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2010年10月 1日 (金)

136kHz用、SDR受信機の製作

Sdrradio136 受信する周波数に近い局発信号によって差を取り出して受信するSDR受信機は、ダイレクトコンバージョン受信機と似ていますが、SDR受信機では、局発周波数と、それに直交した(90度位相のずれた)周波数の両方でサンプリングすることで、I/Q信号の2つの信号を作り出すことになります。2つの信号は、サウンドカードの帯域周波数の範囲において、振幅と位相の両方を持った複素周波数帯域(?)とすることができます。

この信号を、FFTなどの処理を行なうと、位相を含めた周波数帯に変換できるなど、デジタル信号処理ができる信号となっています。これを、パソコンの信号処理プログラムにかけることで、デジタル的に復調することができます。

SDR受信機の利点は、受信した周波数帯域をスペクトルとして、全体を見渡すことが出来る点にあります。これは、単にFFTにより周波数帯に変換するだけのことになりますが、利用法として使いやすさが増します。

アイキャスエンタープライズの販売しているSDR受信機は、136kHz帯を受信するためのもので、完成品が発売されていますが、キットとしても販売されています。価格がとても安かったことと、オプションで、7MHz受信用のモジュールが購入できるとなっていたので、興味を持っていました。

Sdrradio136_insideSDR受信機は、受信する周波数をLPFを通した後、バランスドコイルを通す部分に、受信する周波数帯によって異なる局発周波数の発振器を加えた受信モジュールと、局発周波数をI/Q信号に対するサンプリング周波数に変換して、サンプリングICによってサンプリングしてI/Q信号に変換する本体基板に分かれます。

受信モジュールを、希望する周波数帯ごとに用意することで、他の周波数帯も受信することができるようになっています。

キットの組み立ては、サンプリングICがピッチ変換基板にはんだ付けされているので、難しくありませんが、使用するコンデンサが、全て積層セラミックで、形状が同じため、容量の違いが区別ししづらかったので、ループでみながら、先に分類しておきました。抵抗もサイズが小さいので抵抗値ごとに分類しておきました。

本体が出来たところで、オプションで購入した7MHz受信モジュール(完成品)を使って受信してみました。パソコンにWinradHDをインストールし、LOを7.045MHzに合わせました。受信できる範囲は、サウンドカードの帯域によって異なりますが、96kHzのものでは、6.997MHz~7.093MHzとなります。試しに、トランシーバから7.055MHzのSSBを送信してみると、スペクトルの一部の振幅が高くなります。カーソルを周波数に合わせ、モードをLSBにあわせると、マイクで話した声が聞こえました。

デジタル的に処理しているため、音声はすこし遅れて再生されましたが、これは、地デジなどでも経験するデジタル固有の問題です。

受信ができることがわかったので、136kHz受信モジュール(中心周波数は125kHz)を組み立てました。コイルなどはフェライトコアに手で巻かなければならないのですこし面倒です。出来上がったモジュールを本体基板に差し込んで、WinradHDのLOを125kHzにあわせました。受信範囲は、96kHz帯域のサウンドカードで、77kHz~173kHzとなります。簡単な室内アンテナでも、100kHz付近にロランが見えています。

Sdrradio136_winradhd 136kHz付近では、とくに目印になる周波数がないので、感度が良いのか悪いのかが分かりません。前に作った、136.56kHzを発振するテスト発振器を動作させると、信号が見えました。微弱な電波ですが、アンテナのケーブルに近づけると強く受信できます。感度の良し悪しは別にして、受信はできることが確認できました。

感度良く受信するためには、アンテナが重要であると思いますが、136kHz帯では波長が2200mもあり、4分の1波長でも550mとなります。

多くの場合、3.5MHzのダイポールなどにローディングコイルを入れて送受信を行なっているようですが、なかなかそのようなアンテナは張ることができません。MINI-WHIPという小さなアンテナがあり、20cmほどのアンテナをなるべく高く上げるものなのですが、かなりノイズが多いということが分かりました。MINI-WHIPの電源を入れると、バンド全般にわたってノイズレベルが上がるので、特定のノイズ元ではないことがわかりました。SDR受信機は、バンド全体が見ることが出来るのでそのことがわかりました。

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