uBITXの高調波(LPFの問題)

uBITXのスプリアス問題

uBITXのスプリアスの問題が話題に登っている。以下、まとめサイトの情報。

二つ目の記事にサマリがあって、問題が二点指摘されている。ざっくり意訳すると、、、

  • 18MHzより上のSSBでDBMにまつわるスプリアス。マイクゲインを上げたりすると悪化する。解決方法は、30MHzのLPFを置き換えるか、IFの周波数を上げる。
  • LFPの配線の問題によって高調波スプリアスが発生する。解決方法は、LPF群の置換え(ドータボード化)。

本当にザックリした意訳なので間違っている可能性あり^^; お気づきになったら教えてやってください。

一つ目の方。30MHzのLPFは先日、解析してみた。

以前、uBITXのLPFの解析と検討を行った。 これは、送信出力段でのLPF。そういえば、uBITXにはもう一段、LPFが入っている。...

これでダメなのかなぁ?これでダメなのなら、LPFの置き換えじゃなくて、IF周波数の変更をやらなきゃってことに?それはかなり大掛かりな話のような気が。

二つ目の方、LPFの配線の問題。これは確かにありそうな感じ。次節へ。


【追記】

LPFのバンクに誤解があった。

uBITXの送信側に入っているLPFは四つのバンクで構成されている。以前、実機の動きを調査して、次のように区分けされていると理解していた。 ...

以下の文章、関連箇所を訂正する。


LPFの配線問題

uBITXでは少ないリレーでLPFを切り替える非常にユニークな設計になっている。わずか三つのリレーで四組のLPFを切替え・選択する。この設計はローコスト・省スペースの観点で優れているが、一方、配線には無理が生じる可能性がある。

まず、30MHz LPF(21、24、28MHz帯用)。

終段FETからの出力はリレーKT1を通ってアンテナへ導かれる(より正確には、アンテナの手前に送受切換え用のリレーK3が入っている)。

続いて、21MHz LPF(14、18MHz帯用)。

KT1とKT2を通過する。

10MHz LPF(7、10MHz帯用)。

KT1とKT2、さらにKT3も通過する。

5MHz LPF(3.5MHz帯用)。

これも、KT1、KT2、KT3を通過する。

つまり、10MHz帯以下は、リレーを三つも通る。しかも、それぞれのLPFの入力と出力の切り替えを各一つのリレーで行っているため入力と出力が近く、「漏れ」を生じている可能性もある。

バンドごとにスペアナで観測したという方もいらっしゃる。やはり、ローバンドが厳しいようだ。

uBITXのボードからコイルを取り出して別のボードで再構築し、その特性を測定した方。こちらの記事によれば、フィルタ自体の特性は良いらしい。そうすると、問題はやはり、リレー内部とそのための配線による悪影響か?

80mバンド用のLPFだけを別基板で組んでスペアナで高調波をチェックした方。やはり、充分に高調波が抑えられ、フィルタの問題ではなく配線(レイアウト)の問題との意見。

LPFドータボードを起こそうとしている人。

設計者の見解、そしてそれへの反論

このスプリアス問題に対して、設計者Ashhar Farhan氏の見解がこちら。

例によって、ざっくり意訳。

  1. CW時の問題は、ドライブ電流を下げればOK。R105の抵抗値を高いものに変更。あるいは、ソフトウェアによってCLOCK#2の電流を8mAから2mAに下げることでも可能。
  2. (ファイナルの)IRF510のバイアスのバランスをとると高調波はほとんど消えるはず。出荷時には両方のIRF510に100mAを流し、一方を微調整して高調波がゼロになるようにしている。
  3. 14MHz以下ではIRF510が過大にドライブされることで歪む。ドライブを下げて7Wに調整すれば高調波は仕様内に収まるはず。
  4. 問題がリレーやレイアウトに起因するのかは疑問。そうであるなら、ハイバンドの方が悪化するはず。ローバンドではレイアウト等の影響は小さい。ローバンドでの悪化は、レイアウトよりもオーバードライブが原因(本当に必要なのはALC)。

さすがは設計者。なるほどと思えるお話。しかしながら、配線の引回しとリレー内のクロストークはやっぱり気になると思うのだけど。

上記に対する反論(反証?)がこちら。

やはり、フィルタのレイアウトを変えなきゃダメという話。かつ、LPFじゃなくてBPFが必要らしい(45MHzのキャリアスプリアスに対処するために)。

LPF? BPF?

ローバンドではLPFで良いが、ハイバンドだとBPFが必要になるという話。理由は、IFに45MHzを採用しているため。

例えば、運用周波数が20MHzの場合、45MHz – 20MHz = 25MHz。この差分が漏れる。ここでの差分は運用周波数よりも高いので、フィルタは20MHzのLPFでよい。

運用周波数が24MHzの場合、45MHz – 24MHz = 21MHz。運用周波数よりも低くなるため、これをカットするにはHPF。しかし、高調波も抑えなければならないので、BPFが必要。

これを表した図がこちらのトピックにある。

ただ、よくわからないのが21MHz帯。45MHz – 21.45MHz = 23.55MHzであって運用周波数の21.45MHzよりも高いので、LPFでいいのではないだろうか?とはいえ、双方の周波数が近いので非常に急峻なフィルタが必要になるが(BPFだとしても、急峻なものが必要なことには変りない)。

12/10mバンド用のBPFを設計した話。

さて、どうする?

まず、CWのドライブ電流を下げる。これはやった方がいいだろう。R105を変更してもよいが、ソフトウェアでも対応できるそうだから、ファームウェアのアップデートに期待。

ファイナルのバイアスの調整。これも検討。とはいえ、スペアナがないのでどうしたものか?

ローバンドでドライブを下げるとすると、調整用VRをパネルに出す必要があるか?

LPF群は、配線レイアウトを変えた方が良いだろうと思う。さすがにあれだけ引回したり、LPFの入出力が一つのリレー内というはクロストークが気になる。ローバンドでは影響が少ないとはいえ、三つも通るとクロストークの機会も増えるし。uBITXのそもそもの設計思想のシンプルに・安価にには反するけれど、仕方あるまい。この場合、21MHz帯用はBPF?でも、カットするのが23MHzと上なので、やっぱ、LPFでいいのでは?24/28MHz帯用はBPFで。

こんな感じかな?どんどん大変なことになっていく…。

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