2017年12月10日日曜日

QRP LabsのQCX(40m版)を組み立ててみました

WSPR QRP Transmitter "Ultimate 3S" でお世話になったQRP Labs から49USDという非常に安価なHFモノバンドQRP CW トランシーバ "QCX" の40m版を入手して組み立てました。

発売開始からオーダーが殺到したようで、支払いから1ヶ月近く待ちましたが発送の連絡が届いてからほどなくキットが到着しました。


予想よりもパッケージは非常に小さく、発送元を見ると東京からでした。Ultimateのときもそうでしたが、一旦キットをまとめて国内に輸送して頒布しているのでしょうか。とにかくこの小さなパッケージに詰められているのが驚きです。自分のVNシリーズも見習わなくては(笑)




箱を開けるとぷちぷち袋に入った部品がきっちり詰められており、全バンド共通の袋とバンド依存のパーツ(LPF)の袋が出てきます。この辺も合理的ですね。色々なキットを見ると勉強になります。


共通部分の袋を開けて部品を確認します。抵抗類は同じ値で数の多いものはテープでまとめてありますが、 そのほかは無造作に入っています。ICは導電スポンジやアルミ箔に丁寧に刺さっています。LCDの保護もされており概ね丁寧な梱包で安心です。


PCBのチェックです。表面実装のSi5351AとロジックICがすでに装着済みで、部品の半田付けはリードパーツのみになっています。ここまでしてよく49UDSで収まっているなーって感心しています。


 まず、抵抗のカラーコードを読んで値の確認作業と、コンデンサの仕分けです。すでに日本語マニュアルがサイトにアップロードされており、部品リストだけ印刷して値をチェックし、対応するパーツをセロハンテープでリストに貼り付けておきます。(一部間違いがあるので注意:マニュアルpart1 8ページ目上のC11,43-46の値が『470uF "483"』となっていますが、『470nF "474"』が正しいです)数がまとまっているものはテープに細いマーカーで値を書きます。この作業は面倒であまり面白くないのですが実は一番重要で時間もそれなりにかかります。これを怠ると間違ったパーツを知らない間に取り付けて最悪原因が分からない動作不良やパーツも壊しかねないわけです。

確認仕分け作業が済んだら、一息入れていよいよお楽しみの組み立てです。


マニュアルは英語原文のpdfファイルを開いてPC画面を見ながら進めていきます。印刷してもよいのですが、膨大なページ数になるので紙が勿体ないし画面見ながらの作業で充分です。

組み立ては同じ値のパーツ毎に1ページずつPCBの画像に該当するパーツが赤色で強調されているためシルク印刷の文字を探す手間なく効率よく半田付けできます。この辺のところとても分かりやすくて良いマニュアルだと思います。

端子やポテンショメータなどを取り付ける前にコイル巻きとPCBへの取り付けが順番になっていましたが、コイル巻きが億劫なので先に取り付けました^^;

 でもって次はいよいよコイルを巻きです。5個のコイルを巻くわけですが各巻き数に対して必要な線材の長さがわからないので、toroids.infoサイトにあるパラメータ自動計算表で必要な長さを割り出して下の画像のようにメモ用紙に各コイルの巻き数と線材の長さを書いておきます。そうするとUEWも足りなくなったりせずスムーズです。


 このコイル巻きでちょっと大変なのがT1です。1つのコアに4個のコイルを巻くのですが、上の画像のように1本の線で連続して巻きます。各巻き数に到達する毎にタップをつけるような感じに伸ばしておくと良いでしょう。



 巻き終わったらタップの中央を切断して独立させコアに近いところで各線をハンダ揚げしておきます。マニュアルの方法とは違いますが、各線を1cm程度に短く揃えてPCBの穴の位置にあわせるように加工しておきます。その上でPCBの穴にピンセットなどで誘導しながら慎重にすべての線を入れます。間違いがなければ線を半田付けします。

 あと注意点はLCDのピンヘッダ部分とLCDの取り付けようスペーサについてです。



ピンヘッダ自体はそのまま取り付けて問題ありません。ちょうど中央の2ピンを切り取ってテストポイントにするように説明されていますが、手持ちのピンがあるのでLCDのピンヘッダはそのままつけました。それで、LCDを固定するための4隅の穴にスペーサをネジ止めします。マニュアルには左の470μFケミコンを横倒しで取り付けるよう指示されています。 気がつかずそのまま立てて取り付けるとスペーサーの高さが足りなくてLCDの裏側が干渉してしまいます。
 そのため、スペーサの根元にスプリングワッシャを挿み高さを少し上げることによってギリギリ取り付けできました。ただし、LCDのパターンにケミコンの頭が接触するのでLCDの裏にセロハンテープを貼って一応絶縁としました。

というわけで完成です。



 電源を入れると、最初バックライトが点灯しますが表示が見えない場合が多いです。焦らず表示が出るところまで左上の半固定抵抗をゆっくり回します。そうするとLCDにはバンド選択表示が出てくるので、エンコーダを回して40mにあわせます。

 アンテナをつなげる前にマニュアルの調整方法を見て調整を行いますが、調整は別途測定器などを必要とせず、LCDのバーメータを見ながら進められるということろもよく考えられれているなぁと感心しました。

まず同調回路の調整で、メニュー項目を8.7 Peak BPFに合わせて左ボタンを押し、BNC-J下のトリマコンデンサを回してLCDの右上数字とバーメーターが最大になるように回します。

ここでトリマコンデンサのローターの位置によってT1のSecondary3の巻き数を増減するように書かれています。自分のセットではローターが抜けた状態で最大だったので、巻き数を減らしました。一度半田付けしたので半田吸い取り線で半田除去をおこない巻き数を3回減らし(マニュアルでは5回と記されていましたが今度足りなくなるのを心配して少なくしました)、再調整してピークが得られたのでこれで良しとしました。

そのあとは受信部のPSN調整です。これはオペアンプのAF PSNの振幅バランスと、中心周波数前後(これもソフトで調整可能)の位相バランスを調整します。今度はLCDの数字とバーメータが最小になるように各々のポテンショメータを回して調整します。この調整は何回か繰り返して突き詰めたほうが良さそうです。また、中心周波数を変更するとI/Q調整も取り直しが必要です。




あとは周波数誤差修正などもありますが、基本的にはこれだけで調整終了です。

アンテナをつけてみると、


ノイズも少なめですが、信号がよく入ってきます。簡易SGで測定すると-120dBm程度まではよく聞こえており感度も申し分ありません。逆サイドバンドも信号が強すぎなければほとんど耳では聞こえず、良く抑制されていると思います。

送信はE級増幅ということで、調整なく出力が確認できます。


 13.8Vで約4W前後といったところでしょうか。別の無線機でモニタしても、キーイングは適度にソフトでキークリックは皆無でした。

 そして気になるスプリアスをおなじみのAPB-3スペアナで測定しました。


 アッテネータで60dB減衰させてAPB-3のINPUTに入力しました。


 高調波スプリアスを観察すると、2次高調波は-49dBとケース無しでも充分減衰しています。適切な金属ケースに組み込めば追加フィルター無しでも-50dBc達成できるかもしれません。


これは、許容占有帯域近傍の不要輻射を観察しています。細かい小さな山は電源由来のノイズが重畳したものと考えられます。基本波の±700Hz、±2100Hzの山はサイドトーン信号が重畳したものですが、いずれも基本波よりずっと小さいので問題なさそうです。

基本はダイレクトコンバージョン受信機でありながら実用的な感度と逆サイドバンド抑制、送信では効率の良い終段回路、少ない不要輻射とソフトキーイングなど基本をしっかり押さえながら多機能な内容でこの値段というのはすごいなとまた感心しています。

ただ個人的にはAGCをつけて欲しかったかなーと思います。それと、Sメーターの感度がAFゲイン調整と連動しているのがちょっと不思議でした。

あと、綺麗にケースに収めようと考えている場合には、AFゲインのボリウムとロータリーエンコーダ、タクトスイッチ、ジャック類はPCBに直接取り付けずパネル取り付けでリード線を使ってPCBに半田付けしたほうが良いです。そのためのランドがPCBに用意されています。

低価格ながら至れり尽くせりなキット、みなさんもいかがですか?

2017年12月5日火曜日

2017年間工作王!@横浜電子工作連絡会

師走に突入してまもなく週末の夕方、


こちらの場所の飲み屋さんの2階で電子工作好きな面々が集まって自作品を披露する会が行われました。


 こんな感じで飲み食いしながら参加者各々の作品を触れながらあっという間に4時間も過ぎてしまうという自作派にとっては至福の時間です。

毎月開催されているのですが、同じ日に別の懇親会があったりしてなかなか毎月来れませんでしたが今年最後ということで(もちろん来年も開催されます!)、参加することにしました。

 ここのところちょこっと忙しかったりしてじっくり用意できませんでしたが、ネタのために(笑)1,2日で作り上げたキットを目玉に当日持参しました。


 それがこのQCX(40m版)です(間違えて作りかけの写真になってしまいました^^;)
QCXの組み立てや使用感、測定結果などは次のブログ記事のネタにして、と(爆)

それから、まだこれも作りかけのものですが、


 136kHz帯20W出力CWトランシーバ(受信部がまだできていない)、そのほかVN-4002とVN-3002の完成品を持参しました。

 ほかのみなさんの作品はこちらのサイトをご覧いただきますが、いつものごとく興味深い作品とお話を聞くことができました。

 でもって今年最後の工作王いただいてしまいました!88888


 振り返ってみると、カムバックした数年前までは工作どころかハンダゴテさえもほとんどにぎっていなくて、回路図ろくに引けずプログラムなんかも全くやったことがないという状態でしたが、ネットの情報を参考にしたりSNSを通じた交流によってなんとかここまで来たのだなぁといったところです。

でもこの会に参加するようになってから実際にほかのみなさんが作ったものを直接自分の目で見て耳で聞いて手で触れることが、ネットで調べたりするよりもとても刺激になると感じています。これからもネット、ミーティング両方を駆使して自分もどんどん新しいものに挑戦できると良いなと思いました。

おまけ
 定例ミーティングのあとこの会の幹事でいらっしゃる7N4MISさんに連れられてはしご酒しちゃいました(笑)酔いに任せていろいろうるさく喋りまくってすみません^^;


そう、こちらの川沿いのとある飲み屋さんにも連れてっていただきました。前からこの中のどこかで飲んでみたかったところなのでとてもうれしかったです。機会があったらまた行きたいなぁ。

2017年11月30日木曜日

VNシリーズの頒布準備ほぼ完了

だいぶ間が開いてしまいました。

しばらく時間がかかってしまいましたが、VNシリーズのキット通算100セット目の梱包が終了、マニュアルも整備できたところでようやく頒布開始の段階までこぎつけました。

もともとこのプロジェクトは、小型でありながら充分な機能と市販機に引けをとらない性能をもつトランシーバを作りたいという個人的で欲張りな願望から出発したものです。設計、試作、プログラミングの土台的なところは自分個人で立ち上げましたが、人柱版や初回頒布セットを製作していただいた方々からの改善案や機能追加要望、不具合報告やその解決法の模索などを通じ、自分が想像つかなかったところまでどんどんとブラッシュアップされています。ただ作って終わりではなく、より良くして楽しく使いたいという気持ちがよく伝わってきます。

もはやこれは自分だけでなく、製作したみなさんが育てていくプロジェクトになりつつあるのかなという印象なのです。

 そんなわけで今回用意した50セット(VN-4002が20セット、VN-3002が30セット)を受け取ったみなさん、セットをどうするのかはもちろん自由ですし強制はしませんが、完成されたらなんでも良いので感想なりいただけたらありがたいです。それが進化の大きな原動力になるからです。

なんだか技術的なところからかなり遠い記事になってしまいましたが、生存報告兼ねて。

最後に、
通算100セット目のパッケージを。

頒布に関しては近日中に”Pocket Size QRP CW Transceiver VNxx02 Page”にアップします。

2017年10月17日火曜日

オール千葉コンテスト2017移動運用記~失敗は前に進む一歩なのか?~

先日15日オール千葉コンテストが行われました。

このコンテストは136kHz部門が存在する数少ないコンテストで、(136kHz部門が存在するコンテストは、このオール千葉と5エリアのコンテストだけです)136kHzデビューした思い入れのあるコンテストでもあります。

前回は某クラブ局コールで参加しましたが、今回はまた個人の参加に戻りました。

初回の初参加を除き好天に恵まれたコンテストでしたが、今回は秋雨前線が停滞し雨天の中での移動となりました。

前日は雨も止んでいる時間が多く期待しましたが、当日はしっかり降り続けていました。

ちょうど11時現地(館山市某所)に到着して合羽姿で設営開始。アースは雨天のためガルバリウム鋼板敷きでなく、雨水にメッシュ版を浸したものをアース端子につなぐという方法にしました。コイルはリッツ線巻きのいつものVARIOMETER 3+を取り出し、雨に濡れないように傘を上にさした状態にしたのですが、これが十分ではありませんでした。

アンテナエレメントはバッチリ張れたのですが・・・
最初アンテナ入力抵抗を測定し、136.5kHz同調時に約80Ωでまぁこんなものかと思ってインピーダンス変換トランスの75Ωタップに接続しTX-136につないで送信テストしました。(先日の自作送信機は雨天で時間も余裕がなかったので出番はありませんでした^^;)

送信機内蔵のVSWR表示をモニターしていたところ、最初1.5がじわじわと上昇傾向となってきたのでもしやと思い、コイルを確認したところすでに半分以上雨水が浸みこんだ状態になっていました。

写真では分かりにくいですが、半分以上雨水で浸みています・・・
 その後もVSWRは悪化をたどり、アンテナ入力を再測定すると300Ω以上まで上昇し仮に接地抵抗を70Ωとするとコイル抵抗は概算で230Ωと乾燥時11Ωにくらべてきわめて高い抵抗値になってしまっていました。これでは到底使い物になりません。実際JA1NQI局が136.5kHzで入感しコールしてみましたが、まったく応答ありませんでした。

いまさら乾かす手段もなく、代わりのコイルもないので(初期のUEW単線で巻いたローディングコイルは一昨年のハムフェアで5エリアのOMさんにお譲りしました)この時点で運用を断念しました。

このコイルはリッツ線で巻いたコイルです。リッツ線は何百本もの細いUEWを細い幅の薄い布で束ねて巻いた線材で、表皮抵抗が下がることで高周波抵抗を抑え高いQを実現しています。しかし一旦雨水に曝されてしまうと、この束ねる布と極細のUEW同士の間に水がたまり一気に高周波抵抗が上がりその結果Qが一気に下がってしまったのでしょう。しかし実際、これほどまでコイル抵抗が上昇するとは思いませんでした。もしかしたらリッツ線の弱点なのかもしれません。一度単線UEWを新たに製作し、リッツ線巻きコイルとともに霧吹きなどで濡らしたときの各々のコイル抵抗を測定比較実験してみたいです。

何はともあれ、副題のように今回の失敗はいい経験になったと思うようにしますHi

しかしこんなこともあろうかと(笑)VN-4002も持参してきたので、7MHzでQSOくらいはしないと割に合いませんよね。せっかく遠くまでやってきたのだから。

というわけで、車に常備している移動用のRadix製短縮Vダイポールをそそくさと立ち上げました。
このVDPは設置も調整も楽チン 給電部直下の自作CMCでケーブルの影響も無問題
短縮アンテナなので実用周波数範囲は30~40kHzと狭いですが、CWのみの運用ならバンド内QSYでも再調整は必要ないでしょう。

で、VN-4002に接続しワッチを開始するとバンド内信号がよく聞こえてきます。なおかつノイズレベルも非常に低くて弱い局の信号もよく聞こえます。

12Vの鉛バッテリーから電源を得ていますが、余裕ありすぎ(笑)
 当日は中遠距離のコンディションが良く、QRP機でも拾ってもらえてなかなか楽しかったです。懸念されていた大陸系の強力な放送波による混信も感じることなく受信は至極快適でした。

18時まで粘っても良かったのですが、その時間帯はあたりがすっかり暗くなって作業が大変になるため明るいうちに切りの良い所で完全撤収し移動地をあとにしました。

 帰宅後コイルを確認すると、バリオメーターの回転機構の軸がねじり切れていました。軸と回転機構のつくりが華奢で、無理に回転させようとしてスプロケットと軸の接続部分のネジ部分が根元でねじれたようです。

 泣きっ面に蜂というわけではありませんが、防水を含めて全面的に一度作り直しが必要です。また他にも初代のような単線で巻いたコイルも復活させてどの条件でも運用できる状態にしておきたいものですね。

2017年9月26日火曜日

2200mバンド用CW送信部完成

先日LPFを組み込んだ秋月ユニバーサル基板Bタイプに、送信部を実装しました。


 定K型2段LPFに続いてインピーダンス変換トランス、E級フライホイール、MOSFET、IR4427と7400ドライバ段、キーイング用電源制御回路、アンテナ切り替え用リレーと駆動回路を実装しました。VN-4002のコントロール部(2200m用ファームウエアに変更)から、送信信号出力、キーイング信号出力、PTT出力を接続して2200m用CW送信機が完成です。

キーイングの電源制御には回路図のDMG3415パラではなく2SJ334というPchMOSFETを使用しました。60V30Aでオン抵抗が29mΩと小さく、このPAの電源制御には余裕です。(ただしディスコンマークが・・・)

アンテナ切り替えについては、アンプの出力が大きいためVN-4002の回路は使えません。ここはオーソドックスにコントロール部のPTT信号でリレーを制御し切り替えを行っています。リレーは秋月の安い小型リレーです。このリレー上面に型番など印刷されているのですが、指で触れただけれすぐに取れてしまい装着後にはブラックボックスと化してしまいます(汗

早速アンテナ端子にダミーロードを繋げ送信し、市販のリグで信号を受信しました。受信アンテナは20cmほどのフェライトバーにコイルを巻き、エアバリコンで同調回路を設けたバーアンテナです。(そうしないと受信できません。2200mの電波はそうそう漏れないのです。)

フェライトバーアンテナ 一応50Ωに変換して出力しています


セミブレークインに設定していますが、時折カチッカチッとリレーの小気味良い動作音が聞こえてきます。

電源電圧9Vでおよそ13Wの出力、効率は約75%でした。

フライホイールのLのコアも2つ重ねにしたのでこの程度の出力では他のコイル含め発熱はありません。20W以上にするとLPFのコイルが暖まってくるのでWSPR2間欠送信程度なら耐えられそうですがQRSS,DFCW30は10W程度に減力しないとちと厳しいかもしれません。しかし、結構コンパクトにおさまりました。まだ余裕があるので基板を起こすときにはVSWR、電流検出回路を追加しようと考えています。

ともあれ基本的な諸動作は問題なさそうなので、次は専用のコントロール部を、さらにその次は受信部へ進めることにします。