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[semitrack]

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[jo7ozw]

小型・オールモード・マルチバンド SDR → [ G4SDR ]を立ち上げます！

久々の投稿です。放置しすぎました。 近頃、コロナで大変ですね。コロナちゃんの影響で、会社が休業となったため、それを見越して発注しておいたSDRを作り上げてしまおうと、活動を再開しました！

以前、[SDR-YAGI]という名前で、SDRの立ち上げを行いました。実験により、1~144MHzの送受信ができる見込みまで行きました(紹介したブログ)。 しかしながら、クリスタルフィルタ部の難しさ（マッチングやクリスタルの素性がつかめず帯域を広げられないなど）とソフトウェアの壁でフラフラしてるうちに、別コンセプトが浮かんできたので、今回、[G4SDR]と命名したSDRに乗り換えます。

[G4SDRのコンセプト]

一般的な 基板サイズ (47x72mm)とし、独自の回路ブロックを気軽に(穴あけ不要でスタック)追加できる構成とする。

RFフロントエンド(送信パワーアンプ、受信BPF、LPF、アンテナスイッチ等)は外付け

HF+50MHz(144MHz)の任意周波数で送受信が���能

変復調モードはSSB, CW, AM, PSK etc..に対応

IQ信号の出力機能を備える(できればUSBで送り出したい)

PCは必要とせず、スタンドアローン動作

搭載するUIは必要最小限、UI拡張用のI/O出力ポートを備える

学生さんがプログラムやハードをいたずらできる余地を残す（いたずらしたくなる）

今風のおしゃれな部屋に馴染む佇まい、できればインテリア風になってほしい

長い間、構想を練ってきました。僕が作りたくなるものの条件として、「世の中にまだないもの」であること、そして、「僕自身のアイディアが表現できていて」かつ、みんなにも「いいね！」って言ってもらえるものを作りたいというのがあります。これを求めると、なかなか答えが出せず苦しんでいました。しかし、ここにSTMicro.が答えを与えてくれたのです。この結末の詳細は後日紹介いたします。

超小型クリスタルフィルタ部の設計

さて、話は変わって、G4SDRの肝となるクリスタルフィルタ部の設計であちこちつまずいたので、これを紹介していきたいと思います。 私も含め、クリスタルフィルタ初心者ないし、自分で作れるような気になっている（僕がそうでした）読者の方の一助になるように、できるだけ丁寧に書きます。ちなみに、ここで検討した水晶振動子は2016(2.0 x 1.6mm)の極小サイズです。自作派アマチュア無線家のブログをいくつも拝見しましたが、このサイズで作っている例は見つかりませんでした。 そういう意味で、冒険の始まりです（笑）

今回作りたい ラダーフィルタ の目標仕様を定義しました。

周波数　32 MHz

帯域　4~6 kHz

素子数　3

水晶サイズ　2016

通過帯域損失  5dB以下

入出力インピーダンス　500Ω以下

不安要素として、

32MHzのような高い周波数でラダーフィルタを作っている例をほとんど見かけない（一つありました）

小型サイズの水晶はその小ささの弊害で、フィルタとしての性能を損��る要因を持っていないか？

という２つが頭から離れませんでした。 そこで、実現できるのかどうか、シミュレーションで検討しましょう！と走り始めました。

様々なブログを渡り歩き、最終的にJA9TTT 加藤OMのページに行きつきました。ここで紹介されている設計ソフトはとても素晴らしいものでした。是非、使用されたい。 以下、加藤OMページの抜粋 参考：Warrington Amateur Radio Club（英国）のサイトに、Jack Hardcastle, G3JIRによって最新バージョンDishal2031がアップされています。あまり違いは無いようですが、Windows OSによっては新バージョンの方が良いこともあるのでリンクしておきます。→ここから．　（追記：2015.08.25） 

この辺で、絵を入れたくなったので、採用を検討した水晶振動子の直並列共振周波数の測定の様子をお見せします。いつもお世話になっているAPB3で測定しました。

ちょっと右寄りに浮いてるのが水晶振動子です。いい加減な配線ですが、これで精一杯でした（笑）

いい加減な測定でしたが、それらしいデータが取れました。直並列共振周波数の間隔は45kHzであり、仕様とした帯域は満たせそうだと判断しました。この周波数差が大きいほど広帯域なフィルタが作れます。

さあ、それでは設計していきましょうと、設計ソフトを立ち上げて、「ん？」と固まりました。設計を進めるためには水晶振動子の等価回路の各パラメータを「実測で！」あらかじめ求める必要がありました（最初から知ってましたが、多少話を盛ってみます（笑））。 「実測で！」と強調したのは、データシートからは読み取てない素性だからです。なぜなら、本来の振動子として使うときには、「あまり重要ではないデータ」だからと推測します。そんな計算をいちいちやらないとマイコンを水晶振動子で動かせない世の中だったら、みんなアナログ屋さんになれますよね（笑） そうはいっても、そんな特殊な測定器(LCメータなど)は手持ちにないので、ひたすら水晶振動子のデータシートをアサリました。すると、ありました！！！ 全部の必要なパラメータを列挙したおかしな？データシートが！！ NDKさん、さすがすぎます！！

手持ちの水晶とサイズも一緒なので、さほど素性に乖離はないと判断し、この水晶振動子のパラメータを使ってラダーフィルタを設計しました。

いい感じに設計できてます。実測でも��のように動いてくれれば大満足です。

設計もできたので、実際に秋月で売っているSMDユニバーサルに組みました。 これおすすめです。って、裏面がベタのやつなくなってるやん！！悲しみ。。。

はい。なにがなんだかわかりませんよね。拡大鏡で頑張りました。

そして。APB3による測定結果です。ムムム、通過帯域は所望になっているけど、なぜか阻止域で跳ね返ってきてる！この手の特性は、経験上、測定の問題だと断定し、調査すると、同じようなことを書いている方が何人か見つかりました。 JM1DPL OMと最近はNanoVNAの創造主として有名人(←いいなぁ。そして、素晴らしい！)のttrftech　高橋さんです。 これらの内容を参照して、ユニバーサル基板の裏面ベタ��利用してGNDを強化したところ、見事に跳ね返りが消滅しました！！

普段、数~数十GHzの回路を扱っているので、32MHzをなめてました。すみません。君は立派な高周波だよ。。。 そして、時代の流れに乗るために、そしてコロナ休み中にプロジェクトを進めるために、ついにNanoVNAをアマゾンで入手した。 ２日で届いた。(eBeyで首をながくして待つより良いと判断)

使い方はjh4vaj OMのページを参考にした。なお、Cal.説明の 「THRU」 については、誤っている。ここでこそ、SMAメスメスの出番です。同軸２本がNanoVNAに接続された状態で,それらの先端をSMAメスメスで接続しあうのが正解。

いいね！！APB3と同じ特性が測定できました。NanoVNAは、タッチストーンファイルの出力機能を備えているので、問題が出ても、PythonのScikit-rfなどで解析できますし、安心できます。高橋さん、ありがとう！！！ というわけで、仕様に合うフィルタの設計と実測検証が完了しました。 明日から、G4SDRの基板に部品実装し、動作検証に入っていきます！

[digitalblocksinc09]

AXI DMA Scatter Gather and Its Features

The direct memory access (DMA) controller grants a hardware subsystem to access the main memory with nominal supervision from the central processing unit (CPU). This reduces CPU workload when the system transmits vast amounts of memory multiple times. The DMA Controller core provides a system to transfer data between memory and AXI4-stream interface using direct mode or scatter-gather mode.

Characteristics

Memory interface in AXI4 full-duplex or AXI3 half-duplex

Programmable memory interface width

Control and status register with APB3 interface

Up to 8 channels of AXI4-stream interface

Programmable stream interface width

Enhance bandwidth with hardware read and write queue

Priority-weighted round-robin scheduling

Backups scatter-gather mode

Includes example design targeting the Trion® T120 BGA576 Development Board

AXI DMA Scatter Gather allows the application to specify a list of transactions in memory that the hardware will action without more application interference. During this time, the application can add more work to keep the Hardware busy.

User can confirm the completion of transactions through polling the hardware, or interrupts. AXI DMA Scatter Gather processes complete packets. A packet refers a series of data bytes that represent a message. AXI DMA Scatter Gather allows a packet of data to be scattered into one or more transactions. For instance, take an Ethernet IP packet that comprises of a 14 byte header followed by a 1 or more bytes of payload. With SGDMA, the application may point a BD to the header and another BD to the payload, and then transmit them as a single message. This tactic can make a TCP/IP stack well-organized by allowing it to keep packet header and data in separate memory regions instead of gathering packets into the closest blocks of memory. 

Digital Blocks provides semiconductor Intellectual Property (IP) cores for ASSP, ASIC, System-on-Chip (SoC), and FPGA designers. For more information, visit https://www.digitalblocks.com/

[elsopranito-blog]

Viva el amor @fercolombres & @elsopranito (en Puebla, Mexico) https://www.instagram.com/p/Bt5Dim-Apb3/?utm_source=ig_tumblr_share&igshid=12ozcwc5fc20g

[mama-forum-ch-blog]

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[airsoftaddict]

The Brew City Bootleggers at All Points Bulletin 3 (Turf War) 

[jo7ozw]

SDR-YAGI Ver.3のHard評価→GND引き回しに改善の余地あり

SDR-YAGIのVer.3基板と一緒に発注していたドータボード達が届きました。いつも通りなんちゃってリフローで部品を載せて、一発OKで動いてくれました。自分で設計しているので、回路図見なくてもどの部品をどこに載せるか把握できているので楽です（笑）

写真は今回、段数を増やして、かつ小型化したクリスタルフィルタの測定の様子です。測定にはいつもお世話になっているAPB3のネットアナ機能を使っています。負荷容量は設計値からだいぶずらす必要がありましたが、所望の特性に追い込めました。

クリスタルフィルタの特性を測定中

測定系外見

また、前回バージョンの評価時に測定した結果から、クリスタルフィルタの入出力インピーダンスは計算値とぴったり合うことが確認できているので、今回は測定を省こうかとも思いましたが、念のため測定して設計値通りになることを確認しました。下の写真は測定に用いた自作のインピーダンスブリッジです。これとAPB3の組み合わせで測定を実施しました。

自作インピーダンスブリッジ

これらの測定でクリスタルフィルタの特性が把握できたので、プログラムを書き込んでいつも通りラジオを受信してみました。フィルタの切れ味が良くなっていることが音でも実感できました。ちゃんと機能しているようです。

前回の投稿で紹介した、RF Front End基板も一緒に届きました。写真を載せます。ま��何も評価してません（笑）今週末にJA7YAAのOB会があり、宮城に帰る予定なので、それに合わせてこのFront Endボードも組み上げて、大きなアンテナで受信を試したいなぁという希望があります（笑）実はまだラジオ以外は受信したことがないのです。なぜなら．．．アンテナがないから！！

マンションはアンテナ設置には何かと苦労しそうです。実家のアンテナのありがたみを感じます。

RF Front End基板とRFユニバーサル基板

どうでもいいことですが、今回の投稿から、撮影するカメラをスマホからミラーレス一眼に変更しました。パンケーキレンズで撮ってますが、やはりスマホとは段違いに良く撮れますね！

[GNDの分割方式について(メモ)]

表題のGNDの引き回しについてですが、いろいろと測定やらパターンカットやら試していて細かくは説明しきれないのです。結論としては、今回の回路に関しては「各機能ブロックごとにGNDプレーンを分割して、戻り電流のルートを明確にする」ことが最善と判断しました。今まではアナログGNDとデジタルGNDの二系統構成でしたが、この構成ではLO信号によってGNDが揺れていることが観測されました。この辺のGND処理方法は基板や回路ごとに対応する必要があり、なかなか予想しにくい領域ですね。これがソフトな時代に生きるハード屋さんの存在価値でもあると思います。

あとは、このLOノイズを退治すれば、目的信号のみのクリーンな送信信号が得られます。もっとも、現時点でもRF Front End基板に載せる送信LPFで十分退治可能なレベルにはなっていますが。オンエアも近づいてきてますね！

早くUI実装しよっと。いつも後回しになっちゃう（笑）