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Arduino グラフィック LCD 表示器を試す [Measuring equipme]

 AA-30.ZERO の表示器を Arduino で実現するために手持ちのグラフィック表示 LCD を試してみました。

手元にあるので用途が決まっていないものは次の2つがありました。
① KUMAN の 2.8inch_Arduino_UC8230_V1.1
② Banggood の 2.4inch_Arduino_ILI9341_V2.0
① は QRPguys で購入した SWR メーター用に買ったものですが、サイズを間違えていたものです。
② は Banggood で安かったので勉強用に買ったものです。
それぞれにサンプル・プログラムが付いているので、動かしてみました。
〔KUMAN の 2.8inch_Arduino_UC8230_V1.1〕
文字表示
DSC06572.JPG
タッチパネル
DSC06575.JPG
ダイアル表示
DSC06576.JPG
グラフ表示
DSC06577.JPG
ビットマップ
DSC06579.JPG
テキスト・スクロール
DSC06581.JPG
そこそこの速さで動きます。
〔Banggood の 2.4inch_Arduino_ILI9341_V2.0〕
文字表示
DSC06583.JPG
ダイアル表示
DSC06584.JPG
どちらもちゃんと動きますが、少しだけ画面が大きい KUMAN のパネルで表示部を作ってみようと思います。
しかし、ここで問題発生。
Arduino Uno ではどちらのグラフィック表示 LCD でもポートの空きがありません。
正確には Arduino IDE と通信するシリアル・ポートは空いているのですが、ここを AA-30.ZERO との通信に使ってしまうとパソコンにデータを取り込んだりが出来なくなってしまいます。
これがポート配置です。
QD280UNO8230.jpg
仕方がないので Arduino Mega 2560 を使うしかなさそうです。
Arduino Pro でも良いのですが、シールド用のコネクタが付いたバニラ・シールドなどを使って半田付けが必要になってしまうのが難点です。
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RigExpert AA-30.ZERO を PC に繋いで測定してみる [Measuring equipme]

 RigExpert AA-30.ZERO を PC に繋いで、いろいろと測定してみました。

〔50Ω、75Ω、33.3Ωの測定〕
SWR 校正用に持っているそれぞれのダミーロードを測ってみます。
50Ω
5-50ohm.jpg
75Ω
6-75-ohm.jpg
33.3Ω
7-33R6-ohm.jpg
SWR 1 はちょっとずれていますが、SWR 1.5 はちゃんと出ています。
〔SteppIR 7MHz の測定〕
今度は実際のアンテナでの測定です。
広域
8-stepp-30M-100p.jpg
狭域
10-stepp-7M.jpg
広域では上の方に乱れが見えます。
〔SteppIR 28MHz の測定〕
12-stepp-28M.jpg
問題なく測れていますし、インピーダンスの値も出ています。
〔動作上限周波数の確認〕
動作上限がどのくらいにあるかを見てみます。
測定に使っているデバイスは SA612 と Si5351A です。 これらはかなり高周波まで動くので、どこまで使えるかを見てみました。 まず、ダミーロードから。
50Ω
13-60M-50.jpg
75Ω
14-60M-75.jpg
33.3Ω
15-60M-33R3.jpg
良さそうに見えます。
しかし、実際のアンテナを測ってみると
16-29R5M.jpg
どうやら 30MHz でソフト的なリミットが設けられているみたいです。
これは条件を変えていろいろと試した結果です。
ちょっと残念。
でも、30MHz まではちゃんと測定してくれますし、リアクタンスも表示してくれるので良しとします。
なにしろこの値段ですから。

次は、Arduino に繋いで、LCD グラフィック・ディスプレイにグラフ表示できるように考えます。
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RigExpert AA-30.ZERO を PC に繋いでみる [Measuring equipme]

 RigExpert のサイトに載っている PC 接続の例を試してみました。

〔接続準備〕
接続用のケーブルを作ります。
DSC06565.JPG
サンハヤトのスルーホール用テストワイヤを半分のところで切って、ブレッドボード用のワイヤに繋ぎなおします。
これで AA-30.ZERO のスルーホールに半田付けしなくてもケーブルを USB Serial 変換基板に繋ぐことができます。
接続したところ
DSC06566.JPG
DSC06568.JPG
DSC06567.JPG
〔接続〕
ダウンロードした最新の AntScope ver. 4.3.4 を起動します。
最初に警告が出ますけど、OK して先へ進みます。
1-warning.jpg
ポートの設定をします。
2-com-port.jpg
アナライザーの設定をします。
3-AA-30.jpg
〔測定〕
測定条件を設定します。
4-scan-set.jpg
OK をクリックすると測定が始まり、結果が表示されます。
5-50ohm.jpg
これは 50Ω ダミーロードを図った結果です。
SWR が 1 にはなりません。
各種測定結果は別途載せます。
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RigExpert AA-30.ZERO がやってきた [Measuring equipme]

 リグエキスパート・ジャパンで RigExpert AA-30.ZERO をポチったら、店主の日下さん自ら届けていただけました。

これです。
DSC06550.JPG
DSC06551.JPG
これ単体で動作できるので、まずは USB - Serial 変換基板を用意して PC 側アプリで動かしてみようと思います。
うまくいったら Arduino と LCD での単体動作を目指したいです。
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RigExpert AA-30.ZERO [Measuring equipme]

 知らない間にこんな製品が出ていました。

これです。
DSC_8260.jpg
DSC_8263.jpg
で、製品仕様が良くて
周波数範囲:0.06 ~ 30 MHz
周波数入力:1 kHz ステップ
特性インピーダス:25/50/75/100Ω
外筐:なし
表示器:LED 4個
電源:外部電源
通信手段:UART
SWR表示範囲:
 数値表示 1 ~ 100
R ,X 表示範囲:
 数値表示 -10KΩ ~ 10KΩ
RF 出力
 端子形状 SMA 型(未マウント)
 出力波形 方形波
出力電力 +13 dBm /50 Ω
電源
電圧 5V
消費電流 最大150mA
USB電源・・必須事項:-側端子/PCシャーシを大地アースに接続
基板サイズ(W x H x D) 55 mm x 69 mm x 5 mm (コネクター含まず)
環境温度 0 ~ 40 ℃
質量 310 g (コネクター含まず)
※ 製品仕様はお断り無しに変更することがあります。
となっています。
この中で、R ,X 表示範囲:数値表示 -10KΩ ~ 10KΩ に心惹かれますね。
作りかけの Arduino SWR meter を作る気が失せました。
この基板、CPU も載っています。それも STM32F070CBT6 です。
そのスペックは
ST Microelectronics 32ビット RISC, ARM Cortex M0コア, 48MHz, 128 kB フラッシュ
RISCコア: ARM 32ビットCortex-M0 CPU、最大周波数48 MHz
CRC計算ユニット
電力管理
クロック管理
最高86個の高速入力 / 出力
7チャンネルのDMAコントローラ
12個のタイマ
通信インターフェイス: I2C、USART、SPI、CAN、USB 2.0フルスピード
と強力です。ここにアンテナ・アナライザーのソフトが入っているのでしょうね。
Arduino が無くても直接 PC と接続して RigExpert のアンテナ解析ソフトと通信できます。
出来たら Arduino Mega と LCD タッチパネルを付けて、表示だけを Arduino で処理すれば単体でグラフィック表示も出来そうです。
凄いなぁ、RigExpert
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AF Two Tone Generator のスプリアス改善プラン [Measuring equipme]

 AF Two Tone Generator の全高調波歪(THD)、スプリアスが酷いので改善プランを考えてみました。

〔1.発振出力とバッファの間に LPF を追加する〕
これは今ある Two Tone Generator の発振回路の後にそれぞれの周波数に対応した LPF を追加するものです。
発振回路に手を加えるので、余計に発振の安定度が悪化する恐れがありますが、手軽にできます。

〔2.Arduino でソフトウェア DDS を作る〕
これはオーディオ帯の周波数なら Arduino でソフト的に DDS を作り、波形生成をしても出来そうなので考えてみました。 DDS に関しては以前、Verilog でシミュレーション上は作った事があります。
その時の事を思い出しながらプログラムを作れば作れそうな気がします。
FPGA で PSK31 (DE0 Nano 編 送信 その3)

〔3.PC ソフトで波形を作る〕
これは PC ソフト、Wagegene を使って Two Tone 信号を作り、送信機に入れるものです。
これはケーブルを作るだけですが、そのために PC を動かすの嫌なので最後の手段にします。

取り敢えず、1.から始めてみようと思います。
このスプリアスを改善しないと SSB 波のスプリアスを見た時にひどい物になりそうですから、何とかしたいと思います。
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AF Two Tone Generator の動作確認とスプリアス測定 [Measuring equipme]

 久しぶりにキャリブレーションの AF Two Tone Generator を動かしてみました。

動かしたのは、これで TR-4C の SSB 特性を確認するためです。
ついでに APB-3 でオーディオ帯の信号レベルとスプリアスも見てみました。
PicoScope で測った全高調波歪率(THD)も追加しました。

〔670Hz〕
基本波
670-1.jpg
2次の高調波
670-2.jpg
3次までの値
0.6701kHz -12.08dB
1.335kHz -37dB
2.005kHz -46.92dB
基本波と2次が -25dB しか差がありません。 ちょっと悪い感じがします。
〔1640Hz〕
基本波
1642-1.jpg
3次までの値
1.642kHz -11.77dB
3.284kHz -37.39dB
4.923kHz -47.08dB
こちらも同様な特性です。
〔Two Tone〕
670-1642.jpg
いろいろと子供がいますね。

〔USB オシロで測った歪率〕
USB オシロで歪率が測れるようなので測ってみました。
667Hz の波形と歪率
667.jpg
667-歪.jpg
全高調波歪(THD)は 5.9% です。
1641Hz の波形と歪率
1641.jpg
1641-歪.jpg
全高調波歪(THD)は 5.7% です。
本来なら歪率をもっと減らしたいところです。

備忘録として回路図と使い方を。
〔回路図〕
IMG_0001.jpg
〔使い方〕
IMG_0002.jpg

あと、以前に書いていた AF Two Tone Generator 関係のブログのリンクです。
AF Two Tone Generator の調整と動作確認
IC-726 の spurious 測定
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APB-3 のソフトウェアをアップデートしました [Measuring equipme]

 APB-3 のソフトウェアをアップデートしました。

久しぶりに APB-3 に電源を入れてみました。
で、おじさん工房を覗いてみたら新しい FPGA のコンフィギュレーション・ファイルとアプリケーションがあったので、入れ替える事にしました。
と言っても、2014年に更新されていたものなんですけど。 どれだけ APB-3 が休眠していた事か。
① 今までのバージョン
1209.jpg
② 新しい FPGA のバージョン
1401.jpg
③ FLASH ROM への書き込み
Flash.jpg
完了すると、こんな表示が出ます。
Flash-2.jpg
④ 書き込み選択のジャンパーを元に戻して動作確認
1401-flash.jpg
ちゃんと電源 ON で FPGA が自分でコンフィギュレーション・データを読み込んでいます。

あとでこれで Two Tone Generator の信号を確認してみる予定です。
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アンテナ・アナライザーに使う検波用ダイオード [Measuring equipme]

 アンテナ・アナライザーも部品が集まりつつあり、抵抗、コンデンサ、8 Pin DIP ソケット、インダクタの取り付けまで終わりました。

次のステップとして、検波用ダイオードの取り付けが待っていますが、どれを付けるかで思案中です。
基本は小電流領域で順方向電圧降下が小さい物が理想なのですが、今時、ゲルマ・ダイオードなどなかなかありません。
ゲルマとショットキーの 1N60 を半導体テスターで測ってみましたが、イマイチです。
ゲルマ 1N60 では、5mA で 0.56V
ショットキー 1N60 では、5mA で 0.39V
でした。
試しに手持ちの正真正銘ゲルマ・トランジスタの 2SA12、2SA49 も測ってみました。
どちらも Vbe は、0.26V 程度です。
このくらいのゲルマ・ダイオードが欲しいなぁ....
因みに 2SA12、2SA49 の写真です。 おまけで 2SC32 も写っています。
DSC06439.JPG
香港に 1N34 を注文しているので、それが届いたら測定してみるつもりです。
出来たら、治具を作って 1mA 以下でどのくらいの順方向電圧降下になっているかを実測できるようにしたい

アンテナ・アナライザーで使う Arduino が届いた (写真を追加) [Measuring equipme]

 アンテナ・アナライザーではこの Arduino Mega 2560 Pro Mini を制御に使っています。

その Mega 2560 Pro Mini が届きました。
4-mega.jpg
New Small Meduino Mega2560 R3 Pro Mini ATMEGA16U2(Arduino Mega2560 Compatible)

早速、PC に繋いで動作確認をしてみます。
ボードを選んで
1-board.jpg
ポートを設定し
2-port.jpg
定番の Blink を動かしてみます。
コンパイルして転送すると無事に動きました。
3-blink.jpg
DSC06427.JPG
LCD やロータリー・エンコーダー等も届き始めて居るので、明日にでも 1% の抵抗を買いに行こうと思います。

ziVNAu の PC アプリがバージョンアップしていました。 [Measuring equipme]

 RF ワールド読者の掲示板Ⅱを見ていたら、ziVNAu の PC アプリがバージョンアップしていました。

そこで早速ダウンロードし、アップデートしてみました。
アップデートと言ってもアプリを差し替えるだけです。
<アップデート前>
1-old.jpg
<アップデート後>
2-new.jpg

動作チェックの特性を見てみると
① a1 → b1 試験 (ポート1から出力してポート1に反射してきた信号)
3-1.jpg
② a2 → b2 試験 (ポート2から出力してポート2に反射してきた信号)
4-2.jpg
③ REF試験 (内部基準信号)
5-3.jpg
④ a2 → b1 試験 (ポート2から出力してポート1に入ってきた信号)
オープン
6-4.jpg
ケーブル接続時
6-4-2.jpg
⑤ a1 → b2 試験 (ポート1から出力してポート2に入ってきた信号)
オープン
7-5.jpg
ケーブル接続時
7-5-2.jpg
上の方の特性が暴れなくなっています。

ziVNAu にシールドを追加しました [Measuring equipme]

 ziVNAu に追加で指示が出ている、シールドの追加を行いました。

基板の底面とケースの間にスリーエムの導電性シート(スズメッキエンボス銅箔)を貼り、フロントパネルまでシートを貼り、SMA コネクタとの接触を図ります。
DSC06420.JPG
で、特性を見てみました。
① a1 → b1 試験 (ポート1から出力してポート1に反射してきた信号)
1.jpg
② a2 → b2 試験 (ポート2から出力してポート2に反射してきた信号)
2.jpg
③ REF試験 (内部基準信号)
3.jpg
④ a2 → b1 試験 (ポート2から出力してポート1に入ってきた信号)
4.jpg
⑤ a1 → b2 試験 (ポート1から出力してポート2に入ってきた信号)
5.jpg
前回の動作チェック時とほとんど変わりがありません。
指示が出た時に特性の改善事例が出ていたので、違いを確認してみようと思います

ここまで出来たので、最終的にケースを組み立てました。
DSC06421.JPG
DSC06419.JPG

ziVNAu (簡易VNA)のソフトウェアをインストールして動作の確認をしました [Measuring equipme]

 ziVNAu のソフトウェアをインストールして、セルフチェック動作の確認をしました。

ドライバーのインストールにはちょっと手間がかかります。
提供されているドライバーに署名が無いため、Windows10 64bit 環境ではセキュリティ・チェックを外してからインストールする事が求められます。 これは何とかして欲しいところですね。

動作確認です。
① a1 → b1 試験 (ポート1から出力してポート1に反射してきた信号)
1-a1-b1.jpg
サンプル画像の通りになりました。
② a2 → b2 試験 (ポート2から出力してポート2に反射してきた信号)
2-a2-b2.jpg
これも同じです。
③ REF試験 (内部基準信号)
3-ref.jpg
④ a2 → b1 試験 (ポート2から出力してポート1に入ってきた信号)
4-a2-b1.jpg
オープン
4-2.jpg
ケーブル接続時
⑤ a1 → b2 試験 (ポート1から出力してポート2に入ってきた信号)
5-a1-b2.jpg
オープン
5-2.jpg
ケーブル接続時

次はキャリブレーションの確認です。

アンテナ・アナライザー基板を買ってしまいました (QRPGuys に出ている説明を追記) [Measuring equipme]

 パドルと一緒に QRPGuys からアンテナ・アナライザーの基板も買ってしまいました。

物はこれです。
DSC06418.JPG
これは基板だけの販売ですが、グラフィカルな表示ができるアンテナ・アナライザーです。
特徴に
・Portable use with 9V battery or use a 9V wall wart when grid power is available; perfect for in the field or home use.
とあるので買ってしまいました。
基板以外の部品を買って作らないといけませんが、マニュアルが充実しているので作れそうです。
これは完成品のサンプル画像です。
IMG_2876a.jpg
Figure001a.jpg
これを 9V の電池でフィールドで使えるなら便利そうです。

続きを読む


ziVNAu をケースに組み込みました [Measuring equipme]

 先日の Sundays Craft Club でダミーロードの加工をした際に ziVNAu のケース加工もしてきていました。

その後、ネジ穴の微調整と USB コネクタの加工が残っていたので、長期借用中のワークベンチを出してきて久しぶりにヤスリ掛けをしました。
これがワークベンチです。 物は Black & Decker の Workmate です。 良く出来ています。
DSC06409.JPG
で、ケースに組んだところです。 黒いのは基板に実装されている表面実装型の LED の明かりをパネルに導く、フレックス・ライト・パイプです。 組み立て資料にはチップ LED を外して、パネル取り付け型の LED を付けるように書かれていましたが、他の方のアイデアを貰って、これにしました。 理由は、チップ LED を綺麗に外すのが面倒そうだったからです。
DSC06411.JPG
この後、PC に USB ドライバーをインストールしてアプリを動かせば 500MHz までのベクトル・ネットワーク・アナライザーが出来るはず。
明日にでもソフトのインストールをしてみます。

ヤフオクで手に入れた方向性結合器を試してみた [Measuring equipme]

 前にヤフオクで手に入れたままになっていた方向性結合器をスペアナで測ってみました。 ついでに 1200MHz のアンテナの特性も測ってみました。

〔結合度の確認〕
DSC06404.JPG
Output に 50Ω のターミネータを接続して入力の -30dB 出力が出る事を確認します。
DC_2_copling.jpg
これが結果で方向性結合器の使用周波数範囲が 0.8GHz ~ 2.9GHz なので、手持ちのスペアナでは 0.4GHz ~ 1.5GHz の範囲で測っています。 概ね -30dB の結合は取れているようです。
〔リターンロスの測定〕
今度は接続を変えてリターンロスを測定してみます。
DSC06405.JPG
今度は Input にターミネータ、アンテナなど DUT を繋ぎ、Output に TG 出力を繋ぎ、-30dB 出力にスペアナの入力を繋ぎます。
ノーマライズして
DC_6_Normalize.jpg
1200MHz のアンテナを繋ぐと
DC_7_return-loss.jpg
一応、アンテナの特性が確認できます。

と、ここまで書いて、少し手順に間違いがありそうなので、あとでもう一度やり直してみます。
取り敢えず、方向性結合器は使えそうです。

他の 10dB Pi type attenuator の特性測定 [Measuring equipme]

 他の 10dB Pi type attenuator の特性も測定してみます。

理由は、K2 100W 出力時の高調波を見るには 100W(50dBm)をスペアナの入力範囲(Max +20dBm、100mW)まで減衰させる必要があります。 つまり、減衰量は 30dB です。 20dB カップラーと 10dB アッテネーターで 30dB になりますが、念のため、さらに 10dB アッテネーターを使って、トータルで 40dB の減衰になるようにします。 そこで、ここで使う他の 10dB アッテネーターもその特性を測定してみました。
外観はこれです。 基板に直接抵抗と SMA コネクタを半田付けして作りました。 シールドはしていません。
DSC06401.JPG
作った時の元記事はこちらです。
今回、DSA815-TG で測定した結果がこれです。
2_10dB-att.jpg
2個あるので、もう一つも測定してみました。
3 b-free.jpg
ちょっと結果が異なります。 これは被測定物の置き方が異なったため、周りの影響を受けていました。
置き方を同じにすると
3 b-on-table.jpg
同じになりました。 最初は空間に浮かして測定していました。 あとの方は机の上に置いています。
机の上にはビニールコーティングされた鉄板が置かれているのでその影響を受けているようです。
高周波の測定は難しいですね。
一応、300MHz くらいまでは使えそうなので、高調波の確認には十分ですね。
参考までに、元記事で Giga St V.5 による測定結果がこちらです。
10dB_att204th.jpg
測定周波数範囲が異なりますが、差はなさそうです。

20dB Coupler の特性測定 [Measuring equipme]

 K2 の高調波を見てみる前に使っている 20dB カップラーの特性を測定してみました。

この 20dB カップラーは「定本 トロイダル・コア活用百科」に出ているものをそのまま作ってケースに入れたものです。 外観はこれです。
DSC06402.JPG
作った時の元記事はこちらです。
今回、DSA815-TG で測定した結果がこれです。
1_20dB-coupler.jpg
元の Giga St V.5 で測定した結果がこちらです。
20dB20Couppler.jpg
ほぼ一致しています。

5W 10dB attenuator の特性測定 [Measuring equipme]

 5W 10dB attenuator の特性をスペアナ DSA815-TG で測定してみました。

① ~ 1.5GHz まで
1_10dB-1R5G.jpg
② ~ 300MHz まで
2_10dB-300M.jpg
③ ~ 300MHz までで、スケールを変更
3_10dB-300M.jpg
何とか HF リグの高調波を見るのには使えそうです。

これを使って K2 の高調波を見てみようと思います。

5W 10dB attenuator を作る [Measuring equipme]

 K2 + KPA100 + KAT100 の出力スペクトルを測ろうと考えて 10dB の π 型アッテネーターを作ってみました。

これです。
DSC06396.JPG
回路定数は E24 系列を使っており、シリーズ抵抗が 68Ω、シャント抵抗が 100Ω、実際のロスが 9.62dB、リターン・ロスが 49.6dB です。
本当は 1% の抵抗を使いたかったのですが、ワット数の大きい抵抗が手に入らなかったので E24 で作りました。
明日は、これの単体特性を確認してみます。
スペクトルの測定系としては
K2 + KPA100 + KAT100 -> 20dB coupler -> dummy load
で、20dB coupler に 10dB attenuator を付けて 30dB 減衰させます。
これなら 100W を 100mW まで減衰させられます。
その信号をスペアナで測定して出力スペクトルを見てみるつもりです。
今回の測定だけなら 100W を 20dB coupler で 1W に減衰させられるので、2W の抵抗でも良かったのですが、先々、QRP 機の測定に使う事も考えて 5W の抵抗で作りました。
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