NOAA の変調波はファクシミリ信号と同じ SCFM 周波数特性が左右対称なら , 係数の左右対称になりま 方式で , 図 6 に示すように AM と FM が混在したよう す . このとき , 位相直線 ( 一定群遅延 ) の特性も保証さ な方式です . れます . 、 SCFM を FM 復調すると , 2400 Hz をキャリアとす 得られた係数を図 2 の ~ 263 に代入すると , 図 4 る AM 信号が得られます . この信号が得られれば , の周波数特性を持つ FIR フィルタが得られ , CIC フィ こからの AM 復調と画像化は Windows 上で動くフリ ルタと組み合わせれば , 最終的に図 3 の赤線の周波数 ーウェアがあります . 衛星写真を得るのに , Pi ラジオ 特性が得られます . は FM 復調だけできればよいわけです ( 図 7 ). このように , FIR フィルタは欲しい周波数特性が容 アナログ FM 復調の場合 , レシオ検波と呼ばれる方 易に得られます . 式がかっては一般的でした . これは周波数の変化を振 この逆特性で補正をかける処理はかなり有用です . 幅の変化に変換し , その後は AM と同じようにダイオ ハードウェアの好ましくない特性を打ち消すのによく ードで検波する回路です ( 図 8 ). 使われます . ディジタルでもレシオ検波と同じ原理で FM 復調す 必要な特性から係数を求めて , 再構成するのが容易 ることはできますが , フィルタが二つ , 絶対値処理 , なことから , 音声機器などではリアルタイムに周波数 積分処理も必要と , 信号処理としては複雑になります . 特性を補正して , ノイズ・キャンセルに使われたりも Pi ラジオでは , 直交復調器を用いたので〃 Q 信号が得 します . られています . 〃 Q 信号を元にすれば , FM 復調はも ラズバイ処理プロック⑤復調 っとシンプルな方法があります . ・ Pi ラジオの担当は狭帯域 FM 復調 Pi ラシオ 復調出力 Pi ラジオはソフトウェア受信機なのでさまざまな変 FM 復調 こでは NOAA の衛星電波 調方式に対応できます . SCFM 信号 を受信することを目標にしました . AM 変調 ノート・パソコン AM 復調 画像 マイク 入力 2400HZ AM 信号から画像を 得るソフトウェア WXtoImg FM 変調 137MHz SCFM 信号 号 137MHz 2400Hz 図 6 気象衛星 NOAA が画像データの送信に使っている SCFM 変調 AM 変調したあとに FM 変調を行っている 振幅変調をダイオードで検波して復調 画像信号を 2400Hz で AM 変調した信号 図 7 Pi ラジオで FM 復調したあとパソコンのソフトウェアで AM 復調する 原理的にはこの復調も Pi ラジオに実装可能だが , 信号を画像化するソ フトウェアを作るのは大変なので , 出来合いのソフトウェアを使った FM 信号は / / 0 円上を 往復運動する 復調出力 FMA カ = 0t00 - ヲ・ 0 共振囘路の周波数特性を利用して , FM 変調を振幅変調に変換 周波数変化周波数 図 8 アナログ回路による FM 復調器 その結果を 周波数により振幅が変わる回路を使って AM 信号に変換し , 検波して復調する 図 9 ″ Q 平面で表すと FM 信号は角度 9 が変化する 角度は / 信号と 0 信号の振幅から求められる ンタ技術 2017 年 1 月号 84

約 4.5mm GND 4 O 一 0 0 LO O LO O 一り O 【 0 0 LO ゲイン ( S21 ) 図 3 ロー・ノイズ・アン プ LMC599 の SOT89 ー 3 パ このパッケージを選ぶと , 他 出力リターン・ロス ( S22 ) 2 3 社も含めてピン互換でロー IN GND OUT 200M 400M 600M 800M ノイズ・アンプがいろいろ選 周波数 CHz] 約 1 .5mm 図 2 ロー・ノイズ・アンプ LMC599 のゲインおよびリターン・ 90 。の直交した二つのローカル信号を使う〃 Q 復調器 ロス特性 ( 直交復調器ともいう ) を利用します . この直交度の誤 周波数が高くなるとゲインは落ちていく . リターン・ロスは大きく , イ 差が復調精度を悪化させるため , 直交復調器の〃 Q 精 ンピーダンス・マッチングは比較的取れている 度は大変重要です . から入ってきたときに , 受信機内部に不要な周波数成 アナログ部で発生した誤差やひずみは , ディジタル 分 ( スプリアス ) が発生します ( Appendix1 のひずみ特 処理で取り除くことは困難か不可能になるため , 可能 性の項目を参照 ). な限り高精度な回路が要求されます . 受信したい信号を低い周波数に ・直交復調器の精度が悪いと不要なイメージ成分が 変換するワンチップ直交復調器 発生して受信性能が落ちる 今回の方式では , 一番理想から遠いデバイスが〃 Q 0 考え方 こで無線機としての性能が決ま 復調器になるので , ・受信したい高周波信号を任意の周波数付近へ移動 ります . アナログ回路中で最も重要です . 一昔前は , 低ひずみミキサを組み合わせて直交変調 直交復調器とは , いわゆるミキサ ( 乗算器 ) です . 周波数の違う正弦波石との乗算を行うと , 和 (fl + のと差 ( fl ーのの周波数が得られます . 受信機内部 ミキサ 笊と石 + 2 な 0 ) で作った周波数 ( 局部発振周波数 , ローカル周波数 , LO 周波数などという ) を利用して , 受信したい信号を べースパンド帯域を作 任意の周波数付近の信号に変換します . るローパス・フィルタ で除去できる (a) 理想 ・受信した G Hz を A ー D 変換できる 25 M Hz 以下まで ワンチップ・ミキサ℃ー発で落とす 欲しい信号な 0 + 石 戸 1 変換されたあとの信号か 今回は , 受信した GHz 帯の信号をいきなり DC 付近 イメージ一戸 1 らは , 元の周波数がな 0 + 石だったのか秘一だっ までダウン・コンバートする方式を採用しました . ダ たのかはわからない イメージ成分も石に ウン・コンバートした後に得られる , A ー D コンバー 変換されてしまう タの帯域制限フィルタの通過帯域上限までの周波数の (b) 現実にはイメージ成分も周波数変換される 信号 ( 下は DC まで ) をベースパンドと呼びます . この方式の利点は , べースパンド帯域を決めるロー 目的の信号 左 0 + 石 パス・フィルタだけで不要な信号 ( スプリアス ) を除去 / / 0 バラ できるので , 回路がたいへん簡単になることです . ス ンス誤差 プリアスを気にせず広帯域をシンプルな回路でカバー 0 ー / 1 不要な信号 イメージ できるため , ソフトウェア無線に向いています . 欠点は , 受信周波数を決めるローカル ( LO ) 信号の 漏れなどが原因で DC 成分が発生して受信性能が落ち たり , アナログ回路のミキサによる誤差で受信したく ない周波数まで検出してしまい感度が落ちたりする可 能性があることです . 特に今回は , Appendix2 で紹介する理由から 0 。と 人力リターン・ロス ( S11 ) 1 0 ミキサ の 的号 目一信 ミて」 周波数変換 イメージ 周波数 LO 周波数 fL'o / 1 周波数 (c) 周波数の関係 図 4 直交変調器の / と Q の間に位相誤差やゲイン誤差があると イメージ成分が現れる 周波数変換されてしまったら元に戻せないので , 十分小さな誤差が必要 トラン 9 技術 2017 年 1 月号 62

特集 電波解読マシン Pi ラジオの製作 八木アンテナを東の仰角 45 。 に向ければよいとわかる イントロダクション 1 、 2 3 4 5 6 7 ル純市れ e 市印 ) 物 S はロ 5 ー に c temo ⅵ ) w page .. 「純朝 11 ー鹵国 M 新面 urnGoaiQ 地ⅳ n [ 新 R 19V2 凱臧 0 創 R 白加 R nove 第 110 s never ! = t 印ゅ n 等当を当 0 を山 110 の第い N E に v 計 i 廳 i m u t h CFiIe] → [Recoad] と選ぶ 図 9 衛星軌道計算ソフト Ca 旧 at32 の画面を見 てアンテナを手動で向ける さらに偏波面を合わせるために , 軸回転させて最大感 度になる角度を探す 0 vmolmg: Record 田 9 田 0 巳 取り込み開始 図 10 受信したデータは変換用ソフトウェア WX mg で画像にできる これは Windows 用のソフトウェア 受信でアンテナの水平 / 垂直の関係が変化するという 意味です . 水平同士なら感度が最大 , 垂直だと感度ゼ ・ STEP2 : 受信 & 復調した信号をパソコン上で画像 口になります . に変換 例えばテレビ・アンテナは水平で使いますが , それ こうやって受信した信号を画像変換ソフトウェア WXt 。 を垂直にすると感度が著しく低下します . これは , lmg に読み込ませます . WXtoImg をインストールしてあ ア レビ放送では水平偏波を使用するという取り決めがあ るパソコンのマイク入力に受信信号を入力します . Mac るためです . 偏波面は揃えないと通信できないのです . Book の EasyAudioRecorder を使って録音した信号を再 衛星からの電波を受信するためには , この偏波の問 生し , WXtoImg が動作しているパソコンへ入力しました . 題が重要です . 固定されたアンテナでは , 受信感度の 指定したファイル形式に変換しておけば , ファイル 変動が大きくて実用的ではありませんでした . を直接読み込むことも可能です . 偏波の変動に強い , クロス・ダイボールなどの衛星 WXtoImg を起動し , メニュー・バーの CFiIe] 用アンテナを使うことも考えられますが , ほとんど市 CRecordJ で図 10 の画面になります . CManuaI Test] 販されていないため入手困難です . 自作するという手 ボタンを押すと入力を受け付けるようになり , 画像の もありますが・・ 描画を開始します . このとき再生機器のポリュームを操作して , 右下の ・ STEPI : アンテナを手に持って , 方向と軸回転を Ⅶ 1 の値が 70 程度になるよう調整します ( 図 11 ). 描画 調整しながら受信 を止めるには , CFiIe] ー CStop] です . 今回は , 小型の八木アンテナを手に持ち , 受信状態 このソフトウェアにはさまざまな画像処理機能があ を見ながら手動で調整しました . 八木アンテナを使う るので , 詳細は以下のページを参照ください . 場合 , この方法が最も簡単で効果がありました . http://www.wxtoimg.com/support/j a—wxgui. html 衛星軌道計算ソフトウェア CALSAT32 の天球画面 ( 図 9 ) でリアルタイムの衛星位置を確認し , まずアン テナをその方向に向けます . こうして得られた衛星画像が図 1 です . これは画像 受信信号の「ピーツ , ピーツ」という音か , あるい 処理をしていない生の画像です . はスペクトラムの強度を画面で見ながら , アンテナを 偏波面と方角を探りながらの受信なので , 所々信号 軸回転させて , 最適偏波面を探します . この操作が最 が弱まって S / ルが悪化しています . 偏波回転に強い も簡単で効果がありました . このとき得られる Pi ラ 衛星用アンテナを使えば , 調整の必要が少なく , もっ ジオの出力を録音します . と綺麗な画像になると思います . ンダ技術 2017 年 1 月号 53

復調して音声や映像にするためには , 切れ目のない ストリーム・データを扱う必要があります . 50 Msps のデータ・レートは , ラズベリー・パイには高すぎて 処理できません . ラズベリー・パイが扱えるデータ・ レートは , オーディオ帯域くらいだと考えられます . 復調に必要な帯域は , 人工衛星 NOAA の信号を想 定した場合 , ファクシミリ相当の変調方式なので , 帯 域幅は 20kHz 程度あれば十分です . FPGA 内のハー ドウェア処理で 24 ksps 程度までレート変換し , その データをラズベリー・パイ内のソフトウェアで復調処 理することにします . きくなる . 信号を入れてから出てくるまでの遅延 時間が問題になることもある . 今回はソフトウェ アで実装する . ・ R フィルタ : 規模は極めて小さいが用途が限定 される . 演算精度が低いと発振することもあるの でソフトウェアのほうが実装しやすい Pi レシーバ処理プロック② C ℃フィルタ 0 A ー D 変換データのサンプリング・ レートを下げる必要あり ・ A ー D コンバータから得られるデータは大量すぎて そのままではソフトウェアで処理できない Pi ラジオの A ー D コンバータからは , 50 Msps の高 速サンプリング・データが得られます . ・レート低下で発生する不要信号を除去する適切な フィルタが要る サンプリング・レートを下げる処理をデシメーショ ンと呼びます . サンプリング・レートを下げる場合は 図 3 のようにデータを間引いてレ M に変換しますが , 何もしないで間引きだけを行うと , A ー D 変換のとき と同じように , 工イリアシングによる不要信号 ( スプ リアス ) が発生してしまいます . そこで , A ー D 変換前にフィルタを置くのと同じよ うに , 間引き前にアンチェイリアシング・フィルタを 設けて , 変換したいレートの帯域だけにしておく必要 があります . ■適切なフィルタとは ? ・ [ 検討 1 ] データ・レートを下げるときにローバ ス・フィルタが必要だが F 旧フィルタでは回路規模が 大きすぎる ディジタル・フィルタといえば FIR フィルタが万能 こで必要なフィルタは , 入力データ・ なのですが , レートが 50 Msps, 出力データ・レートは 24 Ksps で , その比は 20 開倍にもなります . これを FIR フィルタだ けで実現しようとすれば , FPGA のロジック・セルを大 量に消費してしまい , 非現実的な規模になりかねません . 微分項 積分項 間引き 0 4 個中 1 個に間引く 1 デシメーション・レート = 4 (a) サンプリング・レートの高い信号 時間 0 (b) 間引いてレートを落とした信号 (c) 周波数の高い成分があると 4 個中 1 個に間引く 十 ↓ 1 サンプル遅延 伝達関数日 ( の = Sin ルグ初 ; 兀 これを解いて旧 ( の ) ト 図 4 デシメーションに使われる C ℃フィルタのプロック図 ごく小規模な回路で実現できるので , FPGA などのディジタル回路で実 現しやすい 十 0 (d) 別の周波数に変換されてしまう 図 3 データを間引いてサンプリング・レートを落とすデシメー ションの動作 工イリアシングを防ぐには , 出力サンプリング・レートの 1 / 2 以上の周 波数をローパス・フィルタでカットしておく必要がある . データ量が多 いのでフィルタが作りにくい トランシスタ技術 2017 年 1 月号 74

( 1 ) .voca ファイル : 表示と発音を記述されている $ cd ~ 辞書 $ mkdir julius ー kit ( 2 ) . grammar ファイル : 文法が記述されている $ cd julius ー kit $ wget https:〃github.com/j ulius ー speech/dictation これらを PerI 言語で書かれた実行形式プログラム ー ki レ archive/master. zip mkdfa. pl で変換すると , $ unzip master. zip ,dfa ファイル , .term ファイル , . dict ファイル $ wget https://github.com/j ulius ー speech/ 。 grammar ー kit/archive/master. zip が生成されます . これらのファイルを Julius の起動オ $ unzip master. zip プション . gram で指定します . . voca ファイルは発音を特殊なローマ字で表記しま 手順 4 す . この変換作業は難しいので , いったんひらがなで オプションを指定してから JuIius を起動します . 複 表記した発音ファイル (. yomi) を用意します . 数のオプションを指定すること多いため , まとめて記 述した設定ファイル ( .jconf ) を用意しておき , それを yomi2voca. pl に通すと . voca ファイルが生成されます . yomi2voca. pl は EUC を前提にしています . iconv で 読み込ませます . UTF ー 8 から EUC に変換します . $ j ulius ー C comman d.j conf リスト 3 (a) に示す . yomi ファイルを作成して , yomi2voca. pl で変換すると , リスト 3 (b) に示す . voca 私は次のように設定しました . Ju ⅱ us のデフォルト・ ファイルが生成されます ( 図 9 ). サンプリング周波数は 16 kHz ですから , 上記のよう に一 48 と指定して , 16kHz から 48kHz に変更します . 次に示すのは , . grammar ファイルの例です . ー gram は , 辞書と文法を指定しています . $ cat command. grammar -rejectshort 1000 は , 1000mS 以下の短い音を廃棄し S : NS_B PLEASE NS_E 誤動作を防止するという意味です . . voca ファイル内の分類で文章 ( 文法 ) を定義します . $ cat command.jconf NS ー B は始まり , NS ー E は終わりを意味します . ー gram comman d ー C .. /hmm—ptm.jconf こまでの設定を自動で行う setup. sh を用意しました . ー input miC command ディレクトリを次の場所に作ります . ー 48 —/julius ー kit/grammar ー kit ー master/ ー quiet ー nolog ④動作確認 ー rej ectshort 1000 次のように , 作成した辞書ファイルと文法ファイル を読み込んで , Julius を起動します . 音声認識すると 3 辞書ファイルと文法ファイルを作る 候補と結果が表示されます . CTRL + C で終了します . 辞書ファイルと文法ファイルを作る方法を説明しま す . OS の言語 ( LANG ) の設定は UTF ー 8 が前提です . $ julius ー C comman d.j conf 辞書ファイルと文法ファイルを作るには , 次の二つ STAT: include config: command. j conf のファイルが必要です . リスト 3 辞書ファイルの変換前と変換後 $ cat command. yomi ツ 0 PLEASE TVon てれびつけて TVoff てれびけして A 工 RCONon えあこんつけて A 工 RCONoff えあこんけして LEDon でんきつけて LEDoff でんきけして きのうていし STOP 0 ん NS B si1B s 土 IB 0 ん NS_E s 土 IE si1E (b) 辞書ファイル ( 変換後 ) (a) 辞書ファイル ( 変換前 ) ンタ技術 2017 年 1 月号 0 0 0 0 q-4 0 0 O 0 0 Q Q 0 Z 1 」 Z > > 工工 EH 変 [ /s ] [ /s ] 朝 142

ホタンを選ぶたけで い簡単 ! 失 ! 簡単プログラミング 私たちはリモコンの OEM メーカーで魂 0000 小口ット請負ま魂 1 台からでも、開発・製造・販売致します ダイセン取扱い商品 プリント基板関連商品 リモコン関連商品 ・リモコン送信器 ・コネクタ変換基板 ・にピッチ変換基板 リモコン受信ユニット ・ユニバーサル基板 ・リモコン受信ボード オリジナル電子キット ・ Ethernet 関連機器 ・学習リモコンユニット 教材ロボット関連商品 無線通信モジュール ・ロポットプログラミングキット ・ 2.4GHz 帯通信モジュール・ロボットオプション商品 ・ BIuet00th ・ WiFi リモコンの種類 弊社取扱リモコンには、光 ( 赤外線 ) 、電波 (2.4GHz 帯、 920MHz 帯 ) の 2 種類があリます。 い 赤外線で最大 10g 電波で最大 200m の到達距離です。 それぞれ特徴がありますので使用目的に合わせて選んで 頂けます。 ORIGINAL PCBsr み オリジナル基板を取り揃えております。 コネクタ変換 : Conn 日 0t0 「 Breakout ビッチ変換に Breakout ユニバーサル基板 : Universal PCBs ロポットプログラミングキット ロポット教材に最適 C-StyIe はマウス操作だけ でプログラミングでき、 遊びから初めて「 ( 言語」 が自然と理解できるソフト です。 匳カイル旧カ災旧アン個ーづシル回 物国 [ { ド : on 国設物杯 Eye : on 無条件ループ ( NI 《 30 物ー仕 条件選択 中学校技術分野教科書指導書掲載中 ー http ・//daisen-netstore.com/ Edutainment を実現 !! 会社タイセン電子工 ロボットのプログラミングを楽しみなから 子供達の考える力を養います。 〒 556-0005 大阪市浪速区日本橋 4 丁目 9-24 ( 06 ) 6631-6886 ( 06 ) 6631-5553 http://www.daisendenshi.com 中学校技術分野教科書掲載中 LED 制 変数制御 AI ha を - X 可。 アルフア・エクスプローラ ビルド画面 まずはお気軽に お問い合わせください。 DAISEN ンシスタ技術 2017 年 1 月号

読 電ロロロ旧只 LO 4 ー仄 ) O ) 1 ー LC) イントロダクション、 1 2 3 4 5 6 , 7 1 冖 > 〕出細 0.5 0 PDM になっていて簡易的な FM 復調出力が得られる 1 00 200 300 400 500 600 700 1 00 200 300 400 500 600 700 時間 Cus] 時間 [us] (a) 受信した FM 変調波 (b) モニタ信号出力 図 10 2GHz Pi レシーバ拡張ポードのモニタ出力信号 周波数が高いときはパルス数が増え , 周波数が低いときはパルス数が減るので , FM 変調に応じた DC 変動が発生する ADC データ 10 ビット x50Msps 残りのデータはオシロスコープ 表示や FFT 表示には使われない スペアナ表示やオシロ波形なら一定区間を 切り出したデータがあれは十分 バッファ 20nsx 1024 20 ″ s ぶんの連続したデータ 0 1 ・つ乙 1 021 1022 1023 人間の目の処理速度から , 30ms 毎に更新すれは十分 20 ″ s ぶんのデータによる表示 時間 図 1 1 オシロスコープとスペクトラム・アナライサ用には 30 ms ごとにデータを切り出して使う 波形のごく一部しか見えないが , 人間の目が追いつかないのでこれで問題ない ラズベリー・パイが毎回確実に受け取れるように , バッフアを介して順次時間に余裕を持って送る必要も あります ( 図 8 ). データ・ノヾッファ ラズベリー・パイから FPGA へのデータ要求タイミ ングは FPGA 側の処理と同期するとは限らないこと , データの切れ目がないようにしたいことから , バッフ アの構造は図 9 のようなリング・バッフアとします . 1024 個のバッフアを 512 個すっ二つに分け , 片方が 書き込み , 反対側が読み出しを行い , それを交互に入 れ替えることで , 決してお互いがぶつからないように ンシスタ技術 2017 年 1 月号 制御します . ・モニタ信号出力 FPGA の実機デバッグで役に立つ FM 復調モニタ機 能を設けてあります . この信号にコンデンサで DC カ ットしてスピーカをつなぐと音が出せます ( 図 10). 1 段目の CIC 出力 ( 1.56Msps ) の信号にリミッタをか けたあと , パルス幅が一定になるよう整形し , PDM (pulse Density Modulation) 信号に変換しています . 帯域内にある FM 放送などの広帯域 FM の復調がで きるため , ラズベリー・パイでのソフトウェア処理を 79

特集電波解読マシン Pi ラジオの製作 オーディオ 帯域 アンプ スピーカ イントロダクション 1 2 3 4 5 6 7 LPF (CIC フィルタ ) アンテナ からの 入力 A-D LPF コンバ ータ ミキサ 復調 1 st LO ディジタル 信号 図 5 理想的なソフトウェア受信機のプロック図 受信したい周波数が高いと , A ー D コンバータも CPU も非現実的になってくる アンテナ 低雑音 アンプ 人力 アナログ 信号 局部発振器 ソフトウェア からの 中間周波数 アンプ A-D LPF BPF BPF コンバータ ミキサ 1 st LO 局部発振器 ハードウェアの帯域制限があり , できることが限られる 図 6 現実的なソフトウェア受信機のプロック図 アナログ回路で増幅 , 周波数変換を行って扱いやすい信号にしてから処 理する 変化し , プレーヤの交代が起こります . これはかって 我々が見てきた通りです . 無線通信の世界でも着実に 変化が始まっています . ■ハードウェア部分の設計は ・ RF ワンチップ℃を組み合わせれば 0 K キット任せで始められる A ー D 変換の前はアナログ回路が必要ですが , 最近 は RF 回路のワンチップ化が進んでいるため , 各デバ ・ソフトウェア無線の実現方法 理想的な SDR のハードウェアは , 図 5 に示すよう イスを 50 Q 伝送路で接続するだけ , あまり設計らし にアンテナに A ー D コンバータをつなぐだけ , 後段は いことをしなくても , フロントエンド部分を完成させ られます . Pi ラジオのフロントエンドも RF ワンチッ 全てソフトウェアで処理するような状態です . とはい プ IC を組み合わせてできています . え , 現状ではデバイスの性能的にちょっと無理です . 現時点の SDR は , 図 6 のような構成が一般的です . アンテナの信号をアナログ回路による周波数変換器を ・ソフトウェア無線用の基板キットや℃が利用できる SDR に特化したワンチップの SoC や , ハードウェ 通して低い周波数にしてから A ー D 変換し , FPGA な どのディジタル・ハードウェアで信号処理を行ってデ ア部が完成している SDR ポードも色々と市販されて います . FPGA とソフトウェアの開発環境さえあれば , ータ量を減らしてから , ソフトウェア処理に入ります . ソフトウェア無線機を全て自分の手で設計するとな SDR を始められます . ると , FPGA などのディジタル信号処理の知識と , 後 本特集で使う Pi ラジオも , キットとして販売します . ハードウェアを製作する必要はありません . 段のソフトウェアでの信号処理の技術が不可欠です . 製作した Pi ラジオのフルキットを開発中 / 羊細は本誌特設サイト「 Pi ラジオ実験室」まで ・ 2 GHz Pi レシーバ拡張ホード 予価 : 64 , 000 円 ( 税別 ) ・部品実装済み ( はんだ付け不要 ) ・ FPGA のコンフィグ・データ書き込み済み ラズベリ ・パイ 3 と , ラズベリー・パイ 3 上で 動く OS やソフトウェアを用意するだけで使えます . LPF ( FIR フィルタ ) LPF 復調 ソフトウェア オーディオ 帯域のアンプ スピーカ 一三ロ ・ Pi ラシオフルキット 予価 : 100 , 000 円 ( 税別 ) 2GHz Pi レシーバ拡張ボードに加え , ラズベリ ・パイ 3 , 加工済みケース , 液品パネル , ロータリ・ 工ンコーダなどがセットになっています . バッテリ は含まれません . 39 ンタ技術 2017 年 1 月号

特集電波解読マシン Pi ラジオの製作 器や復調器を作っていました . しかし , アナログ回路 幅バランス 直交位相差だけでなく , 〃 Q 信号の振幅バランスも同 で正確な直交位相差 ( 90 。 ) を作ることは至難の技なの じようにイメージ成分を発生させます . 〃 Q 振幅の 1 % で , さまざまな回路上のノウハウを駆使し , 頻繁な調 のアンバランスは一 40 dB のイメージを発生させます . 整を行ってしのいでいました . イメージ発生要因①・・・電波とミクスするノ・と Q の直 当然 , 位相誤差によるイメージと , 振幅誤差による 交位相差 イメージは合成されるため , トータルのイメージ除去 直交位相差が理想的でない場合 , ミキサ出力には図 比で 30dB を得るためには , 直交復調器のアナログ回 4 に示す不要なイメージ成分が発生します . ミキサに 路性能はかなり優秀なものが必要です . 入力されるローカル ( LO ) 信号の周波数を〃 0 , 目的の ディスクリート部品による設計では , 直交位相差が 信号の周波数を 0 + fl とした場合 , 0 ー fl の周波数 2 ~ 3 。 , ゲイン誤差が 0.5dB 程度になることが多く , からの不要なイメージが現れます . イメージ除却比 30dB は実現が困難でした . 直交位相差に 1 。の誤差があると , 不要なイメージ ところが , 最近のアナログ IC の性能向上は目まぐ 一般的に復調する の強度は一 35 dB 程度になります . るしく , ワンチップでかなり理想に近い直交復調器が ときに問題にならないイメージ成分のレベルの目安は 手に入ります . ー 30dB 程度なので , 直交位相差を 1 。に抑えても , 十 分に余裕があるとは言えません . 帯域幅の広いディジ ■実際の旧 タル変調では , このイメージが自分の信号の中に重な ・今はワンチップで高性能な直交復調器が手に入る / ってくるため , 変調精度を劣化させます . 今回選定した ADL5387 ( アナログ・デバイセズ ) は , イメージ発生要因②・・・電波とミクスする / と Q の振 ロロ ロロ 0000000 ロ 7 0 6 ) O 一 0 0 仄 ) O LO O ィー C\J O みー っこ 1 ー 巴八 k 0 ミ 4 3 周囲温度〃 = ー 40 ℃ , 25 ℃ , 85 ℃が重なっている 2 ロロ第リ画ロロ ロロ、 0 、ロロロ 一口 / ロロロ、 0 1 ーっ J っ 4 冖。〕搬 04 周囲温度 = ー 45 ℃ , 25 ℃ , 85 ℃のプロットが重なっている 2. OG 1 .6G 400M 800M 1 .2G 0 RF 人力周波数 [ Hz ] 図 6 直交変調器 ADL5387 の″ Q 間ゲイン誤差 およそ士 0.1 dB 程度に収まっている 5 0 ー 5 ー 1 0 ー 1 5 八—20 —30 2. OG 1 .6G 400M 800M 1 .2G 0 RF 人力周波数 CHz] 図 5 直交変調器 ADL5387 の″ 0 間位相誤差特性 1 GHz 以下は士 1 。の誤差に収まりそう 20 〔 W8 巴鬯てミて」出 8 っ一 CCY 1MHz を 0dB とする 入力 IdB 圧縮レベル . P1 dB ー 40 ℃ 十 25 ℃ 1 5 十 85 ℃ 変換ゲイン ー 40 ℃十 25 ℃ 十 85 ℃ 1 OOM 1 OM べースパンド周波数 CHz] 図 8 直交変調器 ADL5387 のべースパンド周波数数特性 100 MHz あたりまでは十分使える 1 .6G 2. OG 0 400M 800M 1.2G 人力周波数 CHz] 図 7 直交変調器 ADL5387 の変換ゲインおよび入力 1 dB 圧縮レ べノレ 変換ゲインは 2GHz まで十分大きい . 入力 1 dB 圧縮レベルは最大入力 レベルの目安になる ンシスタ技術 2017 年 1 月号 63

リを - ト制御式 16ns 連続可変遅延装を プロうラマプル遅延装置 ModeI 830g3P1 Bn ■装置概念図 操作・表示部 0 ~ 1 ns/ 1 —2ns 切換 電動式可変長同報管 0.2.4.8ns 切換式 固定長同報ケープレ 25GHz フルプロうラマコル 同軸ラレーライン / 司変位相器 帯域 20GHz に及び、世界最高の忠実な波形と長寿命・高信頼性を確保。 任意の遅延時間を与える 50C 構造の機能部品ラインストレッチャー 7 ナログ回路では広帯域フェーズシフターとして各種変調・復調方式や フェーズアレー動作等広い用途に適応し安定した動作も確保。 DCe•25GHz(Max) 可変範囲 : 500ps/1ns/2ns 分解能 : 0.2ps / 0.5ps / lps 電子リモートコントローラブル 入出力 2 回路構成 2ch でのトラッキング動作可 両 ch 直列接続により可変範囲を 2 倍に 拡大できる便利な構造となっている。 ◆応用 ・ 4Gbps/10Gbps MUX/DEMUX のスキュウー調整 ・直交変復調移相調整 ・ VCO / シンセサイザーの位相雑音測定用直交検波移相器に マ : ュアル可変 遅延器 / フェースシフ日一 DC&25GHz(Max) 可変範囲 : 200PS マニュアル可変 / 半固定・ 廉価な組込みコンポーネントとして ◆電気的性能 ・周波数特性 , DCev25GHz Max. (CDX-PS200-25G) ・位相可変範囲 Max. 240 。 @3GHz ( 約 360 。 @4.5GHz) ・標準減衰量 0.5dB @6.OGHz Max. 0.8dB @6.OGHz ・入出力インピーダンス 50Q W40(mm)XT9.7(mm)XL113(mm) ・調整ツマミ・ロックネジ機械的位置モニター 電圧可変型遅延器 L 、 S 、 C 、 X 、 Ku 、 K/X ンドフェーズシフタに対応 ◆性能・仕様 ・周波数特性 ・ 10MHz&3GHz ( 23 ロ 013- AA ) ・ 150MHz&13GHz ( 23D ロ 0113-AA) ・遅延時間可変範囲 ■入出力周波数 : Ku 帯 ( 1 2 ~ 18GHz) く 400PS / 3GHz ( 23 団 013-AA) ■入力電力 . + 10dBm 以下 < 200PS / 13GHz ( 23D ⅱ 0113-AA) ・出力電力 : 0 士 3dBm 以下 ( 入力電力 OdBm の時 ) ・セットリングタイムく 5 s ■変換利得 —52dB 士 3dB 挿入損 < 0.5dB @6GHz/Typ. ■雑音指数 (NF) : 59dBtyp ■入出力遅延時間・ 40 炻 s 士 3 %@16.5GHz 注 ) ユーザ各位の御要望、当社の品質管理等に伴って、お断りなしに仕様の一部を変更、向上させて頂く事があります。 株式会社キヤノトックスソステムズ E-mail.info@candox.co.jp URL.http://www.candox.co.jp 〒 361 ・ 0045 埼玉県行田市押上町 1 5-21 TEL. 048-564-0500 / FAX. 048-564-0501 ン湫タ技術 2017 年 1 月号 電源部 ※切換は低損失半導体スイッチを使用 ー 0 ~ 16ns の連続的 ( 切換時間 1 OOns typ. ) 遅延時間変更が可能 ・電動式可変長同軸管により安定な動作が可能 一高精度 (±3ps 以下 ) の遅延時間再現性を実現 ( ゼロ点校正後 ) ーイーサネット TCP/IP. リモートコントロールでプログラマブルな遅延設定が可能 レ 0 部 (LAN) 外部 PC 等 制御部 駆動回路 駆動回路 INPIJT OUTPUT ・一 - ACIOOV DC 電源 リを一ト制御式 2ns 連続可変遅延装亂 MOdeI 83Dg3P02n ーの連続的遅延時間変更が可能 ー電動式可変長同軸管により安定な動作が可能 一高精度 (±3ps 以下 ) の遅延時間再現性を実現 ( ゼロ点校正後 ) ーイーサネット TCP/IP. リモートコントロールでプログラマプレな遅延設定が可能 Ku 帯 ( 12-18GHz) のバルスド RF 信号を 404S 遅延して出力する事が可能です。 光送受信機を使った遅延装置のため、小型化と軽量化及び良好な利得が得られます。 実運用に近い状態での試験が可能になります。 ■簡易プロック図 CDX-PS200 レー号ーバルス用 40US 遅延装置 つ出力 Model 23Di013 シリース、第 ホーンアンテナと組み合わせた例 光ファイバー 遅延装置外観 20