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カテゴリー「ラジオ」の検索結果は以下のとおりです。

Si4732レシーバー(ATS-20+)のファーム改造

前回ファームを(現時点で)最新のV3.0.8に更新したが操作性が自分に合わないので改造

改造のポイントとしては日本向けの実用的な受信機にすることにして実験用の多機能受信機は別途

画面

IMG_20230531_204106.jpg

基本操作になるが,ロータリーエンコーダを回すと周波数が変わり,ロータリーエンコーダを押すと周波数の変更桁を変えることができる様にした

機能別操作
機能 ボタン V3.0.8の操作 改造後の操作 備考
周波数変更   ロータリーエンコーダの回転で周波数ステップ分の周波数が上下,サブ時はサブ周波数の上下 ロータリーエンコーダの回転で設定桁の周波数が上下  
周波数ステップ STEP ボタン押下,ロータリーエンコーダの回転で周波数ステップ変更(1/5/9/10/50/100kHz),サブ時はサブ周波数ステップ変更 ロータリーエンコーダのスイッチを押下,回転して周波数の変更桁を設定,再度押下か操作なしで(自動)解除

SW時のみで,MWは9kHz,FMは0.1MHz固定

AGC/アッテネータ AGC ボタン押下,ロータリーエンコーダの回転で変更(AT0/AGC/AT1-36) 変更なし 選択肢が多いので変更なしとした
バンド切替 BAND+ ボタン押下,ロータリーエンコーダの回転でバンド変更 ボタン押下でバンドアップ 前回更新した日本向けバンドと同じ
Soft Mute control BAND- ボタン押下,ロータリーエンコーダの回転で変更 ボタン押下でバンドダウン 機能は未対応
音量 VOL+ ボタン押下,ロータリーエンコーダの回転で音量を調整,長押しで連続可変 ボタン押下で音量アップ,長押しで連続可変  
Automatic Volume Control VOL- ボタン押下,ロータリーエンコーダの回転で変更,長押しで音量ダウン連続可変 ボタン押下で音量ダウン,長押しで連続可変 変更は未対応だが機能はON
帯域変更 BW ボタン押下,ロータリーエンコーダの回転で変更 ボタン押下で順に帯域変更 受信モードで設定帯域が異なる
受信モード MODE ボタン押下,ロータリーエンコーダの回転で変更(AM/LSB/USB) ボタン押下で順にモード変更(AM/LSB/USB) WMはAM,FMバンドはFMのみ
周波数SCAN Rotry ロータリーエンコーダのスイッチでSCAN開始/停止,SCAN周波数の方向は事前のロータリーエンコーダ操作に準じる STEPボタンでSCAN開始/停止,SCAN周波数の方向は事前のロータリーエンコーダ操作に準じる 周波数SCANは周波数変更でも停止
サブ周波数切替 Rotry 受信モードがSSB時(LSB/USB)ロータリーエンコーダのスイッチのトグルで切替 なし(SSBで自動的に使用) STS-20ではBFOのON/OFF
消音 Rotry ロータリーエンコーダのスイッチを長押しでトグル 変更なし  
  • 機能別にボタン押下してロータリーエンコーダで変更が面倒(操作の一貫性はあるが良く使う機能は簡単に操作したい)
  • ロータリーエンコーダのみで周波数変更可能(周波数合わせを重視した操作性)
  • 機能ボタン押下,ロータリーエンコーダの回転による操作は2~3秒操作なしで自動解除(V3.0.8では10秒)
バンド別画面

(MW画面)

IMG_20230531_204009.jpg

(FM画面)

IMG_20230531_203945.jpg

(SW画面(AM))

IMG_20230531_204036.jpg

周波数変更桁の変更

ロータリーエンコーダのスイッチ押下で桁マーク設定時表示が出るのでロータリーエンコーダを回転させ左右に周波数変更桁マークを移動(100kHz~1Hz)

IMG_20230531_204121.jpg

ロータリーエンコーダのスイッチ押下または2~3秒操作なしで桁マーク設定時表示が消える

AGC/アッテネータ

AGCボタンを押下するとAGC/アッテネータ表示部がリバース表示(V3.0.8と同じ)

IMG_20230531_204201.jpg

機能の操作

機能ボタン通りに変更(V1.1.5と同じ)

Sメーター

Sメータの基準でS9を指す状態は30MHz以下の場合コネクタへの入力電圧は100μV,アンテナ端子の入力インピーダンス50Ωとして終端時の電圧は50μVとのこと

ライブラリの値は「0-127 (dBμV)」と記載されていた(μVと思って良いのかな)

50でS9になるようにしてみた(rssi * 9 / 50)

S9オーバーは+dB10/+dB20/+dB30と示されるが現状は未対応

当初は表示バーをスペースのリバースで表現していたが無信号(S0)状態だと何だか判らないので目印的に文字を表示した(グラフィック表示は処理性能的に最初からやる気なし)

スプラッシュ

改造版かどうか判断できなくなるので起動時のスプラッシュが「V3.0.8-By PU2CLR」の表示の後「Update Edition X」と変わる

「X」は「A」から始まる版数としている

IMG_20230531_204331.jpgIMG_20230531_204312.jpg

スケッチ

更新は以下の1ファイルのみで,V3.0.8のスケッチに入れ替えてコンパイル

SI473X_ALL_IN_ONE_OLED_RDS_CHINESE_V8.ino(UTF-8N, LF, TAB4)

自分が見易いようにコーディングスタイルを変更(全部ではない)しているが冗長など削除していないので判りにくい部分もあるかも

不具合修正や更に改造したら連絡もらえると幸い,予告なく更新することがあるので了承を

注意事項

kHzより上をメイン周波数(もしくは単に周波数),下をサブ周波数(もしくは単にサブ)と記載

ATA-20の取説やスケッチでは「BFO」と記載されているが厳密には「BFO」ではないのでサブ周波数とした(BFOはSSBを復調するためのキャリア生成器でデジタルでは使用しない)

メイン周波数の変更時は一時的に受信周波数なしになるためか「ザー」と音がする(SDRでも発生することだが周波数値を変更する際のArduino・Si4732間の通信時間が関係するのかと思われる)

周波数を連続的に扱うためサブ周波数を「0 - 999Hz」で使用し1kHz超で基準周波数をアップ(逆はマイナス時にダウン)するように対応したところ1kHzの切れ目で周波数が連続しないことに気付く

どうやら周波数のズレがあるのだろうと思われるが厳密に調査はしていない(例えばVFOで調べてはいない)

※)基準周波数が7101kHzと基準周波数7100kHz+サブ(+1000Hz)は同じ(周波数を受信)ではないということ

影響するのはSWL(アマチュア無線局の受信)のみで,通常はkHz単位の使用すると想定し(-500 - +500Hz)で切り替えるようにした

同様に500Hz単位でも連続しないようだ

上記の対応変更によりSSBからAMに切り替えた際に1kHzの間引きが発生する場合がある

また周波数の終了指定端で問題あるかも(未確認および対応しない)

Sメーター対応は上記(S9オーバーは未対応)

LWバンドはなし

RDSは対応未

Automatic Volume Control は設定変更は未対応だがSSBなどの音量が少ないので機能はONにしている

ロータリーエンコーダの回転方向が当方の基板の場合のみか逆になっていたので回転方向の判定を修正している(648~696行あたり)

// Use Rotary.h and Rotary.cpp implementation to process encoder via interrupt
void rotaryEncoder()
{
// rotary encoder events
uint8_t encoderStatus = encoder.process();
if(encoderStatus) {
if(encoderStatus == DIR_CCW) { //was DIR_CW
encoderCount = 1;
} else {
encoderCount = -1;
}
}
}

FMで周波数SCANを途中で終了させると,稀に変更できない(SCAN単位である)10kHz位置で止まることがある(最後に補正しているのに)

周波数SCANはMW:9kHz, SW:1kHz, FM:10kHzの固定

拙者は縦横が基板と同じの最小サイズで厚みは30㎜の筐体で使用中

IMG_20230602_104011.jpg

Si4732レシーバー(ATS-20+)のファーム更新

Si4732レシーバーキット(ATS-20+の名称で製品がある)のファームを更新した

更新している方が多くいるためか参考サイトは沢山ある(YouTubeにもあった)

購入時のファームウェアバージョンはV1.1.5

IMG_20230526_095541.jpg

Arduinoの開発環境はあるのでファームのスケッチをDL(こちら

DLしたZIPファイルをIDEで展開する方法もあるが,バンド設定など変更したい部分もあるのでスケッチを手動で取り出す

現状の最新スケッチは「展開したフォルダー¥SI4735-master\examples\SI47XX_KITS\AliExpress\SI473X_ALL_IN_ONE_OLED_RDS_CHINESE_V8」

SS20230526_001.png

IDEでボードは「Arduino Nano」を選択

SS20230526_006.png

プロセッサは「ATmega328P(Old Bootloader)」を選択

SS20230526_007.png

新たに必要となったライブラリは3つ

コンパイルすればエラーになるので対象をライブラリマネージャーで検索してインストール

  • SI4735

SS20230526_002.png

  • Tiny4kOLED
  • TinyOLED-Fonts

SS20230526_003.png

コンパイルするとコードが29344bytes,データが1448bytesというギリギリサイズ

SS20230526_004.png

ファームをArduinoNano書き込んで再起動

IMG_20230526_103224.jpg

V3.0.8になったことを確認しEEPROMをクリアするためロータリーエンコーダのボタンを押しながら再度電源ON

IMG_20230526_103445.jpg

画面の表示構成が変わった

(旧:V1.1.5)

IMG_20230526_095549.jpg

(新:V3.0.8)

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各設定もボタン押下によりダイレクトに変更されるのではなく,ボタンを押して変更モードにしてロータリーエンコーダを回すという感じとなった

個別対応

ファームに手を加え自分の趣味に合うよう変更

今日スケッチを観たところなんで簡単にできるところから対応する

  • バンドが多すぎるので日本向けに変更(下記表)
  • 周波数変更のステップを修正 → 5kHzと50kHzを削除
  • 周波数表示の「,」カンマと「.」ピリオドを変更 → FMの「,」は「.」に修正,WM,SWの「kHz」のカンマは無し
  • ボタンを押して変更モードが扱いにくい → 10秒ほどで自動解除されているのを2~3秒にした
  • 再表示が多いので変更のない再表示を止めた → 最適化により画面の乱れが軽減し(OLEDへの描画は遅いので)ロータリーエンコーダの操作性も向上

(バンド)

バンド名 開始周波数(kHz) 終了周波数(kHz) デフォルト周波数(kHz) バンド(m)
WM 531 1602 1000 MW for JAPAN
SW1 3500 6300 3798 75~49
SW2 7000 7600 7100 41
SW3 9200 10500 10000 31~30
SW4 11600 15800 14175 25~19
SW5 17400 19100 18118 16~15
SW6 21000 26100 21225 13
SW7 26900 30000 28850 11(CB)~10
FM 76.1MHz 94.9MHz 90MHz FM WIDE

(周波数表示)

IMG_20230527_145830.jpg

IMG_20230527_150030.jpg

(操作性)

ボタンを押下してロータリーエンコーダを回すのは使いにくいので全面的に変更を検討

ロータリーエンコーダはカウント数の多い物に変更しないと操作改善は困難(マウスと同じ)

(その他)

Sメーターがいまいちなので改造したい

 

室外設置用マグネチックループアンテナの改良

前回作製した(アルミパイプ使用の)改良マグネチックループアンテナが落ち着いたので室外設置用マグネチックループアンテナの作製に取り掛かった

当初,電材を用いて直径1mのループ(エレメント3m)にするつもりだったのだが,ループ補助に使用する予定のPF菅では固さの関係で1mは厳しそうなことが判明

補強材を十字やクロスで追加すれば良さそうに思えるが風の影響が心配で,風量による強度確認するのも手間なので他の方法を考えた結果2重ループ(エレメント4m)にすることにした

エレメントが2重になっても遜色ないことは確認,またエレメント間に隙間が必要かと思いPF菅も2重にすることを考えていたが,これも気にするほどではないことを確認(PF菅は1重で済むので風の影響も増加しない)

設計1

アルミパイプ版と同じ構成では意味ないしつまらないのでエレメントから直接トランス(トロイダルコイル)を通して給電することにした

MLA構成1.png

トロイダルコイル(FT82 #43使用)は24T:2T

IMG_20230514_145030.jpg

電材のボックス,PF菅,VE菅を利用して骨組みを構成

IMG_20230514_162900.jpg

エレメントはKIV3.5sqを使用

線はPF菅(間に上部ボックス)に2本線を通しどこかでクロスされている

線端の4点は下部ボックス内でボルトで止め上側は導通(もしくはコンデンサで補正)させ下側は給電トランスへ

IMG_20230514_172613.jpg

測定器でインダクタンスを計測してみると約1mHって,でかい・・・あっと当然か

IMG_20230514_210749.jpg

nanoVNAで見てみると124MHzで同調が深い

IMG_20230515_105050.jpg

IMG_20230515_105241.jpg

1mHでは計算上でも1~50MHzの範囲を調整することができないので先にインダクタンスの調整が必要

実際に使用してみて7-10MHzあたりはほとんど受信できないし,この構成は調整が大変そうなので没とした

設計2

Max.200~400pF位で7MHzを同調させたいのでインダクタンスは10μH位が望ましい

今度はインダクタンスが最小となるようエレメントをトロイダルコイルに通すだけ(1T)にした

MLA構成2.png

給電側は7T(参考:http://ja1xrq.g.dgdg.jp/MLA/MLA.html

手持ちに太い線が無かったのでボルト間のみ5.5sqにしてトロイダルコイルを(FT50 #43)に変更(8Dの同軸でもあれば良かったのだが)

IMG_20230515_135025.jpg

ボックス内にはトロイダルコイルが小さくなったため空きスペースが多く取れるように配置

IMG_20230515_141042.jpg

インダクタンスを計測してみると理想的な12μH

IMG_20230515_141622.jpg

自作計測器でも測定し7.1μHなのを確認

IMG_20230515_150834.jpg

nanoVNAでは何故か平坦(大丈夫なのか?)

IMG_20230515_195304.jpg

複数個のコンデンサを繋いでみて同調周波数を確認すると,220pF:3.54MHz ~ 5pF:10.53MHzとなった

47pFを接続して7MHzを受信できたのでこの構成で進めていくことに決定

同調回路

同調にはバリキャップ(可変容量ダイオード)を使用することを考えていて1SV149(1V:483.5~495.6pF)もしくは相当品が必要なのだが既に入手が厳しい

日本でも入手できない訳ではないようだが送料など含めると高価な買い物になるのでAliexpressで注文(10本で送料込み¥360)

以下の様に基盤を置き部品を実装する予定

IMG_20230516_113009.jpg

バリキャップが届くまで暫くかかるので操作や電源確保手段の検討とアンテナは7MHz固定として試用してみようかと考えている

(追加があれば下側に同じボックスを追加できるのでスペースはまだ確保できる)

設置用器具

試用するにしても設置用の部材がいるので裏面にUボルトを取り付けた

IMG_20230516_113034.jpg

7MHzに合わせるために60pFのトリマーコンデンサを銅線で引っ掛ける程度にするため準備

IMG_20230518_111020.jpg

接続して調整

IMG_20230518_203929.jpg

アルミパイプ版と比べてみて遜色ないようだ

後は防水対策を施し設置予定

試用

防水用のコーキングができたので設置してHDSDRにて試用受信

IMG_20230520_150823.jpg

前作と比べてみると7MHzでの受信感度は上がった

HDSDRにて受信強度が7MHz(±100kHz)を中心に向上しているのが判る

WS20230520_001.png

改良マグネチックループアンテナが完成

改良したマグネチックループアンテナのアルミパイプ版が完成(もう1つの版はトロイダルコアが必要で材料待ちとなっている)

IMG_20230509_174012.jpg

今回は理解と性能改善のため主に以下のサイトを参考にさせてもらった

(情報サイトは,マグネチックループアンテナ,MLA,スモールループアンテナ,微小ループアンテナで検索可能)

形状

アルミパイプ版として以下の形状になるように設計

SS20230508_001.png

メインループは(既に作製済の)15㎜アルミパイプで直径が約640〜660㎜,給電ループはS4CFBで直径140㎜のファラデーループにした(シールド結合)

IMG_20230506_150415.jpgIMG_20230506_182016.jpg

骨組みは下方にボックスを置き,メインループの開放側を固定

IMG_20230506_204502.jpg

柱として垂直にVE菅を設置

VE菅は上部をアルミパイプに接続し易いよう削り,上部から140㎜の位置にケーブルを通す開口を作る

IMG_20230507_112313.jpgIMG_20230507_112444.jpg

下方設置のボックスにVE菅を結合,給電ケーブルをVE菅を通しボックス内へ

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ボックスにSMAメス端子を付け,給電ケーブルと結線

IMG_20230507_140607.jpg

調整①

形状の設計変更がありうるので,まずはこの時点で調整

メインループのインダクタンスを測定

IMG_20230507_164453.jpg

5~6μHとなったが,この計測器(DM6243)の10μH以下は信用できないことが判っている(こちら

なので自作Lメーターで確認すると1.4μFであった(誤差はあると思うが1.4μFで進めていく)

IMG_20230507_164302.jpg

測定したインダクタンス値で同調周波数を算出するとC(キャパシタンス)は以下のとおり

SS20230508_004.png

つまり7MHzを受信するとしたら369pFのコンデンサをアルミパイプの開放側に接続すれば良いことになる

同調周波数の変化を確認するため,バリコン(Qは悪いがポリバリ使用)を接続してNanoVNAで確認

IMG_20230507_212130.jpg

ところがバリコンを回してもまったくNanoVNAの画面は420MHz付近の同調から変化しない・・・コンデンサ(1000pF,470pF,220pF等)を直接接続しても変化はなかった

NanoVNAでは測定できない?のかとも考えたがYouTubeで調整している動画があったので問題ないようだ

実際に受信してみるとFMのみが良好ともいえない形で聴こえる程度だったので失敗を実感

再度,参考にしたサイトを見直して対策を練った結果

  • 給電ループを単線にする → ファラデーループは調整が困難,非シールドもシールドと大差ない
  • 給電ループを大きくする → メインループの1/5が基本のようだがSWRが下がらないため1/3にしたとの情報
修正

給電ループをIV線に(別件で使用しようとしていた8sqがあったので)変更しメインループの1/3となる直径220㎜(全長700㎜)にする → 線が高価で余分など無いので駄目なら短くする方向でやっている後でS4CFBを単線のように使えば良かったかと・・・

新たに上部から220㎜の位置にケーブルを通す開口を作る

IMG_20230508_121655.jpgIMG_20230508_122940.jpg

給電ケーブルはRG174を接続

調整②

今後はバリコンでNanoVNAの画面が変化した(万歳)→ 後でビデオ撮り

IMG_20230508_125751.jpg

上はバリコン+コンデンサで7MHzに合わせた画像で,メインループを直結した場合は以下のような感じになる(単位はMHz)

IMG_20230509_143945.jpg

ここで逆計測,数値が判明しているコンデンサを接続して同調周波数をNanoVNAで確認してメインループのインダクタンスを割り出す

SS20230508_002.png

約1.65μHとなった

この数値で再度同調周波数をバリコンで操作できる範囲を確認

SS20230508_003.png

3.5MHz~30MHzの範囲をカバーするキャパシタンスを考える(1000pF,220pF,47pF,10pFを選択)

実際に受信してみると部屋内中心アンテナ設置で7MHzのアマチュア無線が受信できたので問題ないだろう

IMG_20230508_203603.jpg

最終加工

全体構成のメドが立ったので最後の加工を行う

調整用のバリコンとしてボックス外から操作可能に設置,補正用コンデンサは付け替えできるようにした

IMG_20230508_203615.jpgIMG_20230508_151954.jpg

バリコンは13~156pFと5~49pFの切り替えSW付

コンデンサはピンソケット化(3並列まで)

IMG_20230509_132806.jpg

ボックスはめくら版を付けて完了

IMG_20230508_204007.jpg

周波数調整映像

5~49pFモードでの調整画像(現状SWRはあんまり下がらない)

(NanoVNA,Center7MHz,Span500kHz)

反省点
  • メインループの浮遊容量を考えていなかった
追加(2023.5.13)

室内であるが使ってみて結構良く聞こえるので,バンド切替を簡単にできるようにロータリースイッチを設けることにした

手持ちが2回路6接点のロータリースイッチだったので6バンドの切り替えとして補正用コンデンサを調整

WS20230515_001.png

①中波(1070kHz)②3.5MHz(3440-2640kHz)③3.8MHz(3740-4010kHz)④7MHz(5980-7240kHz)⑤7.2-10MHz ⑥10MHz-30MHz

とした

コンデンサはロータリースイッチにダイレクトに接続して空中配線

IMG_20230513_195456.jpg

良い具合に空いた場所がありロータリースイッチを設置

IMG_20230513_200207.jpg

正面から

IMG_20230513_200343.jpg

判り易いようにバンドを記載して受信

IMG_20230513_210454.jpg

アマチュア無線のコンテスト中(HF)だったので7MHzは賑やかだった(3.5MHzのCWもFB)

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