部品のお金以上に高い部品使うのですけど・・・趣味ですからね。気に入ったものを使えばいいわけですね。

反転増幅×2で波形は元に戻るし、別に反転したママでも出てくる音は変わらないのですが、どうも気分が良くないです。
そこで1段目を非反転増幅回路にして2段目は念のためのボルテージフォロワーにして、出力のカップリングコンデンサーの容量を220uFとしました。
これで抵抗が2本減、音が通る部品が減ったので元の音に近くなるのを期待してます。部品が減ったのでブレットボードでもスッキリ。

ボルテージフォロワーで動作するオペアンプが必要になりますが、普通のオペアンプは問題なく使えるはず。

このモニター受信機の電源は、回り込みなどを考慮して乾電池にするつもり。電池は内蔵させるので小型の006Pにしたいところですが、ちょっと力不足、恐らくすぐに電池を交換することになりそう。

オペアンプは音を考えると両電源ですが、秋月の+6V → ±15VのDCDCを使えば単三4本でできます。
ヘッドホン駆動ですから単三なら容量も十分でしょう。オペアンプの両電源は秋月のDCDCで解決しますが、今回用意したTCXOは3.3V品なんです。オペアンプとは別に3.3Vを作る必要があります。

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モニター受信機の予備実験 １

モニター受信機のAF段をブレットボードで作ってみました。２回路入りオペアンプを使った簡単な回路です。確認したいのは、基本的な周波数特性と高域カットのフィルター効果とゲインです。

オペアンプは手持ちのNJM4580DDを使っています。今回はテストなので壊しても惜しくないオペアンプを選びました。
オペアンプは±15Vの両電源で使います。今回は実験用電源から供給しますが、製作時は秋月のDCDCで乾電池（単三×4本  6V）から両電源を供給する予定です。

部品も全部手持ちを使っています。その関係でカップリングコンデンサーはミューズの33μFです。ヘッドホンをドライブするので、出力のカップリングコンデンサーはもっと容量が欲しいな。

写真左上から入力、左下から出力です。単純な低周波増幅なので、一発で動作しました。実機の抵抗は何を使おうかなぁ・・・。タクマンのRAYにするかな？
PRPが手に入ったらPRPにしましょう。PRPは真っ赤なので綺麗で好きなんです。それにPRPは抵抗値がカラーコードではなく数字で表記されているので作る時に間違えません。

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モニター受信機

ハッとするような変調で送信するためには、送信系統を見直すことはもちろんですが、発声という基本のキを見落とす方が多いようです。

この人は良い音だなぁ・・・と思っている方とアイボールすると、良い発声だなぁ・・・と思うことが多いのです。良い声ではありませんよ。良い発声です。

いづれにしても、自分の送信した変調をモニターするのが基本。僕はモニターする場合に二つのことに気をつけています。
１つめは自分の送信した音声を最良の状態でモニターすること、文字通りモニターするわけです。
二つ目は相手が受信しているであろう環境での聞こえ方を知るということです。

自分では3kHzのワイドフィルターでモニターして「ん～～～いい低音」と悦に入っていても、相手局が2.4kHzのフィルターで受信してると、いい低音なんて全部カットされて聞こえません。
自分でモニターする時は3.2kHz(0-3200Hz)フィルターで調整して、2.4(300Hz-2700Hz)、2.6(200Hz-2800Hz)kHzのフィルターでもモニターして、どの帯域でも良い音で聞こえるように調整してから再度3種類のフィルターでモニターして確認、そして再度調整・・・・を延々と繰り返します。

こんなことをしていると、モニターしている無線機によって自分の変調がだいぶ違って聞こえることに気がつきます。
ICOMのDSP機でフィルター幅などの設定が同一でも受信音が変わります。無線機が違えば受信回路も違うし、受信音が違うのは当然のことなんですが、どこかに音質の基準をおかないと、調整してもどこに向かってなにをどう調整しているのかワケがわからなくなってしまいます。
つまり明確な基準が欲しいのです。

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同軸切換器を使ったモニター方法

  無線の場合、モニターと言えば自分の送信信号をヘッドホンで聞くことを指しますが、送信信号をどの時点でモニターしているのか?で結果が大きく違います。

僕はSSBの場合、交信相手のトランシーバーのAF出力で「いい感じで聞こえる」ことが大切ではないかと思っています。
無線は独り言ではなく、相手局とのコミュニケーションですから、相手局が聞きやすいことが大前提、したがって相手と同じ状態でモニターできれば一番です。

僕は運用(送信)する無線機Aとは別にモニター専用(受信専用)の無線機Bを用意して、モニターしています。現在はA無線機はIC-7800、B無線機はIC-7000を組み合わせています。

A/B無線機は2回路の同軸切換器経由でダミーロードに接続しています。モニターするときには同軸切換器をA無線機に切り替えて、A無線機で送信します。 同時にB無線機の周波数をA無線機と同じにして受信します。この方法だとA無線機の出力が同軸切換器のアイソレーション分減衰してB無線機に入ります。

上の図のような状態でIC7800でダミーロードに送信し、IC7000に接続したヘッドホンでモニターしています。この方法では交信中の送信音はモニターできませんが、特に不自由は感じていません。

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スイープジェネレーター代用品

機材の周波数特性を大まかに見る場合はノイズジェネレーターを使っています。でも厳密に周波数特性を比較する場合は、ノイズジェネレーターでは誤差が大きいので正弦波をスイープさせて調べます。

efuさんのWGがあればPCとサウンドデバイスがスイープジェネレーターに早変わりします。また、最近ではスイープサウンドがあちこちにアップされているので、ダウンロードして適当な再生装置で再生しても良いと思います。

ってことで、僕もデジタルミュージックプレーヤーを購入してスイープサウンドを入れて再生紙して、スイープジェネレーター代用品にしてみました。

僕は携帯の音楽プレーヤーを使っているので、安いけどメーカー品ってことでTranscendのMP330(4GB)を購入しました。
ポイントは2点、WAVファイルの再生ができることと、再生するファイル名がディスプレイ表示できることです。
ヘッドホンは接続しないので耳で聞くことはできませんからね。

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