パソコンで HF 帯用オールモード受信機を体験できる数千円で販売されている,TV 受信用 USB チューナを使ったソフトウェアラジオで HF 帯の受信をするための周波数コンバータを紹介します. 簡単に HF 帯を受信することができます. JA7TDO 三浦一則 Kazunori Miura TV

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のぶあきなみこし
5 years ago
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近年,TVチューナ用 USBドングル (TVドングルという呼び方もされている ) を利用したソフトウェアラジオが話題になっています. 今回使ったTVドングルは, DVBというデジタルTV 受信用で, 海外で販売されています. 感度が良いので人気があります.

1 パソコンで HF 帯用オールモード受信機を体験できる数千円で販売されている,TV 受信用 USB チューナを使ったソフトウェアラジオで HF 帯の受信をするための周波数コンバータを紹介します. 簡単に HF 帯を受信することができます. JA7TDO 三浦一則 Kazunori Miura TV チューナ用 USB ドングルを利用したソフトウェアラジオソフトウェアラジオ用の基板が本誌に付録として付いたのは, 006 年月号です. そのころからソフトウェアラジオが日本国内でも知られ, 以降, 多くのアマチュア無線家を魅了してきました. 近年,TVチューナ用 USBドングル (TVドングルという呼び方もされている ) を利用したソフトウェアラジオが話題になっています. 今回使ったTVドングルは, DVBというデジタルTV 受信用で, 海外で販売されています. 感度が良いので人気があります. この TV ドングルは, シリコンチューナに Raphael 社 R80T, 復調 / コントローラにRealtek 社の RTL8u を使用した製品です. 国内でも販売している業者があるようなので, 簡単に購入してみたい人は, インターネットで検索してみてください ( このTVドングルとコンバータ, ケースをセットにして頒布予定. 詳細はp.00 を参照のこと ). R80TとRTL8uのおもなスペック R80T は, 内部に PLL 発振回路を内蔵したシリコンチューナです. 規格上の受信周波数は, 00MHz, 受信感度は, 97.5 dbmとなっています. これをI C 経由でRTL8uからコントロールしています. また, クロック用の発振回路を内蔵しており, RTL8uが必要とするクロック (8.8MHz) を供給することが可能です. Realtek 社の RTL8u は, データシートが公開されておらず, 多くのユーザーが解析を行い, スペックや動作コマンドなどが調べられています. これまでにわかっている簡単なスペックは,8bit ADC 0.9Msps.Msps,clock 8.8MHz,USB.0 full/high speed controler,supply.v, DVB-T COFDM Demodulator, Supports Zero-IF inputなどです. 以上からわかるように,RTL 8u は,6.5MHz,.57MHz, ZERO-IF の三つの IF に対応しています. HF 帯を受信するための周波数コンバータここで紹介したTVドングル (R80T と RTL8u 使用 ) は, ソフトウェアラジオとして使った場合, 規格上は, 00MHz までが受信可能範囲です. これを周波数コンバータを使ってHF 帯 (.9 0MHz) を受信しようと思います. ここでは,+50MHzとなる周波数コンバータ ( アップコンバータ ) を作ってみました ( 写真 ). 元の信号に, 回路で作った50 MHzの信号をミキサで混合し, 元の信号 +50MHzの信号を取り出します ( 図 ). 回路図を図 (p.98) に示します. 例えば 7.MHz の信号に 50MHz の信号を混合すると,7.MHzの信号は, 7.MHz + 50MHz = 57.MHz の信号に変換されます.TVドングルのソフトウェアラジオで, この57.MHzの信号を受信するわけです. 実際に使うときは, ソフトウェ 96

TVドングル内蔵ソフトウェアラジオ用周波数コンバータ USB 増設用パターン HF/VHF 切り替えスイッチ VHF 入力端子 VHF HF HPF TV ドングルミキサノイズフィルタ LPF 保護ダイオード LED USB 端子 RF ゲイン HF 入力端子写真製作した周波数コンバータ (TV チューナ用 USB ドングル付き )

MHz + 50MHz 50MHz 図周波数コンバータ ( アップコンバータ ) の働きアラジオの周波数表示を 50 MHzとすることで, 周波数を +50MHzしたことを意識しないで,7.MHz を TV ドングルのソフトウェアラジオで受信できるようになります..5MHz なら 5.

2 TVドングル内蔵ソフトウェアラジオ用周波数コンバータ USB 増設用パターン HF/VHF 切り替えスイッチ VHF 入力端子 VHF HF HPF TV ドングルミキサノイズフィルタ LPF 保護ダイオード LED USB 端子 RF ゲイン HF 入力端子写真製作した周波数コンバータ (TV チューナ用 USB ドングル付き ) MHz 以上なので受信できる 50MHz の信号をプラスする受信したい周波数 57.MHz 7.MHz (TV ドングル SDR が受信できる ) MHz ( 受信できない ) 7.MHz + 50MHz 50MHz 図周波数コンバータ ( アップコンバータ ) の働きアラジオの周波数表示を 50 MHzとすることで, 周波数を +50MHzしたことを意識しないで,7.MHz を TV ドングルのソフトウェアラジオで受信できるようになります..5MHz なら 5.5MHz を,8MHz なら 78MHz に周波数を変換して受信します. 周波数コンバータの構成を図に示します. ミキサ二つの周波数を混ぜるのがミキサです. 周波数変換のために混合する信号の周波数を50MHzと低くとることにより, 扱う周波数の上限を低めに抑えています. これにより, ミキサは安価なアナログスイッチで代用しています. 使ったアナログスイッチは, NXP の CBT06 です.ch のアナログスイッチを並列にして, ON 抵抗が下がるようにしています. アナログスイッチのON 抵抗が低いほど変換時の損失が少なくなります. Feb. 0 97

3 V + 0μH * μ 0μH * μ S A 0 V + 5 USB A 入力 USB USB 外側 USB 内側 USB 0 静電対策ダイオード NUP0 0.μH 0.μH 8p 80p 0μH RF アンプ μpc688 8p IN VR 0k 0.μ k 0.μ A 0μH 5600p 50MHz OSC V CC k 0.μ A 0μH アナログスイッチ CBT μ 0.μ A 00p p 0.μH 00p 0.μH 出力 A A A A * はノイズフィルタ用とAは別 A A A A 図周波数コンバータ部分の回路 LPF RF アンプミキサ (50MHz) HPF TVドングルのアンテナ端子へ ) ( 図周波数コンバータの構成局発ローパスフィルタ (LPF) とハイパスフィルタ (HPF) 入力側には,0MHzより上の信号をカットし,0MHz 以下の信号を通過させるLPFを, 出力側には50MHzより下の信号をカットし,50MHz 以上の信号を通過させるHPFを入れました. これにより, アンテナから,0MHz 以下の信号だけ入力され, コンバータでHF 帯の信号に50MHzの信号を加えた信号だけが出力されるようにしてあります. ただし, このLPFとHPFを入れることによって, 少しだけ信号を損失してしまいます. RFアンプ LPFとHPFでの損失を補うために, 広帯域のRFアンプを入れました. ここで使ったのは,NEC のμPC688 というローノイズの RFアンプICです. アマチュア無線機でも使われています. USB 電源用フィルタ USBの電源は, パソコンから回り込むノイズが多いので, 周波数コンバータ回路に簡単なフィルタを入れてノイズを減らしています. USB パターン基板の上には, 内側を向けた USBジャックと, 外側を向けた USBジャックの二つのパターンがあります. 未使用のUSBパターンには, 例えば, 違うICを使ったTVドングルと聞き比べてみたい場合を想定しています. ただし, このコンバータ基板にドングルを個同時に刺すことはできません. 98

4 TVドングル内蔵ソフトウェアラジオ用周波数コンバータアンテナアップコンバータ Windows7 以降 USB 端子 HF 入力端子 LED HF/VHF 切り替えスイッチ SDR ドライバと SDR#,HDSDR 他をインストール ( 目的の周波数 +50MHz を受信 ) 周波数コンバータ基板図周波数コンバータの使い方 VHF 入力端子 TV ドングルパソコン HF 帯を受信周波数コンバータを使ってみて使い方 HF/VHF 切り替えスイッチを HF 側にして (LEDが黄緑色に点灯 ),HF アンテナ端子にHF 用のアンテナをつなぎます ( 図 ). USB 端子 (Bタイプ) には, パソコンをつなぎます. 電源はUSB 端子から供給されます. あとはパソコンにインストールしてあるSDR 用のソフトウェア (HDSDRやSDR# など ) を使って, ソフトウェアラジオとして使います. HF/VHF 切り替えスイッチを VHF(USB 側 ) にして,VHF 用アンテナ端子にアンテナをつなげば, コンバータの電源がOFFになり, アンテナは直接 TVドングルに接続されます. つまり, 周波数を変換していない状態でソフトウェアラジオとして使うことができ,MHz 以上の周波数を受信することができます. ただし, この場合,HPF( ハイパスフィルタ ) を通した状態で VHF を受信することになります. HPFでの減衰が気になる方は, 外付け用のUSB 端子にTVドングルを移動して使うこともできます. 使い心地手軽にパソコンでHF 帯が聞けるので, とても重宝します. モードやフィルタ幅などはソフトウェア上で変更できます. バンドスコープで電波の入感状況を見れるのも面白いです. バンドの切り替えは, ソフトウェアラジオのソフトで周波数を変更するだけです. HDSDRの場合, ソフトを起動するとExtIOボタンが青になります. もしここが変化しないなら, ドライバの書き換えに失敗しているので, やり直してください. ExtIOボタンをクリックすると,RTL Settings が表示されます. ここでは,Sample Rate( 帯域幅 ),Buffer Size(6kBが適当 ), Tuner Gain( 信号を見ながら調整 ) などを設定できます. 慣れないうちは,AGCは使わずにマニュアルでゲイン調整してください. 周波数コンバータ回路にもRF ゲイン調整用トリマがついているので, アンテナに合わせて調整してください. 帯域幅は最大.Mspsまで設定できますが, そのまま受信すると復調信号が荒くなります. 適当に幅を狭めるとよいでしょう. できれば.Msps 以下がよいでしょう. Startボタンを押すと受信を開始します. 周波数を57MHzに設定すると, 受信信号が見えてくるはずです ( 図 5). ソフトウェアが表示する周波数をシフト表示する方法を簡単に紹介します. HDSDRは, Options から, RF front-end frequency options & Calibration を選び, 図 6のように SDR Down/Up Converter にと入力すれば, 表示が正しくなります. なお,SDR# も同じような機能があります (Shift にと入れる ). 以前 CQ ham radio の付録に付いたソフトウェアラジオに比べると, とても使い勝手が良くなりました. パソコンの操作だけで, スムーズにHF 帯内をチューニングできます. パソコンや周波数コンバータのスプリアスが出る場所もありますが, コストパフォーマンスを考えると我慢できると思います. 実用周波数範囲この組み合わせで作ったソフトウェアラジオは, 理論上は0 MHz から受信可能なはずですが, 実用になるのは, およそMHz 以 Feb. 0 99

図 5 HDSDR で 7MHz を受信した例 ( 表示周波数は修正前なので,57MHz となっている ) 図 6 周波数表示を修正する 50000000 と入力する上です (

パソコンのスペック周波数コンバータのことではありませんが, ここで紹介したTV ドングルを使ったソフトウェアラジオを動かすためには, ある程度のパソコンスペックが要求されます.

WindowsXP を使っている方も多いと思いますが, その場合は, パソコンのCPU 能力やメモリの容量によって動作できない場合があります.

5 図 5 HDSDR で 7MHz を受信した例 ( 表示周波数は修正前なので,57MHz となっている ) 図 6 周波数表示を修正すると入力する上です ( 局部発振回路に使用している発振器のスプリアスの影響が大きいため ). パソコンのスペック周波数コンバータのことではありませんが, ここで紹介したTV ドングルを使ったソフトウェアラジオを動かすためには, ある程度のパソコンスペックが要求されます.Windows7 以降なら, ほぼ大丈夫です ( ただしメモリが少ないと処理できないことがある ). WindowsXP を使っている方も多いと思いますが, その場合は, パソコンのCPU 能力やメモリの容量によって動作できない場合があります. TVドングルを使ったソフトウェアラジオ体験キット HF 版 ( 実装済みアップコンバータ基板, ケース,TV ドングル, 説明書, 説明用 CD-ROM を含むセット. ドライバを使った簡単な組み立てが必要 ) 本稿で紹介した TV ドングル内蔵ソフトウェアラジオ用周波数コンバータです. 別途 SDR 用ソフトウェアが動作するパソコンが必要です. 近日発売! 9,800 円 ( 限定販売, 税込 ) 詳細は,CQ 出版社販売部のページで 00

2 色 LED (HF/VHF) USB トリマ ( ゲイン調整用 ) VHF 用アンテナ端子 (SMA) VHF 用アンテナ端子 (SMA) (HF コンバータスルー用 ) HF/VHF 切り替えスイッチ写真 4 本体正面パネル写真 5 本体裏面パネルスイッチは側アンテナへ図 1 本

2 色 LED (HF/VHF) USB トリマ ( ゲイン調整用 ) VHF 用アンテナ端子 (SMA) VHF 用アンテナ端子 (SMA) (HF コンバータスルー用 ) HF/VHF 切り替えスイッチ写真 4 本体正面パネル写真 5 本体裏面パネルスイッチは側アンテナへ図 1 本ソフトウェアラジオ体験キット HF 版組み立てマニュアルはじめにこの度は, ソフトウェアラジオ体験キット HF 版をお買い上げいただきありがとうございました. このソフトウェアラジオ体験キット HF 版に同梱されているパーツを写真 1 に示します. 開封後, すぐに確認してください. 加工済みのフロントパネル, バックパネルは, 初回ロット特別サービス品です. 組み立て方ケースのフロント