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DC 9V-12V 1KHz SineWave Bridge Signal Source Preamplifier Audio Signal Generator を作ってみました [Measuring equipme]

 eBay で購入した安価なウィーン・ブリッジ発振回路のキット、2つ目を作ってみました。

一つ目は、それほど良い特性ではありませんでした。
こちらに記事があります。THD は 0.93% でした。
これは振幅制限に LED の特性を使っており、それがあまり良い結果を出していないのだと思います。
今回のは振幅制限にランプを使っています。
電源を繋いで、発振波形を見てみると、まぁまぁです。
DSC07358.JPG
オシロスコープで FFT を見ながら2次、3次の高調波が減るように振幅制限の設定を調整しました。
出力は適当なレベルに調整しました。
DSC07359.JPG
DSC07360.JPG
今度は、WaveSpectra で THD を見てみました。
SineWave Bridge Signal Source.jpg
THD が良くなるように再調整すると、0.36% まで改善できました。
前回のキットよりはだいぶ改善されていますが、もうちょっと良くしたいところです。
こうしてみると Arduino で Softeare DDS を動かしたほうが THD 的には簡単に良い結果が得られるように見えます。
でも、普通に SSB 送信機の調整に使うぐらいならこのランプを使ったウィーンブリッジ発振回路でも良いのかもしれません。
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RAINBOWKITS EBAO-3 WIEN-BRIDGE AUDIO SINE-WAVE OSCILLATOR KIT を作ってみました [Measuring equipme]

 RAINBOWKITS EBAO-3 WIEN-BRIDGE AUDIO SINE-WAVE OSCILLATOR KIT を作ってみました。

電源を繋いで、発振波形を見てみると、まぁまぁです。
オシロスコープで FFT を見ると、こんな感じです。
DSC07317.JPG
残念ながらオシロスコープの FFT 機能に THD の計算機能がないので PC の WS で測ってみました。
Rainbowkits_EBAO-3_AF_OSC.jpg
いまいち、THD の値が良くありません。
測定系も再確認した方が良さそうです。
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eBay で売られているウィーン・ブリッジ発振器キットを買ってみました [Measuring equipme]

 先日の QEX March/April 2019 に出ていた eBay で売られている安価なウィーン・ブリッジ発振回路のキットを買ってみました。

買ったのは2種類のキットです。
一つは RAINBOWKITS EBAO-3 WIEN-BRIDGE AUDIO SINE-WAVE OSCILLATOR KIT
s-l1600.jpg
もう一つは DC 9V-12V 1KHz SineWave Bridge Signal Source Preamplifier Audio Signal Generator
です。
s-l1600-bulb.jpg
上のキットはウィーン・ブリッジ発振回路のゲイン・コントロールに LED の抵抗特性を使っており、下のキットはタングステン・ランプを使っています。
旧 HP 社が創業時にこのランプを使った CR 発振器を作って成功した話は有名ですよね。
一般的にウィーン・ブリッジ発振回路のゲイン・コントロールにはランプが使われていますが、最近は手に入りずらいし、切れるので FET でゲイン・コントロールしたりしているようです。
で、上のキットが今日届いたので、説明書を眺めていたら LED の特性が出ていました。
それをグラフにしてみると、電圧ー電流特性は
LED-V-C_chart.jpg
このように直線的に見えますが、
電圧ー抵抗値のグラフにしてみると
LED-V-R_chart.jpg
と、電圧が上がると抵抗値が下がる特性を示しています。
この特性を使って制御していると説明書には書かれているので、どのくらい安定な発振をするのか実際に組み立てて特性を測ってみようと思います。

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三田無線研究所(DELICA)のトランスディッパー WB-200 はやっぱりスゴイ [Measuring equipme]

 思わず買ってしまった中華ラジオキットを作っているのですが、その調整にデリカのディップメーター WB-200 を引っ張り出しました。

低いバンドの方はすぐに動き始めたのですが、高いバンドの方が動きません。
しばらく通電していたら発振し始めたので、20分ほどエージングしてから発振周波数を見てみました。
その結果がこれです。
発振周波数を 150MHz に合わせ、発振強度も指定の強度に合わせてあります。
DSC07264.JPG
DSC07263.JPG
その時の信号受信状態がこれです。
DSC07265.JPG
値で見ると、150MHz に対し 70.91kHz のズレです。値を見ると大きいように感じますが、精度をパーセントで見てみると 0.047% です。
大学の時に買ったので約45年くらい前の機械で、LC発振回路です。
発振しなかったものを通電して発振するようになり、さらにエージングしてから測ったとはいえ、この精度は驚異的です。
三田無線研究所、畏るべし、ですね。
なお、このくらいになると撮影で手やデジカメが動くとそれに従って周波数も振れます。
まぁ、コイルがむき出しですから周りの影響を受けてしまうのは使用形態からいっても仕方ありません。
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XR2206 Function Signal Generator Kit を作る [Measuring equipme]

 以前、Banggood から購入してあった、「DIY XR2206 Function Signal Generator Kit Sine Triangle Square Output 1HZ-1MHZ」を作ってみました。

幾つかある、XR2206 のキットの中でも購入してあったのはこれです。
DIY XR2206 Function Signal Generator Kit Sine Triangle Square Output 1HZ-1MHZ
作ってケースを被せてみると、電解コンの頭が微妙に当たります。
DSC07239.JPG
そこで、電解コンを寝かせ、ついでにバイアス電圧を作っている分圧回路にもパスコンとして、電解コンを追加しました。
DSC07244.JPG
追加したパスコンは赤字で書いてあります。これは XR2206 の仕様書に書かれていたからです。
sine-circuit.jpg
で、測定すると DC 分が載っています。
DSC07238.JPG
仕方がないので、テスト・ケーブルに DC カットのコンデンサを追加しました。
DSC07245.JPG
これでオーディオ回路のテスト用に簡易オシレータができました。
テスタの周波数測定機能を使って、取り敢えずサイン波の周波数を約 1kHz に合わせてあります。
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アマチュア無線家向けの測定器の本 [Measuring equipme]

 続いて、また RSGB(Radio Societh of Great Britain)から出版された本です。

今度は、アマチュア無線家向けの測定器の本で、初版が 1974年の出版で、改訂版が 2011年に出て、再版が 2012年と 2016年に出された本です。入手したのは再版のものです。
Test Equipment for the Radio Amateur

目次は
Acknowledgement
Preface
Abbreviations and units
Chapter 1: Introduction
Chapter 2: Current and Voltage Measurements
Chapter 3: The Oscilloscope
Chapter 4: Componet Measurements
Chapter 5: RF Dummy Loads and Attenuators
Chapter 6: RF Samplers and Couplers
Chapter 7: Frequency Measurements and Standards
Chapter 8: Wavemeters and Analysers
Chapter 9: RF Power Measurements
Chapter 10: Modulation Measurements
Chapter 11: Antenna and Transmission Line Measurements
Chapter 12: AF and RF Signal Sources
Chapter 13: Noise, Receiver and Transmitter Measurements
Chapter 14: Software Based Test Equipment
Chapter 15: Power Supplies
Chapter 16: A Motley Collection
Appendix 1: Reference data
Appendix 2: PCB and Componet Layouts
Index
となっています。
この中で Appendix 2: が良くて、プリント基板と部品配置が載っています。
これはなかなか便利だと思います。
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Russian germanium diode [Measuring equipme]

 とあるメールマガジンでロシア製ゲルマニウム・ダイオードが紹介されていました。

それでググったら、幾つかのサイトが見つかりました。
ここには特性も紹介されています。
引用させていただきますと
Diodes-DCA75.jpg
この図から 1N34A とほぼ同じ特性のものとして D9B があります。
これをネットで検索すると、いろいろなショップから買えるようです。
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QRP Labs の QRP HF Dummy Load を使った終端型電力計をケースに入れました [Measuring equipme]

 QRP Labs の QRP HF Dummy Load を使った終端型電力計(1mW ~ 10W)をケースに入れました。

〔組み込み〕
ダミーロードは BNC のコネクタだけでなく、基板の穴に合わせて 3mm のビスでもケースに固定し、基板のグランドをケースに落とすようにしています。
測定・表示を行っている「びんぼうでいいの」は、秋月のミニカードスペーサーを取り付けてケースの底に接着しました。
DSC07039.JPG
シールドを付けて動作確認です。
DSC07042.JPG
〔SWR 確認〕
ケースに入れてダミーロードの SWR が悪化していないかを確認しました。
〇 51MHz での SWR
DSC07037.JPG
以前は 1.38 だったのが 1.33 に改善しています。
〇 28MHz ± 16MHz
DSC07038.JPG
28MHz で 1.2 です。
〔5Band 表示〕
DSC07040.JPG
主に使う 7MHz から 21MHz の間で問題なく使えそうです。

あとで QRP リグの出力測定をしてみようと思います。
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Vector Antenna Analyzer FA-VA5 の信号発生波形を確認 [Measuring equipme]

 今度はオシロスコープで信号発生機能の出力波形を見てみました。

使ったオシロスコープが帯域70MHzなので、上の方の周波数ではそのせいもあり、波形は参考程度です。ただし、このオシロスコープは裏技で設定ファイルを書き換える事とキャパシターを各チャンネル1個ずつ外すと200MHzのオシロスコープに変身できます。つまり、実力として200MHzクラスのポテンシャルを持っています。

〔50MHz〕
pic_2_1.jpg
10MHz くらいから下では方形波を LPF に通したような波形ですが、この辺りではサイン波に近くなっています。

〔100MHz〕
pic_2_2.jpg
出力を測った時に減っていたように、振幅が小さくなっています。

〔150MHz〕
pic_2_3.jpg
さらに振幅が小さくなっています。オシロスコープの限界を超えていますし。

〔50MHz〕
pic_2_4.jpg
こちらはオシロスコープの測定機能を使った表示です。

〔70MHz〕
pic_2_5.jpg

〔100MHz〕
pic_2_6.jpg

このオシロスコープ、思ったより上が伸びています。
動作確認程度なら HF から 50MHz くらいまでの機器の測定には十分な性能を持っています。
それ以上はスペアナとアッテネーターを使って測定すれば良さそうです。
禁断の200MHzハッキングは様子見ですね。プローブも80MHzまでのプローブですから。
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QRP 終端型電力計で FA-VA5 の信号発生出力を測定してみました [Measuring equipme]

 QRP 終端型電力計ができたので、角周波数での FA-VA5 の信号発生出力を測定してみました。

〔10MHz〕
DSC07014.JPG
3.0mW でした。
〔50MHz〕
DSC07015.JPG
2.3mW でした。
〔100MHz〕
DSC07016.JPG
1.3mW でした。
〔150MHz〕
DSC07020.JPG
1mW 以下でした。この終端型電力計は基準電圧 2.048V で、プラス側は 15bit なので 1bit は 62.5μV のステップになります。
〔200MHz〕
DSC07021.JPG
やはり 1mW 以下でした。
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Vector Antenna Analyzer FA-VA5 の周波数精度確認 [Measuring equipme]

 Agilent の周波数カウンターで Vector Antenna Analyzer FA-VA5 の信号発生周波数を測定してみました。

Vector Antenna Analyzer FA-VA5 で 10MHz を出力
DSC07011.JPG
その時の周波数カウンターの表示
DSC07012.JPG
11.9Hz のズレでした。10MHz なので 1.19ppm のズレ。
価格を考えるとかなり良い値かと思います。
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QRP Labs の QRP HF Dummy Load を終端型電力計(1mW ~ 10W)にしてみました [Measuring equipme]

 Arduino のスケッチに電圧:電力変換機能を作りこんで、QRP Labs の QRP HF Dummy Load を 1mW ~ 10W まで測れる、終端型電力計にしてみました。

SG では 12dBm 以下の信号しか出せなかったので、KX3 を使って 0.1W から 10W までのデータを取って、mW / W 表示機能を追加しました。
〔測定した電圧-電力変換グラフ〕
qrp_pw.jpg
〔測定風景〕
DSC06987.JPG
〔5W 表示〕
パワー計
DSC06988.JPG
作った電力計
DSC06989.JPG
〔0.5W 表示〕
パワー計
DSC06992.JPG
作った電力計
DSC06993.JPG

パワー計の表示を目視で読んでいるのと、KX3 のパワー設定が 0.2W 刻みなのでそれほど正確ではありません。10W 以下で正確に電力を測れる測定器が無いので、まぁ、こんなものでしょう。
K2 の方がパワー設定は 0.1W 刻みなのであとで K2 を使ってもう一度表示の確認をしてみたいと思います。
次はこれをケースに入れようと思います。
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自作 5W 10dB アッテネーターの特性を測ってみました [Measuring equipme]

 QRP HF Dummy Load を使った終端型電力計の校正用に考えていた BIRD 8343-100 100W 10dB アッテネーターの特性が酷かったので急遽、自作 5W 10dB アッテネーターの特性を測ってみました。

このアッテネーターの特性は前にも測っていたのですが、ケースを触ると人体の影響が出てしまうので GND の取り方を変えています。
〔100MHz までの特性〕
26 5W 100M.jpg
HF 帯から 50MHz くらいまでは使えそうです。

〔1500MHz までの特性〕
25 5W 1500M.jpg
参考までに 1500MHz までの特性を測ってみました。
やはり上の方は特性が乱れて使えないです。
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N型コネクタのケーブルを作っていろいろなアッテネーターと RLB を測定してみました [Measuring equipme]

 QRP HF Dummy Load を使った終端型電力計の校正用にN型コネクタのケーブルを作ったので、いろいろなアッテネーターと RLB を測定してみました。

※ 測定中の写真を2枚追加しました

〔3D-2V M型コネクタ〕
3D-2V の片側 N 型、反対側 M 型コネクタを付けたケーブルを M-M の変換コネクタで繋いだものです。
1 Mコネクタ_1500MHz.jpg
1.5GHz までの特性。使えるのは 150MHz くらいまでですね。
2 Mコネクタ_100MHz.jpg
100MHz までは良好です。

〔RG-58U BNC 型コネクタ〕
RG-58U の片側 N 型、反対側 BNC 型コネクタを付けたケーブルを BNC-BNC の変換コネクタで繋いだものです。
4  BNCコネクタ_1500MHz.jpg
1.5GHz までの特性。1200MHz くらいまで使えそうです。
3 BNCコネクタ_100MHz.jpg
100MHz までの特性

〔BIRD8343-100 100W 10dB アッテネーター〕
ヤフオクで手に入れた BIRD Model 8343-100 10dB アッテネーターの特性です。N-N 中継コネクタを使ってノーマライズしたあとの測定結果です。
7 BIRD8343 100 W 1500MHz with marker.jpg
仕様では DC ~ 1GHz まで使えるはずですが、なぜか 450MHz 以下の減衰量が減少しています。
6 BIRD8343 100 W 100MHz.jpg
7MHz では -3.51dB しかありません。これでは終端型電力計の校正には使えません。(´;ω;`)
どう使ったらこうなるのでしょうね。信じられない特性です。

〔コアキシャル型 20dB アッテネーター〕
ハムフェアで手に入れた 20dB アッテネーターです。
8 coax 20dB 1500MHz.jpg
1.5GHz までの特性。1200MHz くらいまで使えそうです。
9 coax 20dB 100MHz.jpg
100MHz までの特性

〔自作 10dB アッテネーター〕
こちらは自作の 10dB アッテネーターです。
DSC06980.JPG
12 homebrew-A.jpg
11 homebrew-B.jpg
ともに 430MHz くらいまでは使えそうです。

〔中華製 SMA コネクタのアッテネーター〕
これは中華製の SMA コネクタのアッテネーターです。
13 ch 10db.jpg
10dB の特性
14 ch 6db.jpg
6dB の特性
15 ch 6db.jpg
もう一つの 6dB の特性
16 ch 3db.jpg
3dB の特性
それぞれ 1.5GHz まで使えそうです。

〔自作 RLB〕
トロイダルコア活用百科に出ている RLB で 5t のものです。
DSC06981.JPG
17 RLB VU through.jpg
スルーの特性
17 RLB swr 50ohm termination.jpg
DUT 側に 50Ω のダミーロードを繋ぎ、検出側に出てくる信号を見ています。
430MHz くらいまで使えそうです。

〔安立製方向性結合器〕
ヤフオクで手に入れた安立製の方向性結合器の特性です。
18 RLB アンリツ through.jpg
スルー側の特性
19 RLB アンリツ  50ohm termination.jpg
-30dB 側の出力です。良い特性が出てます。
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Vector Antenna Analyzer FA-VA5 に LCD 保護のアクリル板を付けました [Measuring equipme]

 Vector Antenna Analyzer FA-VA5 に LCD 保護のアクリル板を付けました。

FA-VA5 は LCD ディスプレイの窓に保護のカバーがなく、LCD ディスプレイがむき出しになっていました。
そこで、ホームセンターでアクリル板を買ってきて、ケースに薄い両面テープで取り付けてみました。
DSC06977.JPG
DSC06978.JPG
窓に対してアクリル板を 5mm 大きくカットし、幅 5mm の両面テープで固定しました。
これで LCD ディスプレイの保護ができたので、屋外での使用にも不安はなくなりました。

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Xtal checker を作って水晶を削る [Measuring equipme]

 今月号の QST 誌を見ていたら、Xtal checker を作って水晶を削ろうという記事が出ていました。

Xtal checker は QRP me から出ているキットです。
これは FDIM 2017 の CRYSTAL GRINDING BUILDATHON で使われたキットの市販バージョンの様です。
2-.jpg
これを使って FT-243 の水晶を削って、自分の欲しい周波数に変えようというものです。
1-.jpg
その為に必要な水晶を削る道具も QRP me から「Crystal Grinding Accessory Pack」として販売されています。
中身は次のようなものです。
1. 4"x4" (MINIMUM) piece of 3/8" plate glass for use as a grinding surface
2. An assortment of wet/dry sanding paper with grits (500, 1000, 1200 & 1500) for grinding
3. An FT-243 crystal with calibration data
4. An FT-243 quartz blank suitable for grinding into the 40m band
5. A piece of TR-3 relay snap track for mounting the pcb into

今の時代、FT-243 の水晶を探すのも難しいと思いますが、それを削って欲しい周波数の Xtal を作ろうという心意気がスゴイと感心してしまった記事でした。

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RF プローブの特性測定 [Measuring equipme]

 せっかく SG を引っ張り出してきたので、今まで作った FCZ と K2 の RF プローブの特性を測ってみました。

-12dBm から 12dBm まで出力を変化させた時の出力電圧を DMM で測定した結果です。
縦軸は電圧(V)です。十分な検出感度を持っています。FCZ の方が感度が高いのはダイオードを2本使ってロスを少なくしているからです。でも K2 のプローブでも十分な感度を持っていて、問題ありません。
3-RF probe power.jpg
これは K2 の作成時に付属の基板で作ったプローブの周波数特性です。
4-RF probe freq.jpg
1MHz を基準に取ると、50MHz までの間で 0dB ~ 2.3dB の間に入っています。
なので、そのくらいまでは使えそうです。
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QRP HF Dummy Load 終端型電力計の特性測定(微小電力編) [Measuring equipme]

 SG を引っ張り出して QRP HF Dummy Load を使った、終端型電力計の微小電力での特性を見てみました。

測定風景
SG
DSC06975.JPG
終端型電力計
DSC06976.JPG

測定周波数:7MHz
測定電力:-12dBm ~ 12dBm
1-QRP dummy load.jpg
検波に使っているのがシリコン・ダイオードの整流用ダイオードなので、入力電力が小さい方ではかなり苦しい特性です。
測定電力:0dBm
周波数範囲:1MHz ~ 50MHz
2-QRP dummy load Freq.jpg
1mW での周波数特性ですが、やはり高い方で落ちていきますね。
1MHz を基準にして 3dB 落ちるところの周波数が約 32MHz くらいになります。
やはりこのダミーロードの限界はこの辺りなんだろうと思います。

次は HF トランシーバーと SWR 計を使って、10dBm から 40dBm の間の特性を見てみようと思います。これには 20dB の減衰量が必要なので、10dB のアッテネーターを2段接続でやってみようと思います。
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QRP HF Dummy Load を終端型電力計にするため Arduino の電圧測定器を繋げました [Measuring equipme]

 前回作った Arduino DC 電圧計スケッチの動作が確認できたので、QRP HF Dummy Load に繋いで終端型電力計にしてみました。

〔Arduino DC 電圧計スケッチ〕
16bit の ADC を使い、内蔵基準電圧が 2.048V なので 1 step の分解能は 62.5 μV になります。
これは入力オープンで動かしたときの様子。入力オープンで HiZ なので誘導電圧が出てます。
DSC06972.JPG
〔QRP HF Dummy Load に繋いだ〕
DSC06974.JPG
入力の OP Amp バッファに 1.5MΩ:100kΩ の分圧回路を接続し、QRP HF Dummy Load の検波出力と繋いだところ。
入力フロートから 100kΩ で終端されたので誘導電圧が軽減され表示が安定しています。
QRP HF Dummy Load の検波出力を繋ぐ前に安定化電源の電圧を加えて、Arduino 電圧計の表示と DMM の表示を比べてみましたが、0.0000V から 2.024V までの間でほとんど同じ値を表示しており、DMM レベルの精度が出ている事は確認しました。

あとはこれに SG を繋いで SG 出力対検波出力電圧の対応テーブルを作成し、スケッチに組み込んで電力表示ができるようにする予定です。
1mW / 0dBm の先頭電圧は 0.32V、分圧された電圧が 0.02V なので、電圧計としては十分測れる電圧ですが、検波用のダイオードがどの程度動作できるかは分かりません。
うまくすれば 1mW / 0dBm から 10W / 40dBm くらいまでの電力計が出来上がるはずです。
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QRP Labs の QRP HF Dummy Load を終端型電力計にするため Arduino で電圧測定器を作ってみました(ソフト編) [Measuring equipme]

 QRP Labs の QRP HF Dummy Load を終端型電力計にするため Arduino で電圧測定器を作ってみました、のソフト編です。

① I2C のアドレスを確認するため、アドレスを Scan します
1_I2C_scan_result.jpg
これで ADC と LCD がそれぞれ見えている事が分かります。
② 次に、ADC からの値を読んで表示するスケッチです
2-Volt.jpg
ADC から上位バイトと下位バイトを読み込んで float 型にキャストし、String で文字列に変換して LCD とシリアル・モニターに表示させています。

次はこれを使って SG からの出力を読み取った結果をテーブルにしてパワーと変換された DC 電圧との変換テーブルを作り、そのテーブルを使って電力表示をするスケッチの作成です。
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