スペアナがあったらやってみたかったことの1つとしてコモンモードフィルタ(RFチョーク)の評価というのがあります。だいたいトロイダルコアを使って作っており、トロイダルコアは再現性が高いので計算通りにやれば実用性能はでるはずなのですが、ちゃんと作れているか?はやはりはかってみなければわかりません。

スペアナがなくてもハムバンドでダミーロードを使いつつ高周波電流を頑張って測るという方法で一応検証はできるのですが、面倒くさすぎるので結局グラフ化したりまでしたことはありません。面倒くささが勝りすぎます。

その点スペアナがあれば一瞬で…… という気持ちがありました (実際は適切な治具がないと正確に測るのはやはり難しいのですが……)

概要

大地経由での電流がコモンモード電流なので、フィルタのホットとコールドをショートして、TG のホットをフィルタを通してスペアナの入力にし、TG とスペアナのコールド側をショートさせれば計れそうです。要は単にRFチョークとして測定します。

なおコモンモードフィルタはだいたい-30dB ぐらいあれば十分な性能といえるらしいです。

測定方法

まずワニグチクリップをトラッキングジェネレータとスペアナ入力に直付けし、ホットコールドをそれぞれショートさせます。

この状態でTGの出力レベルを0dBmに設定し、ノーマライズします。(なおビビリなので外付けのアッテネータは入れてませんが内蔵アッテネータは10dB入れたままです) それなりに出力がないとノイズに測定結果が隠れてしまうので気をつけます。

ノーマライズされた状態でホット側をはずしてアイソレーションを確認します。-30dB 以上なければ測定の意味がないので、アイソレーションがとれてなさそうなら諦めてスパンを狭くして再度ノーマライズからやりなおします (意味がない結果が見えていると混乱するため)。

TG 側にワニグチクリップをつけたりして配線長を増やすと50MHz〜は容易にアイソレーションがとれなくなるので注意します。以下はオープンの状態のアイソレーションです。

この状態でフィルタに接続して測ります。フィルタの入力側(TG側)の線長が長いとこれまたアイソレーションがとれないので誤差の原因になりますが、排除するのが難しいです。シールドケースに入れて測るしかない気がしますが、今回は用意できてないので多少飛びこみがあります。

結果

今回計ったのはキットものの http://www.ddd-daishin.sakura.ne.jp/ddd/dcf/dcf-rf-29l3/kit-dcf-rf-29l3-ver2.htm これです。スペック的には 50MHz ぐらいまでは -30dB 余裕でとれるみたいなグラフがあります。

一応このように雑に測った感じでも 50MHz ぐらいまでは -30dB ぐらいになっているように見えます。(0〜100MHzのスパンなので真ん中が50MHzです)。とはいえ -40dB までとれている範囲はそれほどないです。

挿入損失

ついでに挿入損失も測りました。


メモ:挿入インピーダンスとdB

入出力インピーダンス50Ωとして、例えばインピーダンスZを直列挿入した場合、入力側にかかる電圧は出力電圧を、挿入インピーダンス と入力インピーダンスで分圧した形になる。

なので、入力電圧は になる。dB で表わすと

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RIGOL (リゴル) 1.5GHzスペクトラム・アナライザ(トラッキング・ジェネレータ機能付) DSA815-TG -

4.0 / 5.0

やっぱスペアナは欲しいよなあと思いはじめて数ヶ月、決心がついたので買いました。技術力が低いので本当に金額に見合うぶんだけの活用ができるかは微妙ですが「見えないものが見えるようになる」というメリットに抗えませんでした。

スペアナといっても現状ではいくつも選択肢があります。USB 接続のものはハードのインターフェイスがいらない分をスペックにコストをかけられるので、スペック的には良さそうです。

DSA815-TG は位相雑音(ゆらぎ/時間ドメインでのジッタ)が多いというのが大きな欠点の一つのようです。高純度の信号の測定ができないことを意味しますが、この欠点がどれぐらい今後に影響してくるのかまだわかっていません。

しかしやはり欠点はあってもスタンドアロン型のもののほうが使い勝手は良さそうです。電源入れれば使えるというのは大事に感じます。USB 接続してアプリを立ちあげてという手順は地味にだるいのです。そういうところを考えると、スペックが良くても使う頻度が少なくなってしまうのは一番損になりますから、スタンドアロンのものにしました。

この機種は数年前までは15万前後で買えたみたいですが、円安進行のためか、かなり値上りしています。悔しいところですが諦めて18万ぐらいで買いました。当然トラッキングジェネレータ付きです。

所感

思ったよりも反応が良くて使いやすいです。

UIを日本語設定にすることができますが、この手の中華製品にありがちなひどい明朝フォントになったりはせず、普通に使えるレベルだと思います。とはいえ英語設定で使ってますが…

他に買ったものや欲しいもの

10dB アッテネータはマトモなやつを1つ買いました。追加でいくつか安いアッテネータを注文しています。

スペクトラム・アナライザによる高周波測定 (計測器BASIC) - 高橋 朋仁

高橋 朋仁

4.0 / 5.0

この本は買う前に読んでいました。アマゾンではなく、CQ出版社のサイトから PDF を買ってます

あとはリターンロスブリッジ (VSWR ブリッジ) が欲しいので作るかどうするか、という感じです。

方向性結合器は自分の欲しい周波数帯・耐電力のものは全く売っていないので作るしかありません。一度作っていますが、もっといいのを作りたいところです。

とはいえ50MHzまでならアンテナアナライザーもあるので、そこまで必要でもないかなという気がします。

LAN 経由でスクリーンショットをとる

まず測定画面のスクリーンショット(ハードコピー)ができないとかなり不便なので、ここから解決しました。

できたもの

プログレスを出しつつスクリーンショットをダウンロードしてこれます。ダウンロードしたあとは imagemagick の convertコマンドで png に変換し、optipng コマンドで最適化します。

ダウンロード部分にはライブラリ依存が一切ないので Ruby さえ動けば bmp ダウンロードはどこでも動きますし、LAN 経由なので一切ドライバなどが必要ないのが良いところです。

png 変換時には imagemagick コマンドと optipng コマンドが必要です。

測定器とのコミュニケーションプロトコル

DSA815 には USB 経由での GPIB 通信と、LAN ケーブル経由での VXI-11 (というよりは、LXIの一部)がサポートされています。

このへん、用語がいっぱいあるので整理しとくと

  • GPIB (IEEE488)
    • すごく古くからあるパソコンと計測器を繋ぐバス規格
    • 今は USB 経由に変換して繋ぐのが普通なようだ?
  • VXI-11
    • GPIB をイーサネット上で再現するような規格
  • LXI
    • LAN経由で計測器繋ぐというのをまとめた上位規格
    • Web インターフェイスとか、生TCPソケットとかの定義を含みつつ、VXI-11 も含む。
  • VISA
    • 計測器用プロトコルをひとまとめにした上位規格
    • VISA の裏側で GPIB とか VXI-11 とかが動いているイメージ

「というよりは、LXIの一部」と書きました。DSA815 はドキュメントには書いてないのですが、生のTCPソケット経由での通信もできるようになっていて、実はこれが一番簡単です。LXI の仕様では生TCPソケットの通信はポート5025を使うような記述がありますが、DSA815 では 5555 ポートです。

DSA815 でスクリーンショットコマンド

:PRIV:SNAP?

を送ると、11バイトのヘッダ(ファイル長を含む)とビットマップファイルが送られてきます。この :PRIV:SNAP? は隠しコマンドのようで、公式の Programming Reference にはありません。PRIV は Private の略なんでしょう。別のクライアントの通信からわかったので微妙なところです。

ref.

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  • VIN 2〜24V
  • VOUT 2〜28V
  • 2A
  • 効率最大95%
  • スイッチング周波数1.2MHz

という表示のもの。

スイッチング周波数が高く、かなり小さい。(スイッチング周波数が高いほどコイルが小さくできるため。ただしスイッチング損が増えるので効率が犠牲になりやすい)。裏面に実装はなく、写っている部品で全て。

注意が必要で、普通と逆(左まわり)で電圧があがる。だから安いのか?

5V → 12V 昇圧での効率

2.5W → 2.2W 88%
5.0W → 4.73W → 94.6%
10W → 8.42W → 84.2%

これ以降出力低下

コイルが結構発熱する。

値段の割に効率が良く、小さいので結構汎用的に使えそう。2V〜 昇圧可能なのも嬉しい。NiMH 2本で昇圧したいときはベストといってもいいんじゃないかという気がする。

SX1308 とは

http://www.suosemi.com/ 深圳市硕芯科技有限公司という会社のもの

オン抵抗 80mΩ パワーMOSFETがビルトインされている。

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