クリスタルフィルターのf特測定に挑戦(May 29, 2008)

友人からSSB用クリスタルフィルターの問い合わせがあった。幾つか古いフィルターがあったが詳細は不明だった。中には何も気にせずSSBトランシーバーに組み込んだモノもある。
調べたいと言う事でSDKのSCH-113Aを1個送ったとろ、SSB用より大分広いと返事が届いた。
そう言えば昔、キャリア周波数が帯域内に入りSSBで逆サイドバンドが聞こえた事を思い出していた。これはマズイと言う事で手持ちの測定小道具を使ってf特を測定する事にした。
最初はDDS-VFO/USBの周波数を1ステップずつ可変しスペアナでレベルを読み取ったが結構骨が折れる。そこでPC-VFOとスペアナを使った自動測定に挑戦した。
PC-VFOはPCのISAスロットに組み込んでソフト制御するDDS-VFOである。スキャン機能を使いスペアナで一機に表示する方法を試した。
写真手前のフィルタ群は左からSDK社のSCH-113A、金石舎のXF-429とSSBジェネレータ基板に実装したXF-309(以上11.2735MHz)。 1979年頃特性も分からず買ってきたがSCH-113Aは大分広い印象だった。またXF-429/309はSSBトランシーバーやジェネレーターに幾度か組み込んだ実績がある。奥の大型はNDK社(日本電波工業)のYF-300D(300KHz)でCW用。
左はSCH-113Aの特性。PC-VFOでスキャン周波数をセットし、その間をスイープ発振させスペアナに表示させたもの。
ここで問題になるのがスペアナのRBW(分解能)とスパン。スペアナはアドバンテストのR4131A。最大分解能は1KHzでスパンは最少50KHz。CW用フィルターの測定には役不足で、通過するかしないか程度のイメージしか分からない。
しかし比較的広帯域のフィルターなら、RBWを最大の1KHz、スパンを最少の50KHzで、スペアナ内臓のVideoフィルターを100Hz程度まで落とし、スイープ速度を0.2程度以下にするとこの様な波形を描く事が出来る。
通過帯域内に10dB程度のリップルがあり良好な特性とは言い難いが、これはフィルターの終端条件が分からずダイレクトに50Ω信号原と50Ωスペアナへ接続しているためと推測される。それが原因か分からないが中心周波数もずれ込んでいる。これはスペアナの周波数ドリフトも関係する。
この方法は、ワンステップずつ測定して記録しグラフ化する作業に比べたら圧倒的な省力化である。ただ正確な値が欲しい場合はワンステップ(例えば100Hz毎とか)ずつ記録するしかない。
簡単に特性を掴むにはこの程度の仕掛けでも十分対応ができる。高価なトラッキング機能付きのスペアナに手が届かない輩にはグッドな方法だ。

同様の方法で金石舎XF-429(左)とXF-309(右)を測定してみた。XF-429の方が素直である。このフィルターも終端条件が分からないので信号原及び負荷共50Ω終端。通過ロスは両者とも同等でSDKのSCH-113Aに比べると10数dB良く見える。しかしこれは整合(終端)の問題と思われる。
スペアナの周波数軸が不安定のため、何れの写真も中心周波数がバラバラで揃っていないがご容赦を。
左はPC-VFOの操作画面。元々シングルキャリアのDDSであるが、54MHzまでの2つの周波数をVFO-A/Bにセットし、その間をスイープ発振させる事が出来る。その際Repetitionsで繰り返し回数を、SetepSizeでスイープ諧調を設定する事が出来る。
スイープのトリガ出力があればオシロスコープでも表示が出来そうだが無いので、セルフキーヤーを作りVFO出力からトリが信号を得る方法もある。またPC-VFOの出力レベルは+7dBmもあり、DBMなどの駆動も直に行う事が出来て便利。
PC-VFOは1998年米Bytemark社からネット上で購入した。現在はN4LGH/TracyMarkhamの処でも$139で取り扱っている。また1998年当時はPC-VFOjrと末尾にjrが付いていたと記憶するが、が現在は外されていることが最近になって分かった。改良されたのだろうかと思ったら表示画面にはjrが付いていた。
なおPCにISAスロットが必要なために、最近のPCIスロットが標準のPCやマザーボードでは使えない。何とかならないかと調べていたらUSB2ISAと称するISAカードからUSBへの変換ボードがあった。またPC-VFOはWindows95/98/ME専用で、2000/Xpには対応していないのもネック。関連情報･･･PCRX.PDF。
更にNDK社のYF300Dを同じ手法で調べたが分解能1KHzでは限界。50Hzステップ毎に測定しエクセルでグラフにしたのが下図。随分と違うものである。この状況を見ると分解能50Hz以下のスペアナが欲しくなる。それにしてもこのフィルタ中々の特性だ。