jl7gmnのblog

yahooブログから移行してきました。アマチュア無線を中心としたブログです。

2023年05月

JR-310プチレストアその21

JR-310用の第一局発用のDDS−OSC基板が出来ましたので、実機接続で確認してみました。すでにブレッドボード時に確認済みですが、基板作製後の受信機と繋いでの動作確認は初めてです。

■JR−310とのドッキングでのDDS-OSC 7MHz設定受信確認
JR-310-DDS-OSC

7MHzの受信です。全く問題はありません。

第一局発用のDDS-OSCが上手く動作してくれました。次のステップはSQ回路の基板切削です。用意していたパターンを早速切削開始しました。パターンが簡単な分切削に掛かった時間は短めです。

■BOTTOM パターン切削時間:約1時間48分
SQ-BOTTOM-PATTERN

■ドリル穴あけ時間:約12分
SQ-DRILL

■外周切削時間:4分
CIRCUMFERENCE-MILLING

■BOTTOM パターン切削後研磨実施した基板 
4回切削にしましたので、ランドが結構削れずに残っています。やはり5回ぐらいにして
不要なランドが残らない様にするのも一必要の様です。不要な後処理(不要ランドを削る作業)
が減りますから!この後不要ランドを削っています。Hi!
SQ-BOTOM-PATTERN

後処理が終わり、部品を実装しました。
■半田面です。
SQ-BOTTOM-SOLDERING

■上から
SQ-001

■横から 1
SQ-002
■横から 2
SQ-003
■横から 3
SQ-004

■横から 4
SQ-005

SQ基板の実装がおわり、各端子との線材を準備してコネクタにはんだ付けし、JR-310とDDS-OSC&FM復調回路とのドッキング調整開始です。

■各基板の配線と調整実施
SQ-AND-FMDET

最初の確認はDDS-OSC基板の中のFM復調回路です。
基板単体でSQ基板とは接続せずに電源を繋ぎます。そしてIF信号線をつなぎます。FM検波出力に単純に検波信号が出てるかの確認です。確認はオシロスコープを使います。それと、IF一段のバッファー出力も出ているか確認です。次にSSG出力を受信機のアンテナ端子に繋ぎFMの信号を入れて基板上のFM検波用455KHzIFTを調整します。このとき受信機のAFアンプに検波出力を繋いで、受信音も確認します。
FM復調回路もIFバッファー出力もブレッドボードと同じで問題はありませんでした。

SQ回路とのドッキングです。調整はSQレベルの調整のみなので、オシロスコープでノイズ検出
回路を確認します。まずまず動作はOKでした。が、ドッキングでの確認で、3つほど問題が見つかり
ました。

1つはJR-310のWIDEとNARROWの切り替えで6BM8のカソード電圧が一瞬ドロップするため、ArduinoNANOにリセットがかかるという状態が起きる状態がありました。電源電圧がドロップ(瞬断的案動作)は好ましくありません。やはり、別に安定専用電源を用意するのが正解のようです。JR-310の真空管回路でのトランジスタ供給の電圧は高圧を抵抗で分圧供給なので、これは使いたくありません。

2つ目は、1とも関係があるのですが、DC−DCコンバーターを使って6BM8のカソード電圧約10Vから+6Vを得るのですが、カソード電圧からでは、+4.5Vぐらいまでしか上げれず、それ以上の電圧にはVRで調整できない状態。このためSQ回路は動作はしてるが、初段のIFアンプでのノイズレベルが少し少くなり、かろうじてSQ設定できる状態。

3つ目というか、6BM8のカソード電圧は電源投入時点では動作しないため、真空管が動作してから電圧発生するので、動作はしてくれるが、じわじわ電圧が上がるので、好ましくない動作となっている。
根本的に6BM8のカソード電圧は使えないということです。

電源用のAC-DCコンバータ(出力プラスマイナス15V)があったと思うので、これで試してみたいと思います。だめな場合はAC-DCアダプターを1個利用したいと思います。

電源はArduinoNANA用の+5V、FM検波回路用の+6V、同じくSQ回路野+6Vです。
ArduinoNANO用の電源は+5V用レギュレーターICを使っているので、ソース源としては8V以上は必要ですね。DC-DCコンバーターでの+6Vは+8V電源入力で問題なく設定出来ることを確認済みです。+15Vでの電流容量が足りるかどうかの確認になりそうです。

だいぶ形になってきましたが、電源が根本的な問題となるとは思っていませんでした。まだまだ検討は続きます。

つづく?

JR-310プチレストアその20

JR-310のDDS-OSCとワイスFM検波回路の基板も組み上がりました。やはりOLEDの表示は確認のための表示なので、局発周波数の表示に変えました。29.1MHzも29.0MHzに修正してあります。

■OLED OSC FREQUENCY 表示 1.8MHz:7.765MHz (AUX)
1BAND

■OLED OSC FREQUENCY 表示 3.5MHz:9.455MHz
2BAND

■OLED OSC FREQUENCY 表示 7MHz:12.955MHz
3BAND

■OLED OSC FREQUENCY 表示 14MHz:19.955MHz
4BAND

■OLED OSC FREQUENCY 表示 21MHz:26.955MHz
5BAND

■OLED OSC FREQUENCY 表示 28MHz:33.955MHz
6BAND

■OLED OSC FREQUENCY 表示 28.5MHz:34.455MHz
7BAND

■OLED OSC FREQUENCY 表示 29.0MHz:34.955MHz
8BAND

■OLED OSC FREQUENCY 表示 50.0MHz:33.955MHz(RX:28.000MHz)
9BAND

■OLED OSC FREQUENCY 表示 50.5MHz:34.455MHz(RX:28.500MHz)
10BAND

■OLED OSC FREQUENCY 表示 15MHz:20.955MHz(WWV)
11BAND

FM受信は今の所29MHzを考えているので、50MHz帯FMの対応は考えていません。がふと思ったのですが、50MHzはJR-310ではSSB用のバンド設定です。50MHzのFMは51.0MHzからなのSSBとFMの切り替えと同時に局発も変わるようにすると50MHZFM受信対応はできそうです。
【SSB】
1:50.0MHz
2:50.5MHz

【FM】
1:51.0MHz
2:51.5MHz
3:52.0MHz
4:52.5MHz
5:53.0MHz
6:53.5MHz

思いついただけなのでまだスケッチ的なところと回路構想はまだですが。。。
それにしても50MHzのFMはバンドが広いですね。1と2、または 3と4 または 5と6 のどれか1つの組み合わせであれば簡単にSWポート追加でできますが、50MHzはJR-310では2バンドで1MHz幅しか受信出来ないので少し考える必要があります。3つの周波数帯を切り替える方法を考える必要がありますね。すぐに思いつくのは2つのSWポートを追加すれば、(ON,ON)、(ON,OFF)、(OFF,ON)、(OFF,OFF)の4通りがありますからこの内の3つを使えば一応はできます。
1:SW1:ON,SW2:OFF  51.0MHz と 51.5MHz
2:SW1:ON,SW2:ON    52.0MHz と 52.5MHz
3:SW1:OFF,SW2:ON  53.0MHz と 53.5MHz
4:SW1:OFF,SW2:OFF   51.0MHz と 51.5MHz (1,2,3のどれかと同じ設定にする)

SWポートを3つ用意すればどれか1つをONにするということで3バンド設定できます。
(DIP SW設定でプリセットする方法)
(予め設定したところでFM受信するようになる)
1:SW1:ON,SW2:OFF,SW3:OFF 51.0MHzと51.5MHz
2:SW1:OFF,SW2:ON,SW3:OFF 52.0MHzと52.5MHz
3:SW1:OFF,SW2:OFF,SW3:ON  53.0MHzと53.5MHz

未だ他にも考えると色々と出てくると思いますが。。。

また、局発は該当する周波数を設定するだけで出来ますが、50MHz受信の高周波アンプの帯域がSSB用なので、低い周波数は対応(50.0-50.5)してますが、FMバンド(51.0-54.0)の高い方ではかなり感度が落ちるかもしれませんね。広帯域のRFアンプに変更する必要も考えておく必要もあると思っています。

今の時点ではSSBとFMの切り替えを検出してFM受信は51.0MHzと51.5MHzとなる仕様にします。RF高周波のアンプのことは考えず、まずは検出回路をどうするかを考えてみたいと思います。その後スケッチ検討してみたいと思います。


つづく?

JR-310プチレストアその19

JR-310用のワイスFM検波と第一局発用DDS−OSC回路のパターンも最終決定してましたので、基板切削を行いました。無事にUbuntu22.04LTSで切削用のCandleアプリも設定も特に問題なくでき、起動させることが出来ています。久々の基板切削開始です。

■CAD Eagleでの主なPCB-GCODE設定
私の場合は時間がかかりますが、パターンとしてはきれいに切削できるStepサイズ0.1mmでMAXIMUMが0.5mmなので5回で切削です。
EAGLE-PCB-GCODE-SETTING-1

■スピードは遅めの120mm/minでXY方向移動設定、Z軸方向はやや遅めの100mm/minで設定しています。もう少し早くても良いのですが、基板切削時間にも影響がありますが、早く終わらせようとして、あまりにも速い速度に設定した場合は刃が折れる可能性が高くなってゆきます。時間をかける程、きれいな切削ができると思っています。
ドリルは基板厚より少し多めの設定です。ハイトパターンを使い切削台の傾き誤差の影響をなくす設定も使います。基板を置く台座の平坦さにも関係もありますので、実際のドリルの切削深さは自分のマシーンで調整確認が必要です。ドリルの刃の交換はしませんが、データ上でドリル穴径が違ったパーツパターンを使用した場合、ポジションX=0mm、Y=0mm、Z=5mmの位置に戻ります。自動でドリル刃を交換できるマシンでは有効に使用できる機能です。

EAGLE-PCB-GCODE-SETTING

■PCB-GCODEで実際にできるファイルの種類の拡張子の設定です。特に変更は必要ないのでオリジナルのまま使います。
EAGLE-PCB-GCODE-SETTING-2

■Candleアプリケーションを使用してのCNCマシーンでの切削
Candle-start

■切削中
最初はなぜかマシーンが異常動作したため、右端の基準位置から開始時にZ軸位置異なデータとなり移動時にも切削してしまいました。即マシーンを止めました。基板がもったいないので、位置を再設定し直しし、やり直しています。久々に電源が入ったせいでしょうか?2回めのスタートは問題なく切削開始しています。とても不思議ですが、仕方ありません。アース面がパターン上で切れるところが出ますが、後で錫メッキ線か半田を盛って補修で済ませる予定です。
Router-Mashining

■切削完了の基板(Bottom)ハイトパターンを使いましたので、均一の深さで切削されています。少し深めに切削すると、比較的きれいにパターンが出来上がります。研磨で銅の切削エッジを取る必要はまったくないぐらいきれいに切削出来ました。
print-board-bottom

■Bottomパターン切削時間:4時間40分
マシンの位置移動のスピード設定が比較的遅め設定と5回ステップでの切削で時間が掛かっています。
だいたい100mmX80mm基板サイズで5回ステップ設定の場合は4時間から5時間かかります。
BOTTM-FINISH-TIME

■ドリルの穴あけ時間:1時間1分
パターン切削のときも穴あけをしています。(ガイド穴として浅めに穴あけ)
パーツパターンに大きめのランド追加(パターン補強している箇所あり)すると2回穴あけとなるので、多少時間がかかります。
DRILL-FINISH-TIME

■基板を切り抜くためのアウトラインの切削時間:4分44秒
意外と早く終わります。
OUTLINE-CUTTING-FINISH-TIME

私の切削時の基準点は右端手前としています。通常は左端手前だと思いますが、これは私の都合でキーボードとパソコンを切削マシーンの右側に置いているため、右端手前基準点としたほうが、基準点に近いので見やすく、設定がとてもやり易いからです。他意はありません。右利きですので切削マシーンを左に置くほうが右手でキーボードを使えるので、実際塩梅良いです。

■基板切削終了して、パーツを半田付完了したところです。
ArduinoNANOとDDS−ICとOLED−displayはソケットを使っています。
2段のソケットの片側はJR-310のバンドSWに接続する端子郡です。該当のバンド端子をアースに落とすとDDSから設定されたバンドの局発周波数が出力されます。残りのソケットはバンドの設定状態に合わせて他の回路を切り替えたりするオプションとして使用します。回路はまだ設計してませんが想定しているのはDDS出力のローパスフィルターの切り替えがあります。ローパスが必要であれば使うということです。
parts-on-board2


■右斜め方向からの写真
455KHz−IF FETアンプ入力回路周辺
parts-on-board-diagonally-right

■横側からの写真
右側は電源供給部です。外付けでDC−DCコンバーター(JR-310の6BM8のカソード電圧10Vから6Vへ変換するDC−DCコン)が繋がります。
parts-on-board-side1

■基板への火入れ(USBで電源供給) 5Vのレギュレーターは外してあります。
ソケットの右端がグランドレベル(アース)で3番目は7MHzのバンド設定になります。確認結果、上手く動作してくれました。1発動作OKです。各バンドの設定表示とDDS出力周波数が問題無いことを確認しました。
Power-on-running
今はバンドの表示ですが、これは7MHzの局発周波数にしたほうが良いかもしれません。単に表示だけなので、変更は容易です。
OLED表示を変更する場合の情報として7MHzでは現在7.0000 ですが12.9550の表示に変更ということです。
局発の周波数変更表示をするしないは別として、JR-310の各バンドの局発周波数を記しておきます。

(ArduinoNANOのプログラム#defineで設定した情報より)
CH1_FRQ     7765000L         // EXT:1.8MHz
CH2_FRQ     9455000L         // 3.5MHz  
CH3_FRQ    12955000L         // 7.0MHz  
CH4_FRQ    19955000L         // 14.0MHz
CH5_FRQ    26955000L         // 21.0MHz
CH6_FRQ    33955000L         // 28.0MHz
CH7_FRQ    34455000L         // 28.5MHz
CH8_FRQ    35055000L         // 29.1MHz
CH9_FRQ    33955000L         // 50.0MHz 28.0MHz
CH10_FRQ   34455000L         // 50.5MHz 28.5MHz
CH11_FRQ   20955000L         // 15.0MHz WWV JJY

29.1MHzは29.0MHzで対応しますので34.955MHzに後でスケッチ変更して書き換えコンパイルします。
FM受信対応周波数が29.000MHzから29.300MHzの為です。

基板のFMワイス検波回路の動作はJR-310に繋がないと出来ません。1階で切削しています。JR−310は2階で改造しているので、後日の確認になります。スケルチ基板の切削は未だなので、ブレッドボードのスケルチ回路との接続での確認となります。休日にSQ基板を切削する予定でいます。

別途、YAESU無線の真空管式の受信機も落札してあります。TRIO(KENWOOD)の真空管受信器、そしてYAESUの真空管受信器と興味は尽きません。古い受信機を弄ることは、各回路の動作原理を紐解くことになるので、理解もでき1石2鳥です。TRIOのTX−310送信機もありますので、いずれ送信部との接続動作も確認していくことになります。まずはJR-310用の追加基板の完成を優先としたいと思います。

つづく?



JR-310プチレストアその18

JR-310のスケルチ回路を確認していて、安定動作のために入れたFETのバッファがどうもあまり思わしくないことが確認出来ました。というのはノイズアンプとしての1石のトランジスタの後にFETバッファを入れた回路出力のノイズ信号のレベル変化が少ないといった現象です。SGからキャリアを入れた時のノイズ検出トランジスタのベースの検波前の信号の変化が少ないということです。信号自体は455KHzのノイズ成分が減り約35KHz のバンドパスを通ったノイズがトランジスタがオン状態になっていた状態からキャリアが入るとノイズがなくなりトランジスタがオフ状態になるのですがFETのバッファを通すと信号レベルは増幅されていますが、455KHzのノイズ成分がキャリアでさほど減らない動作状態となってしまう事がわかりました。ゲインがあり過ぎなため、飽和してしまっているのが原因だと思われます。他にもブレッドボードを使っているので鉄板と実験回路の各端子との容量結合による信号の変化です。455KHz信号を単線で引き回しているせいもあり、単線のそばに手を近づけるとIF信号レベルが変化します。また、ボードの鉄板に触ると455KHzの信号レベルが変化する現象もみられました。これはブレッドボードの各信号線と鉄板との間の容量によるもので、回路全体が鉄板と容量結合しているからです。特にFETのハイインピーダンス入力は影響を受けやすいということと思われます。回路のアースに下の鉄板を繋いでやることで回避できそうです。455KHz信号はシールド線にすることで回避できそうです。455KHzで低い周波数で影響は無いのではと思いきや、やはり高周波です。ブレッドボードでの信号線の取り扱いは注意が必要ですね。

先ずはFETバッファを取り外して1石のトランジスタでノイズSQ回路のバンドバスそしてノイズ検波回路とシンプルな回路に戻しました。1石のトランジスタのSQの入力へ入る前に別基板の1段のIFアンプをFM復調回路と共有で使っていますので、ゲインとして十分ということでした。オシロスコープでの信号観察はとても大切です。
また、確認したこととして、FM復調するために455KHzの帯域約3KHzのフィルターのSSB用のナローモードは帯域が狭く、ノイズ信号成分が少ない為、使えません。WIDE時のみ正常に動作します。

バッファー削除の修正したSQ回路図です。
SQ-improve-circuit

やはり動作時の信号(ノイズ)を波形で確認してみて必要以上のバッファーは入れる必要がないということでした。

切削前のオシロスコープでの信号(ノイズ)確認でわかって良かったということです。
最終パターン修正したPCBボトムパターンです。SQ入力455KHzIF信号線、+6V電源、FM復調信号入力は片側に引き出し揃えました。6MB8のAFアンプ入力(元ANL出力接続)へつなぐSQ AF信号出力は横になりました。

SQ-improve-may21

このJR-310は高周波増幅回路が同調式のため、FM復調する場合はAMモードで同調を取る必要があります。ノイズ最大、または受信信号最大に合わせるという手間が必要です。ノイズが最大となる状態で正常に動作します。

オシロスコープとSGを使って確認した後は、実機FT-2000DでFMのナロー出力、ワイド出力をダミーロードを繋ぎ、それぞれFM復調と強入力時のSQ動作、微弱電波時のSQ動作を確認しました。ワイス復調回路に使った1-2,2-3間の巻き数比が異なるラジオ用のIFTでも、問題なくきれいにワイス検波回路でFM復調出来ています。

2枚のボードを切削しなければなりません。最初は局発OSCのArduinoNANOとワイス復調基板から行い先ずは全バンド受信用としてバンドSWへ接続し組み込みし、次にSQ回路基板を切削し組み込むという流れで考えています。各基板は2段重ねで組み込んで行く予定です。

つづく?

JR-310プチレストアその17

JR-310のFM復調回路追加にSQ回路を付けましたが、今ひとつ半固定抵抗の設定位置が極端にエッジでとてもレベルの設定がクリチカルなため、少し改良を行いました。年代が2000年頃のアナログ回路方式の旧FMトランシーバーの回路図を確認していて、同じようなSQ回路がありましたので、真似て応用してみました。結果、半固定の設定位置がセンターでSQの設定が楽にできるようになりました。さすがメーカーの回路です。外付けのSQボリュームに対応するように回路も修正追加しました。

■ノイズの整流回路の修正と外付けSQボリュームとSQレベル設定半固定VR修正
SQ-CIRCUIT-RENEWAL

■SQ回路修正のボトムパターン
SQ-RENEWAL-BOTTM-PATTERN

SQの設定が、シグナルストレングス1以下のキャリア受信の(メータで受信し始めのレベル)ときでもノイズでSQが効いている状態から、SQが開くSQレベルの設定ができました。

ワイス検波回路とSQ回路のそれぞれのパターンは同じサイズの基板2枚の2階建てで、JR-310に組み込みたいと思います。空きスペースが結構シャーシ上部もありますから、取り付けは問題無いと思います。

Linux(Ubuntu22.04LTS)での切削アプリCandleは旧Ubuntu18.04LTSのアプリがフォルダに残っていますので、起動ファイルをUbuntu22.04LTS上のデスクトップにコピーして、プロパティ設定で実行ファイルにすることで、アイコンクを右クリックでプログラムとして実行で起動させることが出来ました。

Ubuntu22-04-LTS-Candle


思うより簡単に起動させることが出来ましたので、今週末あたり、出来ている各パターンをCandleで切削作製開始したいと思います。

つづく?
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