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2021年11月30日 (火)

80m Band Digital(FT8)Mode BPF製作

 今年の1月7-8日で発達した低気圧により最大瞬間風速42.4m/s、最大風速28.1m/sと1月観測史上1位を更新した暴風が吹き荒れ、我が家のLow Bandアンテナ1.8MHzシャントフィード、3.5MHzインバーテッドVが経年劣化も手伝い、ことごとく破壊されたのでした。幸いアンテナラインはすべてタワーに巻きついて他家には被害を与えませんでしたが、ショックで再建は雪解けを待つことに決めて修理に掛かりました。
 あれから?ヶ月でのんびりとアンテナワイヤーや支線交換そしてマッチングボックスのチューニングの取り直しなどで完全復旧は10月になっていました。やっとこさLow BandのDigital(FT8/FT4)の運用開始、時は流れて運用周波数近辺に怪電波が飛び交って3.573MHz FT8の周波数にはFax伝送と思われる運用がかなりの頻度で発生しています。ほかにもタッタッタッやパタパタ信号などもあり、アマチュア無線の周波数外からの混信によるものではと、160mや80mのBPF(バンドバスフィルター)をトランシバーのRxアンテナ端子に挿入してDigital Modeを運用すべくBPFを製作しました。
80m-bpf-0














                                 80m Band BPF

160m BPFは2015年10月に製作済みで、今回は80m BPFの製作に取り組みました。まずは参考資料をWebサイトで「BPF」を検索し、検討した結果、JA3GSE 辻氏の「LCフィルターの設計ツール」を使用させて頂きました(御礼)。
RF Filter 設計ソフト-Excel
「ジャイレータ変換BPF (5次 0.01dB チェビチェフ型)」
特性インピーダンス 50Ω
中心周波数 3.55MHz
3dB帯域幅 0.5MHz
を「入力場所」へ打ち込みました。
80-bpf-1





                                   ジャイレータ変換BPF

 80m BPFの仕様として送信出力へも接続できるように耐電力200Wを目途にコイルコア(赤色)をT130-2材を、コンデンサー耐圧を1kVとしてパーツを準備しました。
上記設計値を入力した結果
コイルインダクタンスLx
L1,L2・・・15549.4nH
L3    ・・・32419.9nH
L4,L5・・・15549.4nH
キャパスタンスCx
C      ・・・1180.5pF
C1,C5・・・146.0pF
C3    ・・・69.7pF
C2,C4・・・166.6pF
☆ コイルインダクタンスについてはアンテナアナライザー(AA30)を用いて所要の数値まで巻き込みましたが、ADXAのOMよりT130-2でのターン数のご教示があり助かりました。コイル線材は銅線PEW(ポリエナメルワイヤー) 1mmφを使いました。
L1,L2,L4,L5・・・37.5ターン(※38ターン)
L3             ・・・54ターン(※51ターン+3ターン(3ターン分は重ね巻き))
☆ コンデンサーについてはジャンク箱から掘り出しパラ付けしました。
C      ・・・1180pF (1000pF+150pF+50pF(トリマーコンデンサー TC))
C1,C5・・・146pF (56pF+56pF+50pF(TC))
C3    ・・・69.7pF (39pF+50pF(TC))
C2C4・・・166.6pF (100pF+39pF+50pF(TC))
☆ ベースとなる基板は紙エポキシを100mm×150mmのサイズでカット、パーツを載せる部分をケガキ処理、半田メッキを施しました。
☆ ケースはTAKACHIのアルミダイキャストでサイズが110mm(D)×160mm(W)×60mm(H)のジャンク品を使用、入出力端子としてM座コネクターを取り付けました。コネクターと基板アースの接続は銅板で工作してみました。
80m-bpf-2












                     80m BPFの内部

 コイル、コンデンサーの部品を基板に半田付け、コネクターへの配線を終えていよいよ調整となります。スペアナ(RIGOL DSA815-TG)をセットして、中心周波数、帯域幅、挿入損失、肩特性などを波形やデータを観測しながら調整棒を使い各50pFトリマーコンデンサー(TC)を回し、BPF特性らしさを追求してみました。
80m-bpf-3









                 80m BPFのスペアナ波形

☆ 調整はL3,C3が中心周波数の設定、L2,C2/L4,C4が肩特性の設定、L1,C1/L5,C5が挿入損失の設定のようですが、それぞれトリマコンデンサー(TC)の可変でBPF特性が微妙に変化しました。

 製作過程で目の老化からかC2,C4(166.6pF)の合成コンデンサーの100pFを1/10ものと間違って半田付けし、中心周波数が4.3MHzから下がらず「何故どうして」と悩んでみたり、C(1180pF)の合成コンデンサーの50pF(TC)を回しても波形上ほとんど変わらずと嘆いてみたりでした。
80m-bpf3























     M座コネクターと基板のアース接続(黄丸)

 コンデンサーの頭部の白い点は中心周波数が下がらず、全数チェックした証です。コアコイルはバスコーキングでふらつかない様に固めてみましたが、BPF特性が悪化するため除去しました。
などなどと苦心惨憺で80m BPFを製作し、その特性をスペアナ波形で追い込んで調整した結果です。まずはトランシバーのRx ANT IN/OUTへ差し込み混信状況の改善を期待するところです。

80m BPFをIC-7610のRx IN/OUTへ接続し、QRVの少ない時間でノイズでの減衰を測定してみました。
80m-bpf-5









 キャプチャー画像はノイズレベルを比較したものです。3.5~4MHzは設計値の帯域幅なので、あてにならないデータですが、ノイズレベルでは3.573MHz/-50dBそして4.00MHzでは-80dBと差が30dBもの結果です。
BPFスルーでは10dBの差ですので、BPFの減衰効果4.00MHzに対して20dB近くあります。

 80m BPFを接続後にFT8 ModeでDX QSOしてみました。BW 3.6kHzでは以前と比べて相手信号の小さなレベル(dB)でもコールすると応答がありました。こちらのアンテナ給電高30mのインバーテッドV、送信出力は600W、受信ノイズが少なくS/Nが改善されてます。
相手からのリポートが良すぎるのが気になる程度でした。
Check-qso


今後は80m FT8 ModeのQSO時にトランシバーのANT 1/R★をセット(BPF接続)して、DXing楽しんでみます。
                                                   以上

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コメント

あれやこれやと悩んだ末の結末でしたね。 でも結果的に上手く行って良かったです。 原因不明も解ってみれば「何~ンだこんなもんかい!。」なのですが、それが面白い処だと思います。(悩んでいる時は、イライラ、モヤモヤ、クッソ~ッなんですがね) 先ずは完成 VY CONG !!.

エフさん、製作にあたり、毎度ご教示ありがとうございます。
物を作る時にパーツや道具を寄せ集めで作業に掛かってはダメの見本でした・・・反省
プロは思慮と手間を惜しまずにモノ作りに取り組んでいる訳ですね・・・今回のBPFを製作して感じてます、勉強になります。
さて、「モノ作り」次回作は?

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