IC-7600 のトランスバータ端子を使う
自作工程のメモとして
14.Oct.2017

ドライバー基板を再度作り直し最終のまとめを掲載しました。(2018/01/15)

調整中の「１４４MHｚ（ＩＦ＝２８ＭＨｚ）トランスバータ」


IC-7600(M)トランスバータ接続時の画面

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アイコム IC-7600 トランスバーター端子

　当初からIC-7600のトランスバータ（以下、TRV）端子は、-20dBmに低減された出力だけが出る端子と思っていましたが、IC-7610の取説を見るとTRVモード中は受信信号もその端子を使うように図解がしてあり、もしかしてIC-7600もそうなのかと英文のサービスマニュアルを見てみると、同様の動作をするように見えました。
そこで、最初にIC-7600をTRVモードに切換えるACC2ケーブルを作製し実験してみると、上記受信信号の動作を確認することができました。

■　IC-7600接続イメージ

■　ACC2ケーブル作成

先ずは、手元に有ったDIN7ピンのプラグを使って、両端をDIN7ピンにしたACC2ケーブルを作りました。
しかし、「TRANSVERTER KIT」が届いてみるとTRVにDIN7のジャックを付けるより、3.5Φのオーディオジャックを付けた方が簡単なので、市販のオーディオケーブルの片側を加工し作り直しました。

　色々接続する前に、TRV端子の出力を確認しておくことにしました。
出力のスペクトラムを測定できるような測定器は有りませんが、RTL-SDRが手元に有りましたので、Web上のソフトをダウンロードして簡易的な記録を取っておきます。

■　IC-7600のTRV端子の出力（１）
「X-VERTERのCW出力を30dBのアッテネータ（以下、ATTと略す）を入れてRTL-SDRに入力」

元々簡易型のためダイナミックレンジは取れていません。（無信号時でもフロアーレベルは-50dB前後）
また、SDRの内部クロックのスペクトラムが出ています。
IC-7600のTRV端子出力は、-20dBmとのことですが、このソフトではｄB/Hzで表されるため、実際の送信出力(dBm)はこの時点ではわかりません。
試しに、ATTを外してFCZのQRPパワーメータを繋いでみると、1mW(0dBm)の最小目盛りも動きませんので、それより小さい値（-20dBm程度）の出力が出ているだろうと想像しています。

■　IC-7600のTRV端子の出力（２）
「X-VERTERのCW出力をRTL-SDRに入力。RTL-SDR側は100MHzアップコンバータ」

こちらは、アップコンバータを入れており、SDRの内部クロックの影響は少ないですが、本信号の上側約250KHzの辺りに上記（１）と同じように、本信号比-40dBほどのスペクトラム（＊点）が出ています。RTL-SDRの特性なのか、IC-7600側からの信号なのかは、現時点では分かりません。

■　FT-817nd(Low Power)ダミー出力

手元のFT-817nd（新スプリアス規格）を同様に測ってみても、約250KHz上の辺りにスペクトラム（＊点） が現れますので、RTL-SDRの特性と思われます。

　採用の「TRANSVERTER KIT」は、入力が1〜50mW(0〜17dBm)となっているため、TRV端子の出力(-20dB以上)から、約30dB程度増幅してやる必要が有ります。
そこでエレクラフトのトランスバータ(XV144)の回路を参考に、トランジスタ(PN2222)と、モノリシック・アンプ(MAR-3)の２段増幅を試しましたが、1段増幅で十分ということが分かりトランジスタ(PN2222)のみとしました。
また、「TRANSVERTER KIT」のアッテネータボードを使用しないため、送受の切換回路も必要になってきます。そこで、「TRANSVERTER KIT」が届くまでの間に汎用のドライバを製作することにしました。
　上記の構成で、何dBの増幅が可能かはわかりませんが、Web上のツールを使って回路を起こして、XV144には無かったローパスフィルタも組み込むようにしました。

参考URL（感謝）：changpuak.ch :  http://www.changpuak.ch/   、  ざわざわウエアズ :  http://zawa2.com/

■　Web上のツール（１）　MAR-3の定数を求めます。

使用しないため、画像をグレイスケールにしました。(2018/01/15)
Lは、省略しました。Vdd８V時のRの値を求めます。

■　Web上のツール（２）　PN2222のR1・R2の定数を求めます。

図１ Vcc８V時のR1・R2値を求めます。	図２ （XV144の推測） XV144の数値を改めて当てはめるとhFE200で使っていたと想定（修正：以前はhFE90で試算）される。
図３（Vcc13V時の定数） 再度定数を見直し、電圧を13Vにし、Vceを5V付近に調整しました。 (2017/12/21)	図４（Vcc8V時の定数） 再度の見直し後、8Vが必要になりドライブ能力も過剰気味なので、当初のとおり電圧を8Vにし、Vceを3V付近に調整しました。 (2017/11/15)

(修正：2017/12/21)

■　Web上のツール（３）　ローパスフィルタの定数を求めます。

■　TRVドライバの回路

回路を入れ替えました。(2018/01/15) クリックでpdfファイルが開きます。(A4 Size)
初版の回路を見直し、「もしかして必要になるかも？」と思えるパターンも入れています。

PN2222の後段にあるLPFは、上記ツール（３）の定数で低域を落としたBPF気味の特性を狙いました。
「TRANSVERTER KIT」のIF(28MHz)入力にもLPFが入っていますが、LCの定数をツール（３）に当てはめてみると、同様に低域を減衰させた特性になってるようです。

■　回路のパターンイメージ

画像を入れ替えました。(2018/01/15)
この基板で、初版から数えて３枚目になります。
１．基板の大きさは、「TRANSVERTER KIT」のトランスバータ基板と同じサイズ(80x45mm)にしてあります。
２．LEDの接続は、ピンヘッダ・ピンソケット(2.54mm)だけを使用しましたが、その他はハンダ付用のランドも用意しました。
３．ピンソケットの電源ラインは、この基板を通してトランスバータ基板に出力するため２ピンを使っています。
４．TRV基板と直接接続できるよう基板上にL型ピンヘッダを取付けられるようパターンを追加し、配線が少なくなるように変更しています。
５．取付穴は楕円形にし、若干の調整ができるようにしました。OSCの右上にある穴は使わず下側２箇所のみを使います。
６．使用していないパターンは、回路図でunusedと表記しています。

■　仕上がりのDRIVE基板（表裏）

画像を入れ替えました。(2018/01/15)
表面が狭くなったので、裏面へ基板名を入れています。(V2.1)

１．ケース止めネジのM3タップ切り

最初にタッピングビスが付いてきますがねじ切ってなく固い状態でした。今後、何度も開け閉めする予定のため、M3のタップを切りました。

２．前後面パネルの穴あけ部のやすり掛け

パネルは穴あけ済みで安心ですが、その穴は少しの加工を必要とします。やすりとリーマーを使い穴を調整しました。

３．PTTコネクタ交換

PTTはRCAコネクタで接続する形式でしたが、TRVがONした信号を送るため3.5Φのオーディオジャックを取付けています。

４．ケースの壁付け穴あけ

本来は机等の上に置くイメージと思いますが、私はラックの横に取り付けられるよう、四隅に取付穴を開けています。

５．ネジサイズの変更

基板取付用ならびに終段の放熱用取付ネジはすべて2.6mmサイズの皿ネジでした。私は、放熱用取付ネジを3mmに変更しています。
M4のプラナットがKITに４個付いてきますが、基板を浮かせるスペーサーとして使います。（厚さ3.15mmで、3mmのスペーサーで代用できそうです）

■　組立後、斜め後ろから

画像を入れ替えました。(2018/01/15)
IC-7600のTRV端子を使う関係で、「HF ANT」コネクタは付けていません。

■　組立後、横上面から

画像を入れ替えました。(2018/01/15)
配線にピンソケットを使用していますが、線の太さ（硬さ）等もあり這いまわしにてこずりました。

　IC-7600のTRV端子からは、-20dBm以上の信号が出されているとのことで、当初は2段増幅を考えましたが、実験の結果PN2222の１段増幅で十分ということが分かり、その後にLPFを入れてTRV基板へ出力しています。また、送信時にしか動作しない回路のため、出力レベルの測定も安定して測れるように見直しました。

■　ドライバ回路（修正後）

■　ドライバ出力の測定位置

TRV基板と接続しない状態（ビニール袋で絶縁）で、IFsig部（赤丸）に50オームの抵抗付きピンソケットを挿入し、オシロスコープ（以下、DSO）で確認しました。

■　ドライバ出力の波形

親機のモードはCWで、C14の出力側で1.5Vppに調整しました。（約7.5dBm）
ドライバ基板の入力調整用ボリューム(VR1)の位置は3枚確認しましたが、どれも時計13時あたりの位置になります。
左下の電圧単位部の記号「〜」は、ＡＣ入力モードを示します。

■　TRV本基板の出力

TRV基板のRV1で最終的な出力調整になりますが、クラニシRW-315Aにダミーロードを付けて測定してみました。約９W（メーター目盛）は出ているようです。
これ以上は、飽和状態になり出力が上がりにくいようです。
また、本基板の出力調整用のボリュームが小さすぎて調整しずらいのでこのぐらにしておきます。
ただし、新基板（緑色）は、回しやすい半固定VRに変更になったようです。

■　TCXOの出力測定位置

TCXOの出力を調整するため、追加で用意したTRV基板の出力を測っておきます。（基準の確認）
場所は、C8（前基板ではC10)の右側（赤丸）の位置にDSOのプローブを当てて測定することにしました。

■　TRV基板のクリスタル出力波形

約1.5Vppの出力が確認できましたので、これを基準とすることにしました。（受信状態）

■　TCXOの出力調整後の波形

ドライバ基板のVR2で調整しますが、時計で14時から15時あたりの位置になります。

■　TCXOを使用する場合のTRV基板の変更箇所

クリスタルとC2を外し、発振回路から増幅回路に変更します。

■　TCXO信号のTRV基板への接続

外したクリスタルのHot側に0.01uFのチップコンデンサを付けて、Driver基板からのTCXO信号を入れています。

■　TCXOの手配方法

TCXOは、YahooやGoogleを使って「AliExpress  116MHz TCXO」で検索すると、検索結果上位に出現する「Shenzhen More-Suns Electronics Co.,Ltd」社の物が該当します。
注文される方は、オーダーフォームの途中でメッセージを送れる欄が出てきますので、「Specify the frequency at 116.000 MHz, please.」等のコメントで、希望する周波数を指定して注文してください。(2018/01/17)
一般的にVcont/NC端子に相当する1ピンに電圧をかけてみましたが、周波数は変化せず、NC端子のようです。(2018/01/20)

　TRV本基板は調整済みということで、組立後にすぐに受信することができますが、夜のSSBでの交信を聞いていると私のリグの周波数表示と”少しズレている”ように感じました。そこで、FT-817nd（TCXO取付済み）にダミーをつけ144.010MHzのCW信号を送り込みますと、局発周波数が約170Hzほど高い発振をしているようです。
元から付いている局部発振周波数の安定性は公称値 +/- 3ppm ですので、116MHzでは最大300Hz以上の誤差となり、そのままでも近似値に収まっていると思えますが、さらに追い込んでみました。
Web上で検索すると、クリスタルの周波数を下げるにはインダクタ(L)を入れるとのことのでしたので、直列にL分を入れて周波数を調整することにしました。
しかし、目的周波数に対して実発振周波数が近すぎて、L成分だけでは調整しきれずC成分も加えて色々やっているうちに、どうもクリスタルを壊してしまったようで、クリスタル単体に戻しても20KHzも違ってきました・・・・・・・・という経緯から


追加注文のTRV基板を使い自作OCXOの実験

追加手配したTRV基板の周波数調整用コイル

外付け発振回路とポジスタによるOCXO実験

上記のように少しの周波数誤差が気になり、次々とクリスタルの交換等を実施してきましたが、その途中で周波数変動の基準に使った信号が、自家内の他の機器から出る信号と分かりました。
そのため、以前の周波数変動に関する測定結果は間違いでした。(2017/12/04)

　上記の基準信号の勘違い・間違いから迷走しましたので、しっかりした基準の周波数を作ることにしました。
そこで、上記調整中に手配しておいた10MHzのOCXOと、ADF4001によるPLL基板を使って144.050MHzを発振させ、今後の基準にしました。（別テーマで掲載）
改めて周波数変動を測ってみると、各クリスタルの温度変化による変動が大きなものでなく、そのままでも使えることが分かりました。
壊した元クリスタルの特性は取れませんが、とりあえず手持ちのクリスタルの特性を掲載します。

■　測定方法(MMVARIによるキャリヤー周波数記録：AFCオン)

TRVだけでなく親機の安定度も影響してきますが、1Hzまで測定できるため重宝しています。
なお、親機（IC-7600M）は、10MHzの標準電波で1Hz以内の誤差を確認しています。

■　サトー電気のクリスタル（別基板２SC460)

周波数変動

15分経過後からは、電気ひざ掛けで温度計とTRV装置を軽く覆い、温度上昇を加速しています。
１分後から120分までの「�冉/t」は、0.086ppm/℃と十分な安定度だと思います。

■　TCXO（Aliexpress.com手配）

周波数変動

15分経過後からは、電気ひざ掛けで温度計とTRV装置を軽く覆い、温度上昇を加速しています。
Aliexpress.comで直接116MHzを発振させているTCXOが有り、正弦波出力かどうか不安が有りましたが、注文してみました。
届いてみると正弦波を出力しており、１分後から120分までの「�冉/t」は、-0.005ppm/℃と十分な安定度で、５分後からは２Hｚぐらいの変動に収まっています。
ただし3.3V動作のため、三端子レギュレータを8Vから3.3Vに載せ替える必要が有ります。

■　元基板のクリスタル（３枚目のTRV基板:2018/01/02）

以前のロットでは、クリスタルは38.666MHzでしたが、58.000MHzを２逓倍するように変わったようです。

周波数変動

こちらも15分経過後からは、電気ひざ掛けで温度計とTRV装置を軽く覆い、温度上昇を加速しています。
少し変動が大きいと思いますが、常温付近ではそれほどでもないかも知れません。
このTRV基板（3枚目）が届いた日に、追加注文したTCXO２個が届き、いずれにしても私はTCXOを前提に最終調整をする予定にしています。