スモール・ループ・アンテナのアンプ検討

軽いぎっくり腰を起こしてしまいました。

　作りかけのHexBeam、屋上高2Mの仮設状態、文字通りの宙ぶらりんです。

　気分転換に、あるフォーラムの話題を切っ掛けに、受信用スモールループのアンプを作ってみました。

　つい面白くなって、このひと月ほど嵌ってました。

トランジスタ

　トランジスタは、以前に50MHzの実験に使った2SC4703の残りです。秋月電子通商で、UHF電力増幅用として販売されています。

　1GHzのNFは2.3dBで、ローノイズを謳うトランジスタには負けますが、HFには充分でしょう。

　全損失が1.8Wと大きめなのも良いですね。

　何より、3次相互変調歪が-81dB (Vce=10V)というのが魅力です。

　ただ、フォーラムでのアドバイスによると、Vce=5Vくらいで使うのが安全なようです。

　実は、もう少し小ぶりの2SC3357をリールで数百個持っているため、気軽に使っていましたが結構飛ばしていました。

　その原因の一つが、10Vで使っていた所為かも知れません。10Vの三端子レギュレータも死ぬまで使いきれないほど持っていて、深く考えずにセットで使っていたのです。

　そのあたりも確かめたいと思いました。

トランス

　キーデバイスの一つでもあるトランスは、トーキンのM-521CTコモンモードチョークを使います。

https://www.tokin.com/datasheets_distributor/pdf/TOK_LF0073_M-500CT.pdf

　このチョーク、実態はトロイダルコアにバイファイラ巻のトランスです。

　ふと思いついて、ケースの上面に穴をあけて、エナメル線を通して測ったところ・・・

Fig. 1

Fig. 2

　多少ばらつきはありますが、おおよそ約2uHでした。NFBにちょうど良さそうな感じです。

　数回は巻けそうなので、トリファイラは無理でも、入出力のリンクに使えるかもしれません。

　一寸まごついたのは、巻き方とマークの方向がバラバラでした。

　マークをそろえて並べて

Fig. 3

ひっくり返しました

Fig. 4

　穴をあけた上の二つ、左は下からコアに入り、右は上からコアに入っています。取り出していない三つ、左と中は上から、右だけ下から入っています。

　チョークとしては意味が無いのかも知れませんが、ちょっと意外でした。移相が重要なトランスとして使う場合は、要注意です。

　なお、各ポートのインダクタンスは、約185uHでした。

Fig. 5

Fig. 6

シミュレーション

　先ずは、LTSpiceでシミュレーションしてみました。机上の空論と言われそうですが、シミュレーションでダメだったにの上手く行ったためしはありません。

　転ばぬ先の杖にはなるでしょう。hi

　それと、此処を変えるとこうなるのか！と、調整のポイントを探ったり、振る舞いを予習するのは、とても役立ちます。この辺りは、MMANAでも痛感する、シミュレーターのメリットです。

ベース接地差動型+NFB

　フォーラムでは、定評のあるLZ1AQ方式を前提として情報が交わされていました。

　しかし、中華製のHFDYループを含めていくつか試して見ましたが、私の環境ではゲインが大きすぎるようで、うまくいきませんでした。

　後段は省略して、前段のベース接地の差動アンプにNFBを掛けてみたいと思います。

回路図

最終的にこんな形になりました。

Fig. 7

前後しますが、NFB用のL5,L8を0.002uHにして、裸の特性を見ました。

パラ止め用の、コレクタとエミッタの間に入れたC1とC2の10pFやビーズも外します。

Fig. 8

　300MHzで止めていますが、2GHzあたりまでこのまま延びていきます。hi

　それこそ絵に描いた餅ですが、これが2SC4703や2SC3357本来の実力なのでしょうね。

NFBは効くの？

　ところで、NFBって本当に効くのでしょうか。作用や効果を見ておきたいと思います。    　

Fig. 9  NFBなし

　

Fig. 10 NFBあり

　ゲインだけ見ると、平らにはなりましたが、損をしたような気分です。

　歪が改善すると言われてますが、どうやって見たらよいのでしょうか？

　正式なやり方が分からないのですが、信号源を一つ追加して、波形をシミュレーションし、fftビューを表示してみました。

　入力は、1134kHzの文化放送と1242kHzのニッポン放送です。設定が悪いのか、なかなか歪まないので入力電圧を0.05Vまで上げてみました。

Fig. 11　NFBの効果

　ゲインは6dB下がりましたが、IM3は約40dB改善するようです。

　鰯の頭も何んとやら・・、ここは素直に信じる事にします。hi

発振止めとVHFカット

　トランジスタ自体の特性は、前で見たように恐ろしく高い周波数まで伸びています。

　うっかりすると、気が付かない周波数で発振してしまうことがあります。おまじないと、不要なVUHF帯のゲインを抑えるため、コレクタとエミッターの間に小さなコンデンサを入れました。

実体配線図

　この程度の部品数だと、シミュレーターをいじっている内に何となく並べ方がイメージできます。あとは部品同士が干渉しないように、実物大のパーツ(茶色)を並べてみます。

　溝(黒色)を掘ってパターンを区切り、要所に穴(赤)を空けて、裏面のベタアースと接続します。

　本当は表裏の2面でパターンを作れると良いのですが、位置合わせが難しくて、宿題のままです。

　最後に、周囲をカット(ピンク色)してお仕舞です。

Fig. 12 ARCADで配置を検討

CNCで切削

 Gコードの用意や生基板のセットする手間は同じなので、何枚かまとめてCNCで削ります。

Fig. 13

掃除

 本当は、削り・穴あけ・切断の作業ごとにそれ用の刃物を使うべきですが、この程度だとφ0.8mmのエンドミルだけでも間に合うようです。

 その代わり、バリ取りや削りカスの掃除、導通やショートのチェックは欠かせません。

Fig. 14

組立

 部品を探すのが手間ですが、ハンダ付け自体はあっという間です。

粗調整

 トランスは出来合いだし同調回路も無いため、調整個所はありませんが、導通チェックと(シミュレーターとの)電圧の照合は必須です。 

　ボリュームを使っていない場合は、抵抗を付け換えて所定の電圧・電流に合わせます。

Fig. 15 2SC4703 x2

Fig. 16 2SC3357 x2

Fig. 17

以前作った2N5109 x2の現在値

特性の確認(宿題)

　ゲインやIMDを確認したいのですが、まだ出来ていません。差動入力の基本が理解できていないので、うまく整合できないのです。

　出力側に30dBのアッテネータを入れた時の特性です。

Fig. 18

　ざっくり-3dBのゲイン(ロス？)になっています。

　ただ、シミュレーションでも信号源の"V1"に50ΩのSeries Resistanceを入れた時の出力は-2.7dBくらいなので、ほぼ合っているようです。

　このあたり、理屈を知らない門前小僧の悲しいところです。orz

動作確認

　しかし、あり合わせの電線で直径10センチくらいループを作ってつなぐと、中波放送はガツンと入ってきました。ループのヌルもしっかり出ていました。

標準用？ループアンテナ

　以前から、アンテナや受信機のAB比較用に使っているアルミ・フラットバー(2x30x2000mm)のループを一つ追加しました。

　台は、ホームセンターで見かけた"コンクリート羽子板付き束石"です。

　以前の二つは小ぶりな方でしたが、強風でひっくり返ることがあったので、今回は大きいほうにしました。

　両端の糊代(ボルト止め部分)はありますが、直径0.65mと称しています。hi

Fig. 19

Fig. 20

　高さや構造など、もう少し工夫できるだろ！と言われそうですが、このループはアンプや受信機の比較が目的なので、アンテナとしての性能には目をつぶって、大きさや形を揃えることにしました。

　ただし、屋上高は5～6Cm高くなってしまったので、誤差の範囲と言えるのか？ちょっと微妙な値です。

Fig. 21 北方向

Fig.22 西方向

Fig.23 

作りかけHexBeamとテスト用ループ

アンテナのSN比較

　Kiwi2で8006kHzのJG2XAを受信し、アンテナを繋ぎ変えながら、Spectrum LabのWatch List and Plotter画面で比較してみました。

Fig. 24

プロットの色は

light Blue: Frequency

light Green: Peak

      Pink: Noise

      White: Peak - Noise

です。

　白は、ピーク(うす緑)からノイズ(ピンク)を引いた、正味の信号の分です。

Fig. 25

　例えば、左から3つめの2SC3357は、2SC4703よりもピークが高いので大きく聞こえますが、ノイズも多いのでSNは少し劣ります。

　やはり定番の2N5109が光ります。が、ダイポールは別格ですね！

　ノイズレベルすれすれ信号では、かなり大きな差が付くことがあります。信号源の方向も影響しているような気がします。ループアンプのバランスの良し悪しが、ヌルのパターンに出ているのかも知れません。

　番外ですが、ついでなのでLF/MF用のミニホイップ(左端)も見てみました。

　ループやDPとは明らかに違っていて、5Hzほど下のスプリアスがピークになってました。　

　J310を3個使ったゲイン抑え気味のアンプですが、ノイズも少なく、なかなかの健闘です。　また、作りかけの3SK291を1個使ったアンプは、シャック内のノイズを拾いまくってますが、外から引き込んでいる同軸に近づけると良く入っていました。プローブや設置しだいでは、J310x3を超えるかも知れません。

　この3つのループとアンプ、3台のWebSDRに振り分けています。

Kiwi 1 + 2SC3357:

http://ja7kbr.proxy.kiwisdr.com:8073/

Kiwi 2 + 2SC4703:

http://21344.proxy.kiwisdr.com:8073/

Web888 + 2N5109:

http://ja7kbr.proxy.rx-888.com:8073/

昨日の夕方、7850kHzで見えていたカナダの時報局CHUの様子です。

Fig. 26

Fig. 27

Fig. 28

　アンプの性能だけでなく、SDR受信機の特性やバイアスTや電源の特性が加味されるので、単体とは少し雰囲気が変わります。

FT8の解読を比較してみると

　実際の受信状況は如何でしょうか？

　10.136MHzのFT8を受信して見ました。

Fig. 29

　多少の凸凹はありますが、概ねSN比較と同じ傾向でした。手法としては、大きな間違いは無さそうです。

　今のところ、それぞれのアンテナに給電しているBIAS-Tと電源が異なるので、そのあたりも気になります。

　午後にでも、競争条件を揃えるために、3ポートのBIAS-Tを作ってみたいと思います。

BV局の60mバンド運用

過去数日のWSPRのデータを眺めていたら、おもしろいスポットに気が付きました。

台湾のVB2YDOが、5MHz帯で2回見えていました。

ひょっとしてバンドを間違えたかと思いざっと検索してみると、10月初旬にレポートが上がったあと少し間が空いて、今月に入ってから本格的に運用しているようです。

今の日本、経済だけでなくいろいろな指標で、胸を張って先進国だとは言い難いポジションですが、とうとうアマチュア無線の制度でも、BVに追い越されてしまったようです。

その内、BYやHLにも追い越されるかも知れません。

恥ずかしいと思うのは私だけでしょうか。

2024–FT Challenge (FT Roundupから模様替え)

　12月第1週末のFT Roundupを模様替えして、FT Challengeとして開催するそうです。

FT Challenge Home

https://www.rttycontesting.com/ft-challenge/

　背景には、14.080MHzなどFT4 QRGでの非コンテスト局との混乱があります。

　もともとコンテストモードとして開発されたFT4は、「デフォルトQRG＝コンテスト周波数」と認識されていました。

ところが公開された後は、テンポの良いQSOを楽しむ局が日常的にQRVするようになりました。

　その結果、コンテスト開催時には参加局と非参加局が入り乱れるようになり、たまたま珍しい局が出てくると大混乱になっていました。

　WSJT-Xは、曲がりなりにもQSOを完了できますが、JTDXの場合は堂々巡りになり、双方にフラストレーションが溜まっていました。

　彼方此方で議論になっており、クレームもあったようです。

　その解消策(妥協策？)として、SNRを送ることにしたようです。

　具体的には、コンテストナンバーとして「4文字のグリッドスクエア+SNR 。(グリッドを送ってこない場合はZZ00でログイン)」に変更されました。

　コンテスト参加局としては負担が増えますが、堂々巡りのストレスを思えば、妥当なところかもしれません。

　ルールの概要は以下のようになります。

---　ルール概要 ---

名称：FT Challenge

開催日時：

2024年12月7日18:00〜8日23:59 (UTC)

2024年12月8日03:00〜9日08:59 (JST)

※30時間全体で運用できるが、最初の24時間の「scoring time」のみが集計の対象となる。オフタイムは30分以上であること。

周波数: 

-- FT4 --

3.570 (JA)

3.580-3.589 (DX)

7.080-7.089

14.080-14.089***

21.080-21.089

28.080-28.089

***非参加局とのQRM回避には、14.083MHzを使用する方がよい場合がある。

-- FT8 --

3.573 (JA)

3.590-3.599 (DX)

7.090-7.099

14.090-14.099

21.090-21.099

28.090-28.099

参加部門

1.SO Low Unlimited: 出力100W以下。

2.SO QRP Unlimited: 出力5W以下。

3.Classic Overlay (クラシックオーバーレイ): 1台の無線機のみを使用するシングルオペレーター参加者は、Cabrilloヘッダーに"CATEGORY-OPERATOR: CLASSIC"を追記できる。

4.MO Low Power:　出力100W以下。

※100Wを超えるハイパワーのログはCHECKLOGとして扱われる。

ナンバー：

4文字のグリッドスクエアとSNR。グリッドスクエアがない場合はZZ00がデフォルト。

得点：

・QSO ポイント: 1QSO = 1点。FT4またはFT8のバンドごとに1回のみカウント。

・距離ポイント: グリッド中心間の距離3000 kmごとに1点。(例: 5541 km = 2 ポイント)。

※実際のパスに関係なく、ショートパス距離でカウント。

※ZZ00(グリッド スクエアがない)は1点としてカウント。

マルチプライヤ：各バンドの異なる2文字のグリッドフィールド。

※ZZはマルチとしてカウントされない。

ログ：Cabrillo形式のログをWebから提出する。

提出用URL: <https://ft-challenge.contesting.com/ftcsubmitlog.php>

※受付リスト　<https://ft-challenge.contesting.com/ftclogsrcvd.php>

締切：2024年12月15日23:59UTC　(終了後7日以内)

アワード：

・参加者全員に証明書(オンラインでダウンロード)。

・上位10名のシングルオペレーターには、Muns Vineyardの高級ワイン1本が米国の住所に郵送される。

質問メールの宛先： <ftc-questions@rttycontesting.com>

WSJT-Xのrc7、ダウンロードとインストールで嵌った！

9月末に公開されたWSJT-XとWSJT-X Improvedの-rc7

遅れ馳せながら試したいと思いました。

が、ダウンロードが失敗します。

少し時間をおいて再開しましたが、ダメでした。

「インターネット接続をご確認ください」との事ですが、眺めていると最終段階で蹴られているようです。

何となく、セキュリティ関連の問題のような気がします。

使用しているセキュリティソフト"ESET INTERNET SECURITY"の隔離フォルダーを覗いて見ると・・・

"トロイの木馬の変種"疑いで隔離されていました。

やれやれです

右クリックでメニューを開き、復元先にダウンロードフォルダーを指定して戻しました。

引き続いてインストールを実行すると、

またまた、警告が表示されました。

どうもqmap.exe関連のようです。

当面は使用することもなさそうなので、無視してインストールを継続しました。

結果は、

wsjtx-2.7.0-rc7

wsjtx-2.7.1-devel-win64_improved_al_plus_240930-rc7.exe

ともに、半日以上経過しましたが、今のところ問題なく動作しています。

SOURCEFORGEに登録する際にも、ウイルス等の検疫は受けているはずなので、誤検出かいわゆる見解の相違のような気がします。

幾つかサンプルを提出しておきました。

もし、同じように引っ掛かってしまったら、自己責任で試して見てください。

CQ WW RTTY 2024に参加

秋のコンテストシーズンが始まりましたね。

先週末のCQ WW RTTY、ちゃんとしたアンテナが無いのでRTTYスキマーをメインに参加してみました。

RedPitayaと14MHz用I.V.で、48時間のフル稼働でした。

SH5による分析のメイン画面

CQの補足数は6693件でしたが、ユニークコールは926件でした。

ざっと見ただけでも、ミスコピーがかなりあったので、正味は800局くらいだと思います。

仮にすべての局とQSO出来ていれば、1481QSOになったようです。↓の地図

補足できたCQの国別は、やはりアメリカがトップでした。

これに国内の局が続きます。

5バンドで見えていたのは、

7N2UQC, 9A1A, DU3LA, JA1CSN, K7RL, N6WM, NA7TBの7局でした。

コンテスト開催中に、なんどかRBNを覗いて見ましたが、JAのRTTYスキマーは私だけだったようです。

多分、隠れスキマーは居ると思いますが、本気で参加している方は敵に塩を送る必要は無いので、仕方ないですね。

さて、スキマーのほかに、WEB-888で136kHzから50MHzのWSPRも受信中なので、壊しては元も子もありません。

送信は、SunSDR2と製作中のHexBeam(屋上高2Mの7,10MHz追加版)で、恐る恐るのQRP運用となりました。hi

コンデションのピークを狙って、2～3時間の運用でしたが、なんとか6大陸とQSOできたので上出来でした。

WEB-888 新しい玩具

先週末に届いたSDR受信機、思いのほか良い感触です。

10kHz～60MHzをカバー

公開されているデバイスのリスト

https://www.rx-888.com/web/rx.html

私の受信機

http://ja7kbr.proxy.rx-888.com:8073

チャンネルは13ありますが、11個を136kHzから28MHzのWSPRに割り当てているため、1～2チャンネルのみ公開中です。

ちょっと不味いのは、rx-888のサーバーサイトがHTTPSに対応していないことです。

ブラウザーがChromeやEdgeの場合はエラーになるかも知れません。

セキュリティを緩くすれば接続できますが、そこは自己責任でお願いします。Hi

FireFoxやVibaldiは、特に問題なく接続できました。

PERSEUS等々かつての花形SDR受信機を某オークションでポチって来ました。

が、もう要らないかな？と思い始めました。

NanoVNA-F 外れかも？

アンテナの調整やちょっとした自作に重宝していたNanoVNA、

PORT1のコネクタ周りがヘタってきたようで、エラーが頻発するようになりました。

ずいぶん前に中華サイトから買ったので、元は取れたような気がします。

新しいのを買おうかなと思って中華サイトを覗いてみました。

アルミケースの4.3インチ版が、コネクタ周りも丈夫そうで安心できそうです。

しかし、扱いが多すぎてどれもこれも怪しく見えます。

秋月電子さんでも扱ってますが、かなりお高いようです。

https://akizukidenshi.com/catalog/g/g117632/

結局、某密林で購入しました。質感も良くて気に入りました。

で、例の1：9グアネラトランスですが、2MHz辺りの特性の乱れが気になりました。

ただ、参考にした"GABY'S HOBBY SITE (ON6GD)"さんの特性でも同じような乱れがあります。

ON6GDさんのトランス特性図

こういうものなのかな？と半信半疑で終わらせてしまいました。

アンテナにした状態でも、24日にアップした最後の図のように2MHzあたりのSWRが飛びあがっていました。

さて週末、WW DIGI DXに参加しました。

試しに1.8MHzのSWRをしらべると、1.3辺りで落ち着いています。

7MHzだけ1.6でしたが、他のバンドは1.1から1.3くらいで、いかにもダミーロードアンテナと感心しました。hi

SunSDRもANAN-8000も同じ傾向でした。

検出方法の違いなのか、VNAでの測定よりも、一様に低く表示されるようです。

どうしても気になり、昨日、虎の子のDG8SAQ VNWAを引っ張り出して測ってみました。

こちらはパソコンが必要で手軽さには欠けますが、精度には定評があります。

結果は、こんな感じでした。

アンテナのSWR(100kHz～5MHz)

2MHzあたりの妙な飛び出しはありません。

アンテナのSWR(1～100MHz)

50MHzがSWR最良点は同じです。

どうやら、NanoVNA-Fは外れを引いてしまったようです。orz