オーディオクラフト工房(139)

更新日:2013年8月31日


アップコンバータで短波を楽しむ
SDR USBドングルの楽しみ方はまだまだ沢山あります。今回はアップコンバータによる短波受信を楽しみましょう。USBドングルは特性上50MHzより上の周波数からしか受信出来ません。しかしながらこの小型に秘められた受信能力は相当なものです。世の中にはすごい人がいらしゃいます。アップコンバータを通して下側の周波数を上側にアップして受信を楽しんでおられます。今回私も成功しましたので、紹介させて頂きます。
WEBをぐぐりますとアップコンバータの記事は沢山出てきます。しかしながら今回次の雑誌に簡単なアップコンバータの製作記事が記載されています。自分でも出来そうですので挑戦しました。(この記事を書かれた作者の方に御礼申し上げます)
(RFワールドNo23)
この雑誌記事は下側の周波数を100MHzへアップして受信する内容となっています。同じ内容で製作したいのですが、この100MHzの水晶発振器が簡単には入手出来ません。WEBを検索してやっと60MHzの水晶発振器を見つけました。今回は短波を受信したいのでなんとか使いこなす必要があります。私の場合短波はΔLOOP7のアンテナで受信しています。アンテナに対して周波数切換えをしていないので約13MHzくらいまでを受信可能としています。従って60MHzの水晶発振器で、問題ないと判断しました。
私の場合の短波用アンテナ(ΔLOOP7)の記事は
http://nonchansoft.my.coocan.jp/audio/swloopcont2.htm
コンバート用の水晶発振器の周波数が60MHzですので、アップコンバータの構成は次のようになります。(回路図は記載出来ませんので、上記雑誌を購入して下さい)
(今回のアップコンバータの構成)
雑誌のオリジナル記事は水晶発振器の周波数が100MHzでフィルターのカットオフ周波数は60MHzとなっています。私の場合は発振周波数が60MHzですので、フィルターのカットオフ周波数を30MHzとしました。
フィルターを設計するために次のブログを参考にさせて頂きました。
http://blog.livedoor.jp/bh5ea20tb/archives/4467740.html
ゆうちゃんのパパさんには、いつもお世話になりありがとうございます。

また計算ツールを公開されている作者の方に御礼申し上げます。
(カットオフ周波数30MHzのローパスフィルタ)
一応LTspiceWに入力して検証しました。
(周波数特性のシミュレート)
水晶発振器の60MHzを充分に減衰出来る特性となっています。私の場合短波帯も約13MHzまでしか受信しないので、これで充分でしょう。コイルは自分で巻いて作ることになります。上記で紹介させて頂いたURLに記載されていますので、計算して作って下さい。
私の場合0.32mmのポリウレタン線を使って次のようになりました。
366nH(コイル設計ツールで353nH、φ6mm、長さ20mm、巻き数15回)
398nH(コイル設計ツールで402nH、φ6mm、長さ20mm、巻き数16回)
雑誌に記載されているミキサ(DBM)も簡単に入手出来るものはないと思います。同じように使用出来るDBMが秋月電子通商さんで購入出来るので、それを使用しました。
(ミキサーモジュール:TUF-2)
これらの部品を使って回路を製作します。
(コイルが異様に長いですがコンパクトに仕上がりました)
(小型のケースに入れて完成です)
SDR USBドングルは自分で発熱して周波数がずれる、とか、感度が落ちるなどの現象が発生するとWEB記事に記載れています。動作させるとすぐにアチアチになるのは確かです。私の場合もドングルのケースに穴を開けて対処していますが、熱いのには変わりありません。そこで空冷方式でドングルの温度を上げないことに成功しましたので、紹介させて頂きます。
まず、ドングルを分解して基板裏面を見ます。
(SDR USBドングルの裏面)
2x2、3x3の穴が開いてますがここがチップ裏面のGNDパターンから熱を逃がす部分です。(このままでは充分な発熱対策とは言いがたいですが・・・)
この部分のランドを使って空冷しましょう。φ2mmの銅線を適当な太さのパイプでコイルを作ります。
(空冷用銅線コイル)
先ほどの穴はGNDに接続されていますので、思いっきりはんだを乗せて、コイルをはんだ付けします。こんな感じで・・・
(空冷用コイルを取り付け)
(形だけのカバーを戻して完成)
これだけのことですが、チップの熱は全てこのコイルから放熱されますので、チップはほとんど熱くなりません。効果のほどは受信して確かめて下さい。
(受信出来るように接続した状態)
回路は5Vで動作するので他のUSB端子から5Vを取り出して電源として使っています。電源からのノイズを抑制(?)出来るようにケーブルにはフェライトコアをはさみました。
SDRの受信ソフトはSDR#を使います。前回も紹介しましたが詳細については次のブログを参照下さい。
http://blog.livedoor.jp/bh5ea20tb/archives/4189150.html
どの記事を読んでもSDR USBドングルは必ず周波数がずれていると書かれています。アップコンバータを使えば簡単に周波数が調整出来ます。上記の空冷と合わせて周波数のずれはほぼ無くなります。(多分・・・)
あくまでもアップコンバータに使った水晶発振器がピタリの周波数で発振しているとすると、発振周波数を受信した場合、60MHzピタリとなるはずです。SDR#で調べてみましょう。
(周波数調整前の状態)
噂の通り、ピッタリとはなりませんでした。調整機能を使ってピタリになるようにします。
(周波数調整後の状態)
私の持っているUSBドングルの場合、調整機能を使って+44ppmとすることでピタリの周波数となりました。めでたしめでたし。
アップコンバータを使って早速短波を受信してみましょう。私の場合ΔLOOP7のアンテナを使っていますので、アンテナ部でかなりのゲインが期待出来ます。従ってSDR#からのTUNER AGCはマニュアルにしてGAINを10dB弱として受信しました。
(75mバンドの受信状態
範囲は狭いですが、いくつかの局が見えてます。しっかりと受信出来ました。
(60mバンドの受信状態)
少し賑やかになってきました。
(49mバンドの受信状態)
かなり賑やかです。強力局から弱い局まで充分実用になる受信状態です。
(41mバンドの受信状態)
ここも強力に受信出来ます。
(31mバンドの受信状態)
昔は花形の周波数帯でしたが、今もその面目は保たれているかな。
(25mバンドの受信状態)
私の設備の場合、この周波数が限界です。どの受信帯を聴いてもとても楽しいです。自作の短波ラジオでも同じくらい受信出来ますが、SDRの場合は受信帯域の全体を見渡せるのがとてもいいですよね。
このようにSDRはまだまだ可能性を秘めています。これからも皆さんで楽しい受信にトライして行きましょう。さて次は何を受信しましょうか。

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