コード

ライブラリみたいにしてあるのもありましたが、結局自分で書きました。

入手したモジュールは125MHzが源クロックでした。

#include <Arduino.h>
#include <Wire.h>

template <uint32_t CLKIN>
class AD9850 {
	static constexpr double PHASE_FACTOR = 0x100000000 / (double)CLKIN;

	const uint16_t PIN_DATA;
	const uint16_t PIN_FQ_UD;
	const uint16_t PIN_W_CLK;
	const uint16_t PIN_RESET;

	void serial_write(uint32_t freq, uint8_t phase, bool powerdown) {
		// freq (delta phase)
		for (int i = 0; i < 32; i++) {
			digitalWrite(PIN_DATA, (freq>>i) & 1);
			digitalWrite(PIN_W_CLK, HIGH); delayMicroseconds(4);
			digitalWrite(PIN_W_CLK, LOW); delayMicroseconds(4);
		}

		// control bits
		digitalWrite(PIN_DATA, LOW);
		digitalWrite(PIN_W_CLK, HIGH); delayMicroseconds(4);
		digitalWrite(PIN_W_CLK, LOW); delayMicroseconds(4);
		digitalWrite(PIN_W_CLK, HIGH); delayMicroseconds(4);
		digitalWrite(PIN_W_CLK, LOW); delayMicroseconds(4);

		// powerdown
		digitalWrite(PIN_DATA, powerdown ? HIGH : LOW);
		digitalWrite(PIN_W_CLK, HIGH); delayMicroseconds(4);
		digitalWrite(PIN_W_CLK, LOW); delayMicroseconds(4);

		// phase
		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			digitalWrite(PIN_DATA, (phase>>i) & 1);
			digitalWrite(PIN_W_CLK, HIGH); delayMicroseconds(4);
			digitalWrite(PIN_W_CLK, LOW); delayMicroseconds(4);
		}

		digitalWrite(PIN_FQ_UD, HIGH); delayMicroseconds(4);
		digitalWrite(PIN_FQ_UD, LOW); delayMicroseconds(4);
	}

public:
	AD9850(
			uint16_t data,
			uint16_t fq_ud,
			uint16_t w_clk,
			uint16_t reset
		) :
			PIN_DATA(data),
			PIN_FQ_UD(fq_ud),
			PIN_W_CLK(w_clk),
			PIN_RESET(reset)
	{
		pinMode(PIN_DATA, OUTPUT);
		pinMode(PIN_FQ_UD, OUTPUT);
		pinMode(PIN_W_CLK, OUTPUT);
		pinMode(PIN_RESET, OUTPUT);
	}
	
	/**
	 * W0 ... W31  -> Freq (LSB first)
	 * W32, W33    -> Control (for factory test)
	 * W34         -> Power-Down
	 * W35 ... W39 -> Phase (LSB first)
	 */

	void reset() {
		// ensure low
		digitalWrite(PIN_DATA, LOW);
		digitalWrite(PIN_FQ_UD, LOW);
		digitalWrite(PIN_W_CLK, LOW);

		// reset
		digitalWrite(PIN_RESET, HIGH); delay(1);
		digitalWrite(PIN_RESET, LOW); delay(1);

		// reset to serial mode
		// Pins of D0, D1 = HIGH, D2 = LOW for serial mode
		digitalWrite(PIN_W_CLK, HIGH); delayMicroseconds(4);
		digitalWrite(PIN_W_CLK, LOW); delayMicroseconds(4);

		digitalWrite(PIN_FQ_UD, HIGH); delayMicroseconds(4);
		digitalWrite(PIN_FQ_UD, LOW); delayMicroseconds(4);
	}

	void set_frequency(uint32_t frequency) {
		set_frequency(frequency, 0);
	}

	void set_frequency(uint32_t frequency, uint8_t phase) {
		uint32_t deltaPhase = PHASE_FACTOR * frequency;
		serial_write(deltaPhase, phase, 0);
	}

	void powerdown() {
		serial_write(0, 0, 1);
	}
};

AD9850<125000000> ad9850(9, 10, 11, 12);

void setup() {
	Serial.begin(9600);

	ad9850.reset();
	ad9850.set_frequency(10e6);
}

void loop() {
}

出力

商品説明だと40MHz まで出せると書いてありました。たしかに出せることは出せるようです。

このモジュールの出力には7次のローパスフィルタがついています。これはAD9851のデータシート通りの定数のフィルタのようで、70MHzぐらいにカットオフ周波数ががあるみたいです。

なおローパスフィルタの後の出力インピーダンスは200Ωになっているみたいです。

AD9850自体の出力は電流出力で、12ピンについている抵抗でフルスケールの出力電流が決まることになっています。このモジュールでは3.9kΩが実装されており、10mA フルスケールの出力に設定されています。200Ωで10mW(10dBm)。実際使う場合バッファして50Ω出力とする必要はありそうです。

片方だけにローパスフィルタが入っており、もう片方の出力は200Ωで電圧変換されて直接ピンヘッダに出ています。ということで差動出力には使えません。

コード

#include <Arduino.h>
#include <Wire.h>

template <uint32_t CLKIN, bool MULTIPLIER>
class AD9851 {
	static constexpr double PHASE_FACTOR = 0x100000000 / (double)(CLKIN * (MULTIPLIER ? 6 : 1));

	const uint16_t PIN_DATA;
	const uint16_t PIN_FQ_UD;
	const uint16_t PIN_W_CLK;
	const uint16_t PIN_RESET;

	void serial_write(uint32_t freq, uint8_t phase, bool powerdown) {
		// freq (delta phase)
		for (int i = 0; i < 32; i++) {
			digitalWrite(PIN_DATA, (freq>>i) & 1);
			digitalWrite(PIN_W_CLK, HIGH); delayMicroseconds(4);
			digitalWrite(PIN_W_CLK, LOW); delayMicroseconds(4);
		}

		// control bits
		digitalWrite(PIN_DATA, MULTIPLIER ? HIGH : LOW);
		digitalWrite(PIN_W_CLK, HIGH); delayMicroseconds(4);
		digitalWrite(PIN_W_CLK, LOW); delayMicroseconds(4);
		digitalWrite(PIN_DATA, LOW);
		digitalWrite(PIN_W_CLK, HIGH); delayMicroseconds(4);
		digitalWrite(PIN_W_CLK, LOW); delayMicroseconds(4);

		// powerdown
		digitalWrite(PIN_DATA, powerdown ? HIGH : LOW);
		digitalWrite(PIN_W_CLK, HIGH); delayMicroseconds(4);
		digitalWrite(PIN_W_CLK, LOW); delayMicroseconds(4);

		// phase
		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			digitalWrite(PIN_DATA, (phase>>i) & 1);
			digitalWrite(PIN_W_CLK, HIGH); delayMicroseconds(4);
			digitalWrite(PIN_W_CLK, LOW); delayMicroseconds(4);
		}

		digitalWrite(PIN_FQ_UD, HIGH); delayMicroseconds(4);
		digitalWrite(PIN_FQ_UD, LOW); delayMicroseconds(4);
	}

public:
	AD9851(
			uint16_t data,
			uint16_t fq_ud,
			uint16_t w_clk,
			uint16_t reset
		) :
			PIN_DATA(data),
			PIN_FQ_UD(fq_ud),
			PIN_W_CLK(w_clk),
			PIN_RESET(reset)
	{
		pinMode(PIN_DATA, OUTPUT);
		pinMode(PIN_FQ_UD, OUTPUT);
		pinMode(PIN_W_CLK, OUTPUT);
		pinMode(PIN_RESET, OUTPUT);
	}
	
	/**
	 * W0 ... W31  -> Freq (LSB first)
	 * W32, W33    -> Control (for factory test)
	 * W34         -> Power-Down
	 * W35 ... W39 -> Phase (LSB first)
	 */

	void reset() {
		// ensure low
		digitalWrite(PIN_DATA, LOW);
		digitalWrite(PIN_FQ_UD, LOW);
		digitalWrite(PIN_W_CLK, LOW);

		// reset
		digitalWrite(PIN_RESET, HIGH); delay(1);
		digitalWrite(PIN_RESET, LOW); delay(1);

		// reset to serial mode
		// Pins of D0, D1 = HIGH, D2 = LOW for serial mode
		digitalWrite(PIN_W_CLK, HIGH); delayMicroseconds(4);
		digitalWrite(PIN_W_CLK, LOW); delayMicroseconds(4);

		digitalWrite(PIN_FQ_UD, HIGH); delayMicroseconds(4);
		digitalWrite(PIN_FQ_UD, LOW); delayMicroseconds(4);
	}

	void set_frequency(uint32_t frequency) {
		set_frequency(frequency, 0);
	}

	void set_frequency(uint32_t frequency, uint8_t phase) {
		uint32_t deltaPhase = PHASE_FACTOR * frequency;
		serial_write(deltaPhase, phase, 0);
	}

	void powerdown() {
		serial_write(0, 0, 1);
	}
};

AD9851<30000000, true> ad9851(9, 10, 11, 12);

void setup() {
	Serial.begin(9600);

	ad9851.reset();
	ad9851.set_frequency(10e6);
}

void loop() {
}

AD9851 とほぼ同じですが、6倍の周波数逓倍器がの有効無効化のビットがあるので、その部分だけ実装を変えてあります。

出力

購入したモジュールは 30MHz の源発振のものなので、逓倍後は 180MHz になります。

40MHz ぐらいから出力が低くなります。

MQ-135

空気の汚染度に感度があるセンサーで、ベンジン・アルコール・煙などに反応しやすいと書いてあります。CO2 にもある程度反応するみたいで、ググると poor man's CO2 センサーとしても一定の人気があるみたいです。

自分としては、換気扇ごしに外からタバコの煙が自宅に入ってくることがあってほとほと不愉快なので、どんな時間帯にそういう状況になるかをつきとめたいというモチベーションがありますが、そういう用途に使えるかはわかりません。というかテストのためにタバコを買うのも絶対に嫌なのでテスト不可能です。

仕様

MQ-135 自体がデータシートでプリヒートを24時間以上求めています。常時起動してないとダメですね。とはいえ1時間ぐらいで値はほぼ安定しているようには見えます。

MQ-135のデータシート的には10kΩ〜47kΩの負荷抵抗を想定しているみたいですが、このモジュールは 102 (1kΩ) の抵抗が負荷抵抗になっているように見えますので、普通に使うより感度が低くなりそうです。

ググると頑張って ppm 単位の絶対値出力を出そうという試みがあるのですが、素人がキャリブレーションしようがない (他の正確な絶対値センサーが必要) ので、基本的には相対的な値を範囲を一定期間モニタリングしたうえで値を把握して使うほかない気がします。

実測出力

• 200mV / 数時間通電後の無人の部屋
• 700mV / アルコールティッシュを近付けたとき
• 800mV / サカムケアを近付けたとき (イソプロパノールなど)
• 1660mV / プラモデル用接着剤を近付けたとき (アセトンなど)

意外と反応が良くて、臭いがあるとすぐ変化が出力されます。

これまでの漠然とした C++ への不安

#include <stdio.h>

typedef struct {
	unsigned counter;
} my_counter;

void my_counter_init(my_counter* this) {
	this->counter = 0;
}

void my_counter_incr(my_counter* this) {
	this->counter++;
}

unsigned my_counter_get_count(my_counter* this) {
	return this->counter;
}

int main() {
	my_counter counter;
	my_counter_init(&counter);

	printf("%d\n", my_counter_get_count(&counter));
	my_counter_incr(&counter);

	printf("%d\n", my_counter_get_count(&counter));
}

#include <cstdio>

class my_counter {
	unsigned counter;
public:
	my_counter(); // void init();
	void incr();
	unsigned get_count();
};

my_counter::my_counter() {
	this->counter = 0;
}

void my_counter::incr() {
	this->counter++;
}

unsigned my_counter::get_count() {
	return this->counter;
}

int main() {
	my_counter counter;

	printf("%d\n", counter.get_count());
	counter.incr();

	printf("%d\n", counter.get_count());
}

現時点での解決方法

ファームウェアの 1.15 が1月22日にリリースされており、これにある程度の修正が含まれています。

最新のファームウェアは http://int.rigol.com/Support/SoftDownload/3 からダウンロードできます。

Product Series → Spectrum Analyzer → DSA815 Firmware_00.01.15.01.00 というのをダウンロードします。DSA815(DSP)update.rar というやつです。

DSA815update.sys を USB メモリのルートディレクトリにコピーして、DSA815 のフロントUSBポートに接続し、Storage の画面でこのファイルを選択したあと、Sys Update を選択すると、アップデートが開始されます。数分で終わり、再起動すると最新のファームウェアで起動します。

↑ 使ったUSBメモリです。自宅にUSBメモリがなく、SDカードリーダーとSDカードで代用しようと思いましたが、DSA815 では認識されませんでした。純粋な USB メモリじゃないとダメなようです。ググってみると、メーカー的にはできるだけ容量が少ないほうが信頼性が高いということになっているみたいです。とはいえ現時点で新品はもはら8GB未満は売ってません。これは USB 3.0 メモリですが、DSA815 は USB 3.0 に対応してないので、古くてもなんでもいいはずです (信頼性は別として)。

解決したか?

見ての通りです。直結の場合では不連続部分はわかりません。一方バンドパスフィルタで見たときはすこし不連続な部分が残っているようにみえます。

ということで、完全には解決しません。挙動的にはまるめ誤差みたいなのが発生しているような感じますが実装がどうなっているかはわかりません。

とはいえ、このように修正が入るので、現状の状態は Rigol のエンジニアは把握しており、直すつもりはあるようです。ファームウェアアップデートだけですめばいいんですが……

ファームウェアアップデートと保証

DSA815-TG には3年保証がついているのですが、ファームウェアアップデート時にどのような扱いになるか不安になりました。(そもそも国内販売版のものが国際版と完全に同一であるかの確証もない)

国内のリゴルジャパンへメールで確認をとったところ、すぐに返信していただけました。

• 国内販売のものでもファームウェアは共通
• ファームウェアアップグレードしても保証期間内では無償サポート

とのことで、アップグレードしても大丈夫そうです。

1.15 での他に気になった挙動

購入直後スクリーンショットをLAN経由でとれるようにしましたが 1.15 になって、TCPソケット経由でのコマンド解釈がすこし厳密になって動かなくなったので直しました。

あと、スクリーンショットをとるコマンドは最後にリモートモードを解除するコードを入れていたのですが、動かなくなりました。リモートからコマンドを実行すると必ずリモートモードになってしまって若干鬱陶しいのでなんとかしたいのですが、こちらの原因はよくわかってません。

また、デフォルトで mDNS での DNS-SD の機能が無効になってみたいです。HTTP 経由でアクセスして設定しないと DNS-SD のクエリに応答しません。

備考

元のバージョンは00.01.12 でした。

アップグレード後は 00.01.15 です。

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。

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

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。

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。

:PRIV:SNAP?

ref.

• http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-6717JAJP.pdf Linux を使用した LXI 測定器の 制御：VXI-11 の使用
• http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-6717JAJP.pdf Linux を使用した LXI 測定器の制御：TCP の使用

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。