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2018年4月22日 (日)

ヘッドホンのインピーダンスとリグ接続時の影響について

先日買った、ゼンハイザーのヘッドホン HD206 を TS-590S に繋いで聞いてみました。


先代のパイオニア SE-M380J と比べて HD206 は落ち着いた大人しい感じで聞こえますので、
了解度は若干劣るのかもしれません。もう少し使い込んでから見極めたいと思います。
それよりも、同じ AF ボリューム位置で比べて、やはり HD206 の音量が小さいことが気になります。


ヘッドホンのインピーダンス、音圧レベルのカタログスペック値を比べてみると、
 HD206 : インピーダンス 24Ω, 音圧レベル 108 dB
 SE-M380J : インピーダンス 32Ω, 音圧レベル 105 dB

となります。

アンプの出力インピーダンスが充分低く、ドライブ能力もある場合は、
ヘッドホンのインピーダンスが小さいほど、音量は大きくなるようなので、
スペック的には HD206 のほうが有利に思えます。
また音圧レベルも HD206 の方が 3dB ほど高いので、HD206 の音量が小さくなる要因は見当たりません。


不思議に思ったので、ネットで拾ってきた TS-590 のサービスマニュアルで回路図を調べてみました。
ちょっと端折って書いていますが、下図のような構成になっています。
20180422_0001

ヘッドホンの信号はスピーカーと共通で、L と R に分配後、直列に 120Ωの抵抗を入れて分圧し
信号レベルを合わせているようです。
すなわち、TS-590 のヘッドホン端子の出力インピーダンスは、120Ωに見えています。
※サービスマニュアルの回路図では、片側のコンデンサが抵抗のアンプ側に接続されていますが、
 これは間違いだと思います。基板のパターン図から追いかけると、上図のとおりです。


ヘッドホンを駆動するには、ヘッドホンに電力を供給しなければなりません。
※ヘッドホンに掛かる電圧だけが必要なのでは無く、コイルを駆動させる電流が重要です。
ヘッドホン端子の出力インピーダンスが 120 Ωでは、最大電力が得られるヘッドホンのインピーダンスは
120Ωだと思います。
これは、インピーダンスマッチングの考えと同じです。
このとき、ヘッドホンのインピーダンスが120Ωより小さい場合、インピーダンスが小さければ小さいほど
ヘッドホンに得られる電力が小さくなってしまいます。

なので、インピーダンスが24Ωの HD206 の方が音量が小さいのも理解できます。

TS-590 の取扱説明書では、ヘッドホン端子の仕様は 4〜32 Ω (標準 8Ω) となっています。
とてもじゃないけど、4 Ωや 8 Ωのヘッドホンでは充分な音量が得られるとは思い難いです。


アンプの出力インピーダンスが充分に低い場合、例えば 1Ωだったとすれば、
計算上は ヘッドホンのインピーダンスが 1Ωのときに最大出力が得られるはずです。
なので、一般的にヘッドホンのインピーダンスが小さいほど、音量は大きくなると言われているのだと思います。


ヘッドホンのインピーダンスは一定ではなく、周波数によって変化するようです。
大体において、周波数が高くなればインピーダンスも高くなるようです。
周波数が高くなると、ヘッドホンのコイルに流れる電流が小さくなるからだと思います。

上記の考察からすると、ヘッドホン端子の出力インピーダンスが 120Ωだったとすると、
周波数が高くなればヘッドホンのインピーダンスが高くなり 120Ωに近づいていくので、
音量が大きくなるように考えられます。つまり高域が強調された音になる可能性があります。
2 µF のコンデンサが付いているのは、それを補正するためのローパスフィルタ用ではないかと推察します。


ところで、他のリグはどうなっているか、少しだけ調べてみました。
手持ちの TS-2000SX では、TS-590 に準じた回路でした。
ヤエスの FT-DX3000 も、コンデンサは無かったものの同じような構成で、100Ωの抵抗が直列に入っていました。
FT-DX5000 はさすが高級機です。ヘッドホン専用のアンプを設けているようです。


では、どうするのが良いかと考えましたが、ヘッドホンアンプを外付けすることが良さそうです。
電流駆動型アンプ、もしくは電流帰還型アンプだとインピーダンスの影響を受けにくそうです。
時間を見つけて、自作してみたいと思っています。

2018年4月18日 (水)

長く使っているモノ

今日で開局してから丸 38 年。
※免許の交付日は 4/12 だが、免許状を受領して初めて電波を出したのが 4/18。

この 38 年、これまで色々なリグやアンテナ、周辺機器を使ってきました。
その中で、開局当初に買った物で、まだ残っているものが有ります。
それは、ハイモンドの縦振れ電鍵 HK-702 です。
ただ、使わなくなって久しく、実家のどこかに眠っていると思います。


今でも使い続けている中で一番古い物は、Bencher のパドル BY-1 だと思います。

20180418_0001

1983 年に買って以来、使いやすかったのでずっと使い続けています。
埃が被ったり、スプリング部分が少し変色したりしていますが、まあまあ綺麗な方だと思います。
造りがしっかりしているので、壊れることもまず無いでしょう。
愛着もあるので、一生使い続けられそうです。
(実は、Bencher JA-2 も 20 年前ぐらいに新品で買ったのですが、未開封のままです)


パドルと同時期に購入した、DAIWA のエレキー DK-200 も実家に残っているはずですが、
最近のリグにはエレキーが内蔵されているので、全く出番が無くなってしまいました。

2018年4月15日 (日)

2018/4/15のQSO

今日の夕方、急に気が向いたので 7 MHz のマイクロバートアンテナを設置しました。

以前は、ベランダ内にあった突っ張り棒を利用してカウンターポイズを引き回していましたが、
少し前に突っ張り棒を撤去してしまいました。
アンテナの位置を変え、カウンターポイズを雨樋に引っかけることにより、何とかアンテナの
調整ができました。

7 MHz の CW 帯を聞いてみると、JIDX コンテストの参加局がたくさん出ています。
ラバースタンプ QSO でもやってみようかと思っていましたが、これではできそうにないので、
今日は諦めです。


なので、7.042 MHz のデジタルモードを聞いてみると、こちらも賑やかです。
手始めに、1 エリアの方の CQ をコールして 2 QSO。

次にCQ を出したら、結構立て続けにコールしていただいて、あっという間に 17 QSO。
こちらのアンテナが poor なので、途中でこちらの信号をデコードできず、
尻切れ QSO になりかけたりすることもありましたが、全ての QSO において何とか最後まで
メッセージを送信することができました。


自分と相手方のレポートを比較すると、大概は 10 dB 以上自分の電波が悪いです。
アンテナが poor なので、至極当然のことと思います。
ただ、まれに自分の方が数 dB 良いこともあり、意外に思うことがあります。

レポートは S/N 比なので、同じ信号強度でも、clear な状態と noisy な状態とでは、
差があるのではないかと思っています。

場合によっては、信号強度がそこそこで届いていても、レポートが悪いということも考えられます。
これは、自分の電波が汚い可能性もあるので、ちょっと怖いです。
一応音声入力レベルは気を遣っているつもりなんですが...。


今日は FT8 で 19 QSO。
短時間でしたが、なかなか楽しめました。

2018年4月10日 (火)

無線用のヘッドホンを買い替え

無線用として五年ほど使っていたヘッドホン、パイオニアの SE-M380J が、この週末壊れました。
壊れたと言っても、電気的に壊れたのではなく、ハウジングの付け根の可動部分が割れてしまったのです。

20180410_0001


応急処置的に、瞬間接着剤とグルーガンで固定し、ビニルテープで巻きました。
おかげで、片側だけハウジングが可動しなくなり、フィット感がイマイチです。
イヤーパッドもへたってきていたので、買い替えることにしました。


25 年前ぐらいに、型番は忘れましたがゼンハイザーのヘッドホンを買ったことがあります。
値段は 30k円ぐらいだったと思います。
それを初めて聞いたときの感動は、今でも記憶に残っています。
リグに繋いで聞いてみても非常に聞きやすく、しばらく無線用としても使っていました。

今回もゼンハイザーのヘッドホンが欲しくて、ネットで探していると、エントリーモデルの HD206 を見つけました。
価格も 5k 円程度なので、これぐらいなら何とか手が出ます。
オーディオマニアでも無いので、私にはこれぐらいでも充分です。
早速、会社帰りに梅田のヨドバシに寄って買って帰りました。

20180410_0002


リグに繋いで聞くのは週末までお預けですが、PC に繋いでみて聞き比べをしてみました。

パイオニア SE-M380J は、かなりこもった感じの音です。
しばらく使っていたら慣れてしまいましたが、聞き比べてみるとよく分かります。
ボーカルはガツンと前に出た感じがするので、人間の声の周波数あたりが強調された
特性になっているのでしょう。

ゼンハイザー HD206 は、こもり感がなく、割とクリアかつ大人しい感じがしました。
ただ、以前買ったゼンハイザーのような感動は、感じられなかったのは残念です。
値段相応なので、仕方ないのかもしれません。
なお、インピーダンスが 24Ω と少し低いのでのですが、なぜか
音量を少し上げ目で使う必要があります。


さて、無線用途としては、どうなんでしょうね。
週末が楽しみです。

2018年4月 1日 (日)

関数電卓の電池を10年ぶりに交換

仕事場で使っている関数電卓の CASIO fx-370ES ですが、
10 年ぐらい使っているにも関わらず、全く電池が無くなる気配がありません。

20180401_0001


説明書を見ると、電池の残量有無に関わらず、二年ごとに電池を交換しなさいとのことです。
液漏れなどによる故障に対しての、予防措置のようです。

10 年ぐらい放ったらかししていましたが、電池を交換してみることにしてみました。
液漏れなど心配で、恐る々々裏蓋を開けてみましたが、液漏れなど全く見られませんでした。

20180401_0002

どこのメーカーかも分からないマンガン電池でしたが、こんなもんでも 10 年以上持ちました。
fx-370ES はエントリーモデルですが、省電力性能は大したもんです。


交換した電池は、IKEA で買った単4のアルカリ電池です。
すぐに液漏れしそうな感じで、ちょっと心配です。
右側は、元々入っていたマンガン電池です。

20180401_0003


電池交換後も、元気に動作してくれました。

20180401_0004


ところで、自宅でも回路設計やアンテナ製作をしているときに、電卓を使う機会が結構あります。
PC やスマホの電卓アプリでもいいのですが、関数電卓の方がやっぱり使い勝手が良いです。
なので、自宅用に一台関数電卓を買いました。

こちらも、エントリーモデルの fx-375ES です。
単純な回路設計では、この程度でも充分です。

20180401_0005


ソーラーバッテリーが付いているので、ますます電池の消耗を気にすることは無くなると思います。
円の面積を求める計算をしてみましたら、どんなアルゴリズムで計算しているのかは分かりませんが、
答えが出てくるのに 1 分以上掛かりました。

2018年3月25日 (日)

2018/3/24のQSO

一ヶ月半ぶりに、50 MHz で交信しました。

合計 12 QSO ですが、内訳は SSB が 3 QSO、FT8 が 9 QSO です。
久しぶりに、SSB でラグチューしました。

JT65 も覗いてみたのですが、全く信号が聞こえてきませんし、
CQ を出しても応答がありません。
すっかり、FT8 にデジタルモードの座を奪われてしまった感じです。


ところで、WSJT-X Version 1.9.0-rc3 を試してみましたが、取りあえずは使えました。
ただ、TX マクロに登録していた、"TU NEW MODE73" が上手く送信できず、
"TU NEW MOD 7" で送られてしまうようになりました。
今までは特に問題なく送信できていたので、何かが変わったのでしょうが、
詳細は分かりません。

取りあえず、"TU NEWMODE 73" と区切りの位置を変えると
問題なく動作しました。
今後はこれでいきます。

2018年3月21日 (水)

WSJT-X 1.9.0-rc3がリリース!!

WSJT-Xのホームページを覗いたら、WSJT-X Version 1.9.0-rc3 がリリースされていたので、
早速ダウンロードしてインストールしてみました。

リリースノートを見たら、若干のバグ修正のようです。


この週末に試してみたいと思います。

2018年3月18日 (日)

3SK294を使った144MHz帯用プリアンプの製作

以前に秋月で衝動買いした 3SK294 を活用しようと思い立ち、
今回これを使って 144 MHz 帯用のプリアンプを作ってみました。


◆製作の経緯◆

V/UHF 用のプリアンプは、GaAs FET が用いられることが多いので、
シリコンの MOS FET では特性がイマイチなのではないかと思っていました。

手持ちのデュアルゲート MOS FET 3SK294 が有るのを思い出し、
データシートを見ていると、用途がTV チューナや VHF 高周波増幅であり、
かつ特長として
 ・混変調特性が非常に良い
 ・帰還容量が小さい
 ・低雑音 (NF = 1.4 dB)
とのことで、144 MHz 帯用のプリアンプとして使えるのではないかと考えました。
そこで、GaAs FET の 3SK241 との比較をしてみると面白いのではと思い、
3SK294 のプリアンプも作ってみることにしました。


◆回路◆

3SK241 との比較なので、回路構成は前回作製のものと同じとします。
特に入力マッチング回路、出力マッチング回路はそのままの流用です。
すなわち、FET の入力インピーダンスは 3 kΩ、負荷抵抗は 538 Ωとなります。

バイアス回路ですが、データシートを見ると Id =10 mA 程度で設計するのが
良さそうな感じです。
Vds の耐圧が高くないので、Vds = 5 V としました。

3SK294 はエンハンスメント型なので、ゲート1にも正のバイアス電圧を
与える必要があります。
データシートを見ながら、Id = 10 mA 程度になるゲート電圧として、
Vds1 = 1.5 V、Vds2 = 3.5 V としてみました。

自己バイアス回路ではないので、ソース抵抗は無くても良いのですが、
バイアスの安定化を図るため、100 Ωを入れることにしました。
ソース電位が 1 V となりますので、その分ゲート1、ゲート2、ドレインに印加する
電圧を、それぞれ 1 V ずつ嵩上げしました。
よって、電源電圧は 6 V となります。


最終的な回路としては、このようになりました。

20180318_0001


◆プリアンプ基板の作製◆

ガラスエポキシの片面基板をエッチングしてプリント基板を作りました。
前回同様に、銅箔面へソルダーレジストを塗布しました。
前々回作った試作品②をバラし、ほとんどの部品を流用しました。

20180318_0002

20180318_0003


3SK294 のパッケージは 3SK241 よりさらに小さく、扱いが結構大変です。


◆調整および特性◆

バイアス電圧、およびドレイン電流は、データシートどおりの結果が得られました。
ソース抵抗 100 Ωでソース電位が 1.00 V、バッチリです。

調整は、トラッキングジェネレータ付きのスペアナを使って行いました。
波形のピークが 144.2 MHz 付近へくるように、入力側コイルと出力側コイルのコアを、
それぞれ回すだけです。

何故か前回作製したプリアンプよりも、さらに Q が低くなっています。

20180318_0004


◆使用感◆

調整が終わったところで、TS-2000SX と 5 エレ八木に繋いで実際の信号で確認してみました。
ゲインは前回作製した 3SK241 のプリアンプより、若干 (数 dB ぐらい?) 低いです。

ただ、NF は 3SK241 より良いように感じました。
TS-2000SX 内蔵のプリアンプが ON の状態で、今回作製した 3SK294 のプリアンプを
入れても (すなわちプリアンプが二段で入っている状態でも)、ノイズレベルも一緒に大きくなりますが、
弱い信号もしっかり増幅されるので、あまり S/N が悪化している感じがしませんでした。

前回作製した 3SK241 のプリアンプでは、TS-2000SX 内蔵のプリアンプも ON にすると、
かなりノイズレベルが大きくなり。S/N が悪くなる感じでした。


ということで、今回作製した 3SK294 のプリアンプは、良い結果が得られ満足です。
秋月で 1個 23 円の FET ですが、特性はなかなか良いのではないでしょうか。
パッケージが小さいのが難点ですが、パッケージが少し大きい 3SK291 でも
同じように使えるのではないかと思います。

2018年3月11日 (日)

FT8 の周波数偏移幅は?

FT8 の諸元でちょっと気になることがあります。

インターネットで FT8 の諸元を見ていると、周波数偏移幅50 Hz という情報が散見されます。
CQ 誌に掲載された情報もそのようになっており、それをお手本として情報が広がっているのかもしれません。


一方、自分が昨年 7 月に変更申請したときは、WSJT-X の User Guide を参照して、
周波数偏移幅を 43.75 Hz と算出しました。
一応、そのときの算出根拠をここに記載しています。

自分の考えに間違いが有るのではと少し不安になり、実際の波形にて確認してみることにしました。


WSJT-X で送出した FT8 の音声信号を、Wave Spectra で FFT 解析します。

デジタルモードのインターフェースはリグに接続せず、音声出力と音声入力を直接接続します。
WSJT-X を起動し、TX 周波数を 1500 Hz にセットして、FT8 のメッセージを送出。
種々のメッセージパターンについて Wave Spectra でスペクトラムのピークホールドを取りました。

20180311_0001

分解能が足らないため荒っぽい波形となっていますが、トーン周波数のスペクトラムは何となく分かります。
これを見て、自分が計算した結果と一致していることが分かりました。

やはり、FT8 の周波数偏移幅は 43.75 Hz ではないでしょうか。

50 Hz は周波数帯域幅であり、周波数偏移幅 とごっちゃにしているように思われます。
FSK 信号の場合は、周波数偏移幅 < 周波数帯域幅 になるはずです。


なお自分の諸元では、最大周波数偏移幅を +43.75 Hz としていますが、これは 43.75 Hz の間違いです。
「幅」 には 「+」 の記号は不要だと思います。
+43.75 Hz とするならば、「最大周波数偏移」とすべきでした。

2018年3月 3日 (土)

2018/3/3のQSO

3週間ぶりにオンエアしました。

昼過ぎに 18 MHz の FT8 で BV と 1 QSO。
その後外出して、夕方戻ってきたら、ヨーロッパが賑やかに聞こえています。
しかしなかなか QSO できず、程なくコンディションが落ちていきました。
コンディションの良いタイミングを逃してしまった感じです。

18 MHz も 殆どが 18.100 MHz FT8 で、JT65 の信号は全く聞こえてきませんでした。
トレンドの移り変わりは早いなと、つくづく感じました。


その後、リグ・アンテナを入れ替えて、430 MHz にバンドチェンジ。
20:00 から 430.510 MHz 付近で送信スケジュールが組まれていますので、
それを狙ってのオンエアです。
しかし、結局オンエアし始めたのが 21:00 前からで、何とか FT8 で 5 QSO できました。

結構 430.510 MHz 付近で信号が聞こえてきましたが、21:10 を過ぎるとパッタリ信号が
聞こえなくなりました。


今日のQSOは以下のとおりです。

18MHz FT8 (1QSO):
BX2AFO

430MHz FT8 (5QSO):
JH3ECA, JR3PLZ, JA3BLK, JA3KNR, JE3MTQ

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