2017年5月30日火曜日

BitX40 added DDS VFO

 BitXトランシーバーは世界中でベストセラーとなっているQRP SSBトランシーバーのようだ。ネット検索やYou Tubeでも多くがヒットする。もともとは20m(14MHz)のようであるが40mやマルチバンドへの改造も見けられる。Hendrick QRP-kits(現在Pasific Antennaという名前に変わっている)で今も販売されている。QRPerの方々には周知のことと思う。たまたまebayを見ていたらBitXの基板や部品が販売されており、40m対応基板もあった。そこで当然ポッチした。非常に格安であった。基板はVer3Bタイプである。
 最近ではVer4でチップ部品を使った完成基板が販売されている。これを購入すれば簡単にSSBトランシーバーが出来る。作ることが楽しいのであえて基板購入とした。
Front
暫く多忙で手付かずであったが、やっと製作にかかれた。どうせ作るのなら自分が作成したDDSVFOを組み合わせるのが良かろうとスタート。
 回路図等はNETで入手できると思うので省略している。製作過程で何箇所か改良する必要があったので、その内容を中心に書いている。

【回路の特徴】
 回路を見てみると非常に特徴のある回路だ。多くのキットがSA602,SA612といったICを多用しているのに比べ、BitXでは殆どがバイポラートランジスタで構成されている。AGCを除けばAFアンプのLM386だけがICである。
 その次に特徴的なのは、送受信用アンプを入出力逆にしてコンデンサーで接続し、切り替えはダイオードを通しコレクタに電源を供給している。回路の一部(Fig1)を載せておくので見ていただければ理解できると思う。これは入力容量と出力容量が合成されるので高い周波数では難しいと思われるが、14MHzあたりまでは問題なく動作させられるようだ。さらにトランジスタ増幅回路には同調回路が無く、コレクタ負荷は総て抵抗となっている。このことによる増幅度やイメージ混信等が気になるところである。出来上がりで評価したい。
 受信部の構成は、BPF+RF1段+ダイオードDBM+IFAMP+X'talフィルタ+IFAMP+SBM検波+AFプリアンプ+PAアンプとなっている。
 送信部は、マイクアンプ+SBM変調+RFアンプ+X'talフィルタ+RFアンプ+DBM+RFアンプ+RFアンプ+ドライバーアンプ+ファイナルアンプ+LPFとなっている。
Block

【製作&改良】
 製作の過程で幾つか問題が発生したため、オリジナルから変更している。

  1. BPF
     入力部分のバンドパスフィルタについてオリジナルではBitX20から変更する場合、100pF+27pFと指定している。この通りに製作したが同調点が無かった。コイルを測ってみると2.3uH~3.61uHであった。計算しなおすと161pFとなるので、100PF+68PFに変更した。(Fig.3)これでピークが現れた。これをスタガ同調調整でバンド内均一となるように調整した。-3dB帯域で380kHzとなった。この調整にはスペアナ等があると簡単である。しかしスペアナは高価である。小生作のRFアナライザーがお勧めである。是非製作してみてください。(宣伝 笑)
  2. AGC
     AGCはオリジナル回路を使用しているが、マニュアル通りAFボリュームの1次側から取り出すとどうもおかしくなる。どう調整してもうまく聞こえない。AGCへの入力レベルが強すぎる感じがした。そこで前段アンプのベースから取り出してみた。これによりどうにかうまくAGCが制御できるようになった。(Fig.4)AFによるAGC検出は初めてであり、尚且つIF1段のみの制御である。これには当初から予想されたことであるが、今一歩である。どうにか使用できる範囲に調整することが出来たが、超スーパーローカル局を受信すると完全にIFがOFFとなってしまう。やはりダイナミックレンジが取れていない。回路上致し方ない。そこでTOPにアッテネーターをつけようと思いスイッチを用意した。実際にはまだ付けていないが。
  3. マイクアンプ
     送信試験をしたところ、マイクゲインを上げていくと発振することが判明。高周波の回り込みではないようだが、原因不明。そこで、マイクアンプを2段から1段に変更したところ発振は収まった。ゲインも十分のようである。最新のBitX40Ver4では1段になっているところを見ると、同じような症状があったのかもしれない。(Fig.2)
  4. キャリア漏れ
     キャリアヌル調整をしたが、どうも今一。調整用ボリューム、トリマーはかなりクリティカルで完全なヌルには調整できなかった。エキサイター最終試験でも辛うじて-40dBであった。ここは見直しをしたいところであるが、大幅な改造となるので原回路のままとしている。
  5. DDS VFO
     オリジナルはLC発振のVFOでバリキャップで同調を取るようになっている。周波数が3MHzと低いのでそこそこの安定度にはなると思うが、ここは当初から小生作ArduinoコントロールのDDS VFOを採用することに決めていた。
     このVFOはDDS周波数=送受信周波数+キャリア周波数となっているが、BitX40ではDDS周波数=キャリア周波数ー送受信周波数であるため、スケッチ変更している。
     このTFTLCDにはSメーターも表示できるが、今回Sメーターはアナログメーターとした。特に意味はないが、何か受信している気分がいい。送信インジケータは表示させている。
     ここで少々厄介な周波数合わせが必要だ。X'talフィルタは10MHz水晶であるが、実際の中心周波数はこれになっていない。調べる必要が有る。これもRFアナライザー等で調べてみると、9996800Hzであった。従ってキャリア発振は9998300Hzとなる。この数値もスケッチに反映させてやらないと表示周波数がずれてしまう。
     実際には、綺麗に受信できるところにキャリア周波数を調整し、その周波数を測定し1500Hzずらせばフィルタ周波数が推測できる。この当たりが少々難しいところである。デジタル表示であるがゆえに難しくなっている。アナログVFOであればこの当たりは凡そでOKとなるところではあるが。
  6. LPF
     動作試験で出力が1W程度しか出てこないことから色々調べてみたが、最終的に出力のLPFがおかしいと判断。もともと20m用の設計を7MHzに変更するようにしているため無理があるようだ。これを設計しなおし付け替えたところ5W(口笛7W)出力できるようになった。(回路図は用意していないが、定K型LPF両端のコンデンサーは450pF(430pF+22pF)、中間900pF(820pF+82pF)、コイル1.1uH T50-2 15t))
Modify
Inside1

Inside2

【動作試験】
 どうにか受信送信とも正常動作になった。今回製作途中では結構手こずった。それだけに完成すれば嬉しいものである。
 AF-AGCはあまり期待していなかったが何とか実用範囲に調整できた。ただやはり強力な局に対しては飽和し音も歪が多くなる。強力な局にあわせると弱い局がさらに聞きにくくなる。ダイナミックレンジが狭いので致し方ないと思う。強力な局に対してはATTをTOPに付けるのがベターと思う。
 送信はローカルにワッチしてもらったが、特に問題ないとの事。マイクアンプを1段にしたので浅い変調になるかと思ったが、偶然にも丁度いいとの事で、安心した。1'th交信も無事できた。「5WQRP」と言いながら更新するのもいいものだ。逆Vダイポールで何処まで富んでくれるのだろうか。楽しみである。
受信試験の様子をYouTubeにUPしてある。

Hi,every homebrewer
I made BitX40 using Ver3B-PCB.
I did modify.
  1. BPF
    Original is 100pF+27pF. But It's not good. I used 100pF+68pF
  2. AGC
    Original is connected  from AF Volume to AGC-AMP . It's not so good.
    I connected from BASE of Q4(Fig.4)
  3. Mic AMP
    Mic AMP is large gain. It's too large. I omitted Q15.(Fig.2)
  4. Carrier null
     It's so difficult to setting.  I'd like to improve, but it isn't changed while being original.
  5. DDS VFO
    It's using Arduino controlled DDS VFO(Ver2).
    VFO(Ver2) is  DDS_frequency =target_frequency + carrier_frequency.
    BitX40 is  DDS_frequency=carrier_frequency - target_frequency.
    It's need to chenge sketch for arduino.
    If you need sketch for BitX40 then send email to me.
  6. LPF
    Original LPF is not good. I changed.
    Both side C=50pF(430pF+22pF)、center C 900pF(820pF+082pF)、coil 1.1uH T50-2 15t
       Receiving Test   YouTube

Thank you 
73's
Ryuu JA2NKD
  



 

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