ケーブル接続の例

 [製品は写真と一 部異 なる場合がありま す]

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301B 型受信機 復調出力波形の例　↓
　
　
　

アンテナ接続ケーブル用：ＭＣＸ(Ｌ型)　R113181000W (RS品番 245-5070)
アンテナ接続ケーブル用：ＭＣＸ(直型)　R113082000W (RS品番 245-5036)
ケーブルアッセンブリ　：ＭＣＸ(直型)　V316-RB5MXX0030A20 (RS品番 326-8439)
ケーブルアッセンブリ　：ＭＣＸ(Ｌ型)　V316-RA5MXX0030A20 (RS品番 326-8445)
　通信販売サイト
http://jp.rs-online.com/web/

同軸ケーブル（50Ω 外径約2.6mm）：RG-188A/U　・・・ﾛｽ=約0.7dB/m
同軸ケーブル（50Ω 外径約1.8mm）：RG-178B/U　・・・ﾛｽ=約1dB/m
http://jp.misumi-ec.com/ec/ItemDetail/10500112930.html
http://www.oyaide.com/i_home/tefloncoaxal/tefloncoaxal.htm

信号と電源の基板実装用：ＰＨシリーズ(１２ﾋﾟﾝＬ型)日圧製　S12B-PH-KL
PHコネクタの情報　 http://www.jst-mfg.com/product/detail.php?series=199
推奨する信号線：テフロン銀メッキ線 SQ0.3
接続コードが100mm以下程度に短い時は電源とGND線もSQ0.3で可。
線長を100mm以上に延ばす時は、電源とGND線に太いテフロン銀メッキ線(SQ0.75)を継ぎ足す。
推奨する電線販売店：(株)小柳出電気商会　 http://www.oyaide.com/i_home/index.htm
ＰＨｼﾘｰｽﾞｺﾈｸﾀﾋﾟﾝ圧着工具 ････ YRM-240
御注意：標準セットには接続コードが付いていません、必要な方は西無線へ連絡を下さい。

301A 型無線機のPLL制御方法　　　　2008.6.21

各 無線機にはPLL回路が有り、送信および受信周波数を外部のマイコンから制御します。 無線機内部にはマイコンを内蔵していないから、ユーザーで用意すること。 使用しているPLL ICはTB31213FNG(東芝)、データ転送手順などは下記データシートを参照。 　英文データシート http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/en/ASSP/TB31213FNG_en_datasheet_050204.pdf 　和文データシート http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/ASSP/TB31213FNG_ja_datasheet_030807.pdf 周波数設定の制御データは下記の各指定値で行うこと。 参 考：具体的なデータ転送のサンプルソフト(PIC16F648Aアセンブラソースリスト)参照。 PLL回路への設定データは各無線機のコネクタピンで CLK,DAT,STB に接続して転送する。 1.FM送信機(TXE430MFMCW- 301A)・・・設 定可能な周波数範囲：435〜438MHz 　リファレンスカウンタ(Nref)は、2560(=0A00H/16進数)とする。 　プログラマブルカウンタ(Nprg)は、送信周波数Ftx(MHz)を0.005(MHz)で除した数値とする。 　　　Nprg=Ftx(MHz)/0.005(MHz) 　例：436.500MHz送信 Nprg=87300(= 015504H) Nref=2560(=0A00H) 2.CW送信機(TXE430MFMCW- 301A)・・・設定可能な周波数範囲：435〜438MHz 　リファレンスカウンタ(Nref)とプログラマブルカウンタ(Nprg)の設定は、 　　　 [301ACWPLL-20080520.pdf] 　の表にある各周波数に該当する数値を使用す るこ と。 　表で、左側１番目が目標の周波数(F)、右端の２列がNprgとNref。 　設定値はEの列にある周波数誤差を生じるので、CW-TCXO TUNEボリュームで微調整する。 　例：436.750MHz Nprg=1747(= 0006D3H) Nref=160(=00A0H) 　★この表に記載以外の設定値では、動作が異常になることがあります。 3.145MHz FM受信機(RXE145M-301A)・・・設定可能な周波数範囲：145〜146MHz 　リファレンスカウンタ(Nref)は、2560(=0A00H/16進数)とする。 　プログラマブルカウンタ(Nprg)は、 　受信周波数Frx(MHz)-21.4MHzを0.005(MHz)で除した数値とする。 　　　Nprg=(Frx-21.4)/0.005 　例：145.835MHz受信 Nprg=24887(= 006137H) Nref=2560(=0A00H) 4.430MHz FM受信機(RXE145M-301A)・・・設定可能な周波数範囲：435〜438MHz 　リファレンスカウンタ(Nref)は、2560(=0A00H/16進数)とする。 　プログラマブルカウンタ(Nprg)は、 　受信周波数Frx(MHz)-21.4MHzを0.005(MHz)で除した数値とする。 　　　Nprg=(Frx-21.4)/0.005 　例：437.555MHz受信 Nprg=83231(= 01451FH) Nref=2560(=0A00H) 5.共通のPLL IC設定・・・オプションレジスタ 　T1=0,T2=0,T3=0,CpT1=1,CpT2=1,Cpr1=0,Cpr2=0,LD1=0,LD2=0,Tx=0,Rx=1 6.ＰＬＬ回路の立ち上がり 　電源供給開始時に毎回必ず上記のＰＬＬ設定データを送り込むこと。 　(無線機への電源が切れると無線機に内蔵のＰＬＬ設定データは消滅します) 　電源を供給してＰＬＬデータが設定されてから約１秒間以上経過後に送信または受信動作 　を開始すること。(すぐに送信開始すると最初は送信スプリアスが大きい) 　FM送信はFMPTT端子をオープンコレクタ等でGNDに接地すると送信状態になる。 　CW送信はCWKEY端子をオープンコレクタ等でGNDに接地すると送信状態になる。 　FM受信機は電源供給とＰＬＬ設定すると受信動作を開始する。 7.送 信と 受信周波数が同じ場合の注意 　FMとCW送信機は電源を供給してPLLデータを設定すると、待機時においても設定周波数で弱い信号を 　発生しており、組み合わせる受信機の受信感度が著しく低下する場合があります。 　その対策としては、送信機へ電源供給直後のPLL設定データを100kHzずらして下さい。 　送信開始直前に送信周波数データをPLLへ再設定してから送信し、送信終了直後に再度100kHzずらす。 　つまり、FMおよびCW送信機へ電源供給中で送信しない間はPLL設定周波数を100kHzずらしておくこと。 　(送信周波数と受信周波数が100kHz以上離れている場合は、この対策が不要です)

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再開発の目的
　Cube Sat XI-IVとXI-V 等で実績がある衛星搭載用の旧無線機は、2001年開発時から７年経過し、
使用部品が入手困難になってきたので、今後も製作可能な部品に設計変更。
　　再開発対象機種
430MHz ＦＭＣＷ送信機（FM:0.8W,CW:0.1W）：TXE430MFMCW-101A
145MHz ＦＭ受信機：RXE145M-101A (FM受信機は430MHz用も追加)

設計内容
　外形寸法および通信性能は旧無線機と同様とし、交換は容易に行える設計とする。
周波数安定度はTCXOにより高安定化(±2.5ppm以内)
アップロードは430MHzも対応可、アンテナ１本で送受信可能な切替え回路を送信機に追加。
コネクタ接続でノイズ対策コンデンサを内蔵、その他製作上の不都合を改良。

　主な設計変更点。
使用するトランジスタと電源ＩＣ等を変更（PLLと受信用IF ICは変更しない）。
他の機器との接続は内蔵基板にコネクタを実装。(接続コードで旧無線機とピンコンパチに可)。
送信・受信周波数を高安定化(±2.5ppm/TCXO使用)。
送信機はFMとCW基板を１枚に統合、内蔵基板固定ネジ穴を２個省略。
送信機にアンテナ切替回路を追加してFM送信・CW送信・FM受 信を １本のアンテナに接続可。
　(従来と同じく、それぞれにアンテナ接続も可)
430MHz AFSK用のFM受信機を新たに追加。(145MHz FM受信機と同じ形状)
FM送信とCW送信回路に同時に電源が入っていてもスプリアスが増えない回路を追加。
　(従来機と同様にFMとCWを同時に送信はできません)
通信周波数変更は、FM送信機とFM受信機がマイコンソフトの制 御 データだけの変更でＯＫ。
CW送信はマイコンソフトの制御データ変更とボリューム微調整で5kHz/Stepの周波数設定可。

従来機と同様に真空中で異常をきたさない部品に限定。
電解コンデンサは使用せずセラミックコンデンサに全て置き換え。
真空中でガスが多く漏れるようなシリコンゴム等も使用しない。
(水晶は面実装品、空芯コイルは小型にして樹脂で補強を省略)
半田付けは宇宙用を使用。(非塩素系)
衛星搭載用無線機は全数-30℃と+60℃で性能試験を行う。
(ただし地上での室内実験限定用は温度試験を省略・・・価格は２割引)

1200MHz帯については開発するかどうか、検討中。

開発経過
2008年3月　回路設計を行った。回路定数は一部未定で、試作実験により確定する。

2008年4月　プリント基板設計を行い、試作作業を進める。

2008年5月　試作機を試験・調整
　動作確認と設計修正を行い基本的な問題点を解消。
　詳細な性能について検討。

2008年6月　開発完了
　6月13日 FMCW送信機と145MHzFM受信機は開発完了、引き続き性能改良中。
　　　　　430MHzFM受信機はSAWﾌｨﾙﾀ待ちでｲﾒｰｼﾞﾚｼｵが未確認、その他の性能は確認済み。
　6月25日 SAWﾌｨﾙﾀを入手、-2*IF1のｲﾒｰｼﾞﾚｼｵは67dB (RFｱﾝﾌﾟの入力側だけSAWﾌｨﾙﾀ挿入でＯＫ)
　　　　　試作機が完成して開発作業は完了。
　　今後も改良の為に一部仕様変更になる場合があります。

開発作業の状況
送信機TXE430MFMCW-301Aと受信機RXE145M-301A,RXE430M-301Aの試作プリント基板を入手。
予定より早く基板ができてきた・・・開発中のプリント基板(左：送信機、右：受信機)　↓
 

＜ＦＭ送信＞
FM送信部の部品を一通り実装して、調整。＜2008.4.13＞
437MHzで、FM送信出力0.8W以上、スプリアス-60dB以下になることを確認 。
PLL回路,FM変調回路、APC回路、CW送信部の各回路は部品実装。
プリント基板は一部に若干不具合が有るが、試作実験には支障が無いので、手直しして続行。
PLLとAPCは正常に動作した。＜2008.4.16＞
FM変調回路もＯＫでＦＭ送信の常温における動作は一通り確認できた。 ＜2008.4.17＞
↓437MHzで変調信号1kHz,±3.5kHzのFM変調した送信スペクトル
 
送信機のﾌﾟﾘﾝﾄ基板を修正して再製作、基板ﾊﾟﾀｰﾝの不具合は解消した。

＜ＣＷ送信＞
　引き続きＣＷ送信の調整。
CW送信部もPLLと送信増幅回路は動作して、100mW出力を確認した。
送信時の消費電流は、100mA余りで旧無線機より少し大きい→L,C変更により95mAまで減少。
これで、試作基板はFMとCWの送信およびFM受信の基本的な動作をすることを確認できた。 ＜2008.4.20＞
CW送信は送信高周波の回り込みで音調が不自然になる傾向があり、改良方法を更に検討。＜2008.5.6＞
ＣＷはアンテナ負荷変動でも音調が変わりやすい、PLLの位相比較周期を速くして引き戻さなければ
不自然な受信音になり、占有帯域幅がオーバーする。
PLLの位相比較周期を速くすると送信周波数をﾏｲｺﾝｿﾌﾄからの制御ﾃﾞｰﾀ変更だけでは小刻みに設定できず、
VCOの微調整併用が必要。
この傾向は旧無線機にもあり、今までは周波数変更の都度に返送して貰い、再調整していた。
今回の試作基板では、配置を考慮してノイズ対策ｺﾝﾃﾞﾝｻも追加ししたが、まだ不十分で、この点を動作
試験してみると、位相比較周波数は約100kHz以上が必要である。
その条件で、5kHzステップの周波数設定すると10kHz程度の周波数設定誤差が出る。
結局、周波数変更方法は、マイコンソフトからの制御データ変更と、TCXOの周波数微調整ボリュームを
再調整する方法になる。
TCXOの周波数微調整ボリュームはケースに穴をあけてフタを開かなくても回せるようにして、ユーザーが
容易に変更可能な構造に変更する。＜2008.4.20＞
２次試作基板を製作手配＜2008.5.12＞
　ＣＷ送信部のＰＬＬ回路を変更して実験。(PLLループは1/2の周波数で制御、その後２逓倍する)
しかし、まだ音調の不安定さが残っていたのでPLL回路部へシールド板(真鍮製約１ｇ)を追加。
他にCW送信部のコイルを小さいﾁｯﾌﾟｺｲﾙに戻してみた。(消費電流は若干増加)
結果、位相比較周期約30kHzまでＯＫ、TCXOの微調整と組み合わせて5kHzステップで周波数設定可になった。
CW送信機の全チャンネル(435〜438MHz)PLL周波数設定データ表を作成中。
これで周囲からのマイコンノイズ等の影響も少なくなった。 
受信音にPLLのVCOノイズが少し混じっている、PLLシンセサイザ方式の限界レベルか？
占有帯域幅は電波法の規制値内に入ったが、更に改善の余地があるかどうか検討続行。
周波数微調整範囲が12.8MHzのTCXOは狭く5kHzｽﾃｯﾌﾟ周波数設定が歯抜けになることが分かり20MHzに変更。
CW送信出力回路のコイルは空芯でも良いかどうか、別途確認する＜2008.5.20＞
→空芯コイルに戻すとシールド板の効果が大きいようで問題なく、送信効率は上がる。　＜2008.5.21＞
アンテナを無線機本体に接近させたりSWRが大きいと、CWの音調が変動するから使用上の注意が必要。
PLLの周波数設定マニュアル初版作成　 PLL_DATA-20080531.lzh　＜2008.5.21＞
回路定数とｼｰﾙﾄﾞ板の構造を変更、音調の安定度を改善した。＜2008.6.6＞
更に、CW送信用PLL回路付近のスペーサ３本を長さ6.5mmに短くすると、アンテナを無線機本体に接近させ
た時の影響が小さくなった・・・フタがケースと直接接触してシールド効果が良くなる。＜2008.6.13＞
　　↓ＣＷ送信機の出力スペクトル＜2008.6.7＞

← 　±1KHzの範囲を拡大  モールス符号で断続した波形  (VVV DE JI3CKA･･･繰り返し)  500秒かけてゆっくりスキャン  (占有帯域幅計測値380Hz／50Ω負荷)  占有帯域幅計測値は下記の影響も受ける。  　ﾓｰﾙｽ符号送信速度(速いと広がる) 　ｱﾝﾃﾅのSWRと配置 　(ｱﾝﾃﾅｴﾚﾒﾝﾄを送信機に接近させないこと)

↓　SPAN 50kHz		↓　SPAN 2GHz

 
FMCW送信機を恒温槽へ入れて温度試験を実施、-30℃と+60℃でも正常に動 作し た。＜2008.6.7＞


＜ＦＭ受信＞
受信基板は、部品実装して動作確認した。
145MHz の信号受信を確認、感度-11dBuで5dBほど低い、更に調整中。 ＜2008.4.15＞
　→　高周波の同調コイルを空芯に変えて受信感度-16dBuに達した。
ｲﾒｰｼﾞﾚｼｵは約70dBで良好。＜2008.4.16＞
消費電流は25mAで旧無線機より若干増加している。
-30℃と+60℃の温度試験を実施して、異常なし。＜2008.6.12＞

430MHz FM受信機はSAWﾌｨﾙﾀ未入手であるが、1pFのｺﾝﾃﾞﾝｻでスルーして動作確認した。
受信感度-14dBu 、ｲﾒｰｼﾞﾚｼｵはSAWﾌｨﾙﾀがまだ無いので30dB程である。
SAWﾌｨﾙﾀは6月中旬の予定が少し遅れて下旬に入手予定でｲﾒｰｼﾞﾚｼｵ60dB以上になる見込み。＜2008.5.7＞
　↓使用するＳＡＷフィルタのデータシート
http://www.taisaw.com/data/TA0693A%20_Rev.1.0_.pdf
SAWﾌｨﾙﾀを入手、-2*IF1のｲﾒｰｼﾞﾚｼｵは67dB (RFｱﾝﾌﾟの入力側だけSAWﾌｨﾙﾀ挿入でＯＫ)
受信感度は、-15dBu で良好。＜2008.6.26＞

＜アンテナ切替＞
FMCW送信機に追加したアンテナ切替回路は受信機への分岐ロスが約１ｄＢ。
L29を空芯コイルコイルに変更したら約0.3dBロスは小さくなり、約0.7dBに改善。＜2008.6.7＞
送信していない時は自動的に受信機接続用コネクタへ切り替わる。 

＜放射線試験＞
衛星用無線機301A型の放射線試験を東大･中須賀研で実施。＜2008年12 月＞
４年分の放射線量でFM送信機動作停止、16年分までCW送信機とFM受信機は動作した。


受信感度の参考サイト「本当の感度　G/T」
http://gbros.jp/JR1NNL/IDEA/GT/GT.HTM
トップページ
http://gbros.jp/JR1NNL/index.html 





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-----編集責任者：西 裕治 (Ji3CKA)-----