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TAKAさんの毎日が発見・ブログ
アマチュア無線の機器製作を中心にした日常の活動記録です (by Taka JA2GRC、このブログはFC2_BLOGを使わせていただいてます。)
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周波数安定作戦2

 台風15号がくるりと曲がって戻ってきましたが、結局、日本南海上を通り過ぎてくれたみたいで、朝の内は、鬱陶しそうな空模様だったのですが、昼過ぎから、久しぶりに、カラリと晴れ上がって、さわやかな風が吹いています。 昨日まで、寒いぐらいの気候だったのですが、さすがにお日さんが照ってくると、気温も上がってきて、外気温は25℃を超えています。 これぐらいで平年並みでしょうか? いわゆる「秋」の気持ちよい気候になってきました。

 さて、周波数安定化Proj も一段落して、1200MHzでWSJTを出しても、安定して通信できる様になり、ほぼ、所期の結果が出て、満足して使っています。

 しかし、そこは、アナログ方式での安定化の限界なのか、丸一日で見ていると、何となくフラフラ(と言っても、Hz以下のオーダーですが)している気がします。 ただ、ここまでの数値になると、測定系もあやふやになってくるので、自信を持って言えません。 安定してはいるものの、「カチッ」としていないので、精神衛生上よろしくありません。 そんなんで、またぞろ、ゴソゴソと次のステップを始める事にしました。


【補足 (2009.02.09 】
 以下に周波数安定化関連の記事を記述していますので、こちらもご覧ください。

 周波数安定化Proj : アナログタイプの周波数安定化作戦第1弾の目次です
 周波数安定作戦2 : 第2弾を始めるに当たって、測定系の確認、30MHz(この記事)
 周波数安定作戦2-2 : 測定系の確認続き、10MHz、20MHz
 周波数安定作戦2-3 : 50MHzの測定、30MHzの再測定
 周波数安定作戦2-4 : ルビジウム原子発振器
 周波数安定作戦2-5 : IC-910Dの温度特性を直接測定
 周波数安定作戦2-6 : IC-910D本体の周波数ドリフトを測定
 周波数安定作戦2-7 : IC-910D+外部基準発振ユニットの周波数ドリフトを測定
 周波数安定作戦2-8 : 秋月の10MHz標準周波数発生キットを組み立てる
 周波数安定作戦2-8補足 : 私の使っている基板実装工具類の紹介
 周波数安定作戦2-9 : 秋月の10MHz標準周波数発生キットをいじくる
 周波数安定作戦2-10 : 10MHz標準周波数発生キットにチューナーを付ける
 周波数安定作戦2-11 : PLL用部品の検討
 周波数安定作戦2-12 : PLLテスト基板回路図と実装図の作成
 周波数安定作戦2-13 : PLLテスト基板の組み立て
 周波数安定作戦2-14 : 4046系ICは曲者
 周波数安定作戦2-15 : 74HC4046を入手、15.1MHzで上手く動作しました
 周波数安定作戦2-16 : VCOの最高周波数を確認
 周波数安定作戦2-17 : 外部基準発振ユニットでPLLを構成
 周波数安定作戦2-18 : PLLの特性(Spectranの特性)を測定
 周波数安定作戦2-19 : サウンドカードのサンプリング周波数を較正
 周波数安定作戦2-20 : カラーサブキャリア周波数について
 周波数安定作戦2-21 : タイミング良く、オンエア信号で動作を確認
 周波数安定作戦2-22 : スプリアス特性を確認
 周波数安定作戦2-23 : 基板を組み替えて、ケースに納める
 周波数安定作戦2-24 : スプリアス対策をする
 PLL-Lockの実力 : 1200MHzでGPSロック局と実力を確認


周波数安定化Proj では、IC-910Dの基準発振器を外に出して、送信時の筐体内部の温度変化の影響を排除することに力点を置いて進めました。 これで、IC-910Dへの基準周波数の入力インタフェースが完成しましたし、外部から基準周波数を入力しても、上手く動く形態が完成しました。 また、実用上、通常の交信に於いて、QRHと言えるほどの周波数変動が出る事は無くなりました。

 ただ、分離したとは言え、なにぶんアナログ的な安定化技法なので、長期的な変動は避けられず、時折、基準周波数を確認したり、校正したりする必要があります。

 次のステップは、この外部に分離した基準発振器を、アナログ的な安定化から、デジタル的な技術を取り入れて、より正確な標準周波数に同期させて、短期間の周波数変動を抑えるという観点から、もう一歩踏み出して、平常時はメンテフリーで、決められた周波数に、「カチッ」と合わせられる、周波数確度というものを、目標にしてみたいと思います。

 幸いに、1日当たりの周波数安定度が1E-10(10のマイナス10乗)以下、周波数確度が5E-11以下の周波数基準を最近入手できましたので、これをベースに、デジタル技術を応用した 「周波数安定作戦2」 を展開してみたいと思います。

 と言う事で、まずは、この周波数基準を使って、IC-756PROの30MHz近辺における安定度を測定してみました。

 この周波数基準は、10MHzの出力を備えています。 精度が良いので、高調波でも充分に精度が出ます。 そこで、先日作った、外部基準発振ユニットの、外部入力端子にこの基準発振器の出力を加え、第三高調波を、IC-756PROのCWモードで測定する事にしました。

 一晩、電源を切って、寝かせたIC-756PROを半日(12時間)掛けて測定します。 ちょっと気の長い話で、時間がかかるので、何度もやり直しが出来るわけではありませんが、この際、測定しておこうと言う事で、始めてみました。 手元に基準があるので、BPMのようにお空の状態を気にすることなく、思う存分測定できます。

081001_ic756pro_powerondrift_30mhz01

 一応、600Hzに合わせてあるつもりですが、最初の50分では納まりきれませんね。 以前に、10MHzでBPMを使って測定した時は、もう少し、良かった様な気がしたのですが。 と思って、以前の情報を調べてみたら、

081001_ic756pro_powerondrift_30mhz02

 やはり、良かったですね。 当時のコメントは、「電源ONから30秒で十分に仕様の範囲内に入っています。 5分たてば2Hz以内に、30分たてば 1Hz以内に入ります。 すばらしい精度と確度です。 簡単な測定装置では、これ以上の精度確認は無理の様です。 1Hz以内ということは0.1ppmです、 1ヶ月が約2.6M秒程ですから、0.1ppmと言うのは4ヶ月で1秒の誤差と言うすばらしい数字です。 我が家には高級な周波数カウンタは無いので、おそらく我が家で「一番、安定度・精度・確度が高いもの」です。」 と絶賛しています。

 周波数が高いとそれほど良くないのでしょうか?

 さて、Spectranでは1時間弱ほどしか、一覧で見れないので、長時間データをエクセルでグラフ化してみました。 機械のそばで、時計に付いている温度計(0.5℃単位)で気温の変化も計って見ました。

081001_ic756pro_powerondrift_30mhz03

 12時間の変化ですが、やはり、何となく、変動が大きすぎる様な気がします。 2時間で2Hz以内ですから、周波数の高さを勘案しても大きすぎますね。

 う~ん、なんだろう? 夏の暑さの名残で、やや、気温は高めですが。

 さて、どうも変動が大きいので、IC-756PROのマニュアルを見て、基準周波数変動に対するずれを計算してみました。

基準周波数 : 32MHz
受信周波数 : 1.9075~54MHz
第1ローカル : 66.3625~118.455Hz(アッパーローカル)
第1中間 : 64.455MHz
第2ローカル : 64MHz(ロウワーローカル)
第2中間 : 455kHz
第3ローカル : 491kHz(アッパーローカル)
第3中間 : 36kHz

 トリプルコンバージョン方式になっていて、ローカル発振周波数をアッパー側とロウワー側にとって、周波数変動を打ち消す様に考えられて居るみたいです。 それでも全周波数で打ち消せるわけではありません。 基準周波数が1Hz動いた時のバンド毎の変動周波数をグラフ化してみました。

081001_ic756pro_powerondrift_cal01

 やはり」周波数が高くなってきますと、基準周波数の変動の影響が大きくなってきます。 30MHz近辺では、基準周波数が1Hz動くと、送受信周波数も1Hz弱動くようです。 10MHzでは0.3Hz程度ですね。 変動幅は比例(1次式で表されます)していますね。 そうすると、10MHzの測定時より3倍ほど大きく動くはずなんですが、ちょっと計算より大きすぎる気がします。 他に、何らかの変動要素が入っているのかもしれません。

 さて、せっかくなので、基準が手に入った、この機会に、他の周波数も計ってみる事にします。 あと、計れそうなのは、基準の10MHz、高調波で、20MHz、(30MHz)、50MHzが行けそうです。 しかし、1回計るのに丸1日かかるので、ちょっと時間がかかりそうです。

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