JE3PRM のblog

通常のWebの http://www3.kcn.ne.jp/~takishin/je3prm/jpn.html で私のシステムを紹介してきましたが、日々の変更などを反映するのに手間がかかるので、Blogの中でいろいろ発信して行きます。 上記のWeb(最終作成 2016/11/22)をベースにしますので、参照ください。

HPSDRのプリディストーションの試行を進める上で、多少ちゃんとしたモニタを設備する必要を感じた。 今までは、自作の機器をテストするのに、すぐ横にあるSDRやトランシーバを適当に使っていた。例えば、これでIMD(Inter-Modulation Distortion)を検討する場合、-30dBをー40dBに改善などのテストなら問題はなかった。 しかしー50dBを超えたところて検討しようとすると、出所不明なノイズが邪魔してくる。 そこで前回のHPSDRのプリディストーションと同様の検出コイルとアッテネータを作り、手持ちのSDRplayとプログラムとしてSDRconsole を使って、送信波形モニタとしてまとめた。  もちろんしっかりしたスペクトラムアナライザとアッテネータがあれば、その必要がないのだが、そこは必要最小限の環境の中でのトライに徹したい。 
picupHPSDRの検出器と同様に制作したが、今度は周波数特性やSWRを気にして作った。 コアとしてT44#6を使い、8ターンのコイルを5D2Vの芯線に通した。 これで50MHzまでSWRに影響はなかった。 注意としては5D2Vの芯線絶縁のままではT44の穴に通らないため、これをむき、改めてビニルテープなどでの絶縁が必要となる。 ここでは100W50Ωなら100V程がかかるので注意が必要である。 このコイル出力を50Ωで終端して、送信機出力検出レベルを測定したところ、7MHzでー25dB、28MHzでー20dBであった。 これをSDRに入力するため、アッテネータをSDRplayの箱に写真のように入れ、スイッチできりかえるようにした。 SDRplay

アッテネータはπ型とし、適当な値(ネットでここ  今回ー40dB)で60dB以上が見えるようにした。 ちなみに市販のトランシーバのSメータの 9 はほぼー70dBm でありこれを目安とする。

この準備後、再びHPSDRのプリディストーションのテストを行った。 前回の記述のようにIN2のレベル表示が緑になるように設定し、IMDをこのSDRplayを使って確認した。 これが下図であるが、プリディストーションなしではツートーンでのIMDがー20dB程度が、-55dBほどに改善された。
ちなみに、比較としてKenwood TS-480HXのIMDを見てみたが、-45dB程度であり、これを上回った。 この50Wリニアは 100円程度のFETを2本使ったもので、認証は受けたもののIMDの悪さから、実際に使うのはまれであったが、
 このシステムでなら文句なく使える。

IMD

 Redpitaya でHPSDRの実験をするため、下図のようなバラックセットを作った。
test_stand

Redpitaya自身相当な発熱なので、上にファンを付けた。 そこに図のように1Wアンプ、50Wアンプ、その出力に検出コイルとアッテネータを付けて実験をした。
system送受の切り替えの信号はRedpitayaのコネクタE1に出ているが、SDRのプログラムの設定等によって変わる。 今回はHermsのH/Wをシミレーションの設定で、③ピンに送信時3Vが出力される。

アンプ、検出器、アッテネータなどは これに関するネット上の情報で色々な手段で手に入れる事ができるようだが、興味があるので、すべて手作りとした。 検出器とアッテネータは、下図のような構造と回路とした。
att_det
 5D2V同軸ケーブルの芯線にフェライトコアに4ターンほど巻いたコイルを差し込み、検出器とした。 このフェライトコアはいわゆるパッチンコアの中身を接着剤で円筒にした。 50Ωで終端して測ったところ、7MHzで -20dBほどの出力レベルとなった。 プリディストーション機能を有効にするには、RX2入力にー18bBmが最適ということで、100W程度ならー80bBほどの減衰が必要であり、可変のアッテネータが必須である。 そこで当初は、π型のアッテネータを並べて切り替えようと思ったのだが、最適値を見つけるのが非常に面倒で、安直に回路図のように10K、10回転のポテンショメータで分圧する事にした。 Redpitayaの入力のインピーダンスは1MΩと高いので、これでうまく機能し、簡単に調整できた。 この最適値の見極めは、送信時にスペクトラム画面の下に 赤、黄、緑のバー表示が現れ、これを利用できる。 またRX2の信号が画面表示される。 私は7MHz専用でこのシステムを使うので、これで問題ないと思う。




HPSDRの大きな魅力は プリディストーションといわれる機能を使って、リニアアンプの歪を補正し、いわゆるきれいな信号を発射できる事にある。 理屈はかなり難しい。 これの理解と最適なセッティングにトライしようと思うが、その前に安直に、適当にやってみた。 Redpitayaの出力は公証10mW(50Ω負荷)だが、実際には数mWだった。 そこで1W程度まで増幅するアンプを作り(後述予定)以前つくった50Wリニアに接続して実験した。 リニアの出力に検出器とアッテネータ(双方自作--後述予定)を入れこれをRX2に入れる。  IMD_no_pure50WリニアのIMDは、プリディストーションなしでは左図のように-20dBにも達しない程度になっている。 通常はー35dB程度になるようバイアスを設定するのだが、今回は、わざと歪を多めにして実験した。 これを実際のQSOに使ったらかなりサイドが広がり、迷惑をかけると思われる。 この状態でプリディストーション機能を動作させると、
図のように、一気にIMD_pure-45dB以上となり、驚いた。
(図のスペクトラムは 隣の別のSDRで入力等に厳密な接続をしていないのでー110dB近辺はノイズ)

特にリニアアンプ出力の検出レベルの最適値(-18dBm)になっておらない適当な状態(-40dBm)でこの効果なので、じっくりとBestを狙って行こうと考えている。 

これに関する操作は図の矢印のように①Setupの Desable Pure Signalのチェックを外し、②メインメニューのLinearityから③ Iwo-Ione ボタンを押すと機能する。 出力レベル設定は Two Tone  の設定。  また今回のPowerSDRのバージョンを最新 V3.4.7にしたら ④PS-Aというボタンがついた。 これをONし、適当な音声を入れればプリディストーション機能が自動的に動作するようだ。 いずれにせよ、詳細な資料を丹念に見てみようと思う。
pure_set

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