Nano VNAをスペアナ、オシロで測ってみた

【周波数軸、広帯域で見てみる】
Nano VNAはSG シグナルジェネレーターとして動作させることができます。STIMULUS ⇒ CW FREQ として、目的の周波数を入力。

まずは、5MHzに設定してスペアナを100MHzスパンで見てみると・・・。教科書どおり、デューティ50%の方形波をフーリエ変換した5,15,25MHzと奇数次のみ強いスペクトラムを得られました。

どこまで柱が立っているのか、スパンを500MHzまで広げてみましたが、まだまだ高調波は出ています。

スペアナDSA-815の最大周波数1.5GHzまで広げてみた。それでもちゃんと出ています。

【周波数軸、狭帯域で見てみる】

今度は帯域を絞って、スペクトラムの近接と周波数確度はどうか、スパン5kHz, RBW=10Hzに設定して10MHzを測定。
変なスプリアスは無く、非常に優秀です。レベルは -13dB程度出ています。
Si5351Aがちゃんと無線機のVFOとして使えることの証明ですね。

周波数も9.99991MHzと申し分無い確度で出ています。(これは個体差があると思います)

100MHzに設定してみたところ、5kHz上に40dB落ちた信号があることを確認。この信号は、Nano VNAのIF=5kHzであり、Si5351Aが測定周波数+5kHzも同時に出力しているため、このモレであるようです。

【時間軸で見てみる】

時間軸で見るため、オシロスコープの登場です。やはり方形波(矩形波)を観測。アナログオシロなので立ち上がり時間nSとかはわかりません。

50KHzと低い周波数に設定すると、方形波が乱れてザグが出てくるようです。こんなに低いところは使うことないので、問題にはなりませんが。

【応用例】

周波数確度が思っていたより良好なので、マーカーとして使えます。写真は100kHzに設定して、IC-7600 50.3MHzをスコープで見た様子です。

【おまけ】

通常の使い方、1MHz～30MHzをスイープさせた状態を時間軸で見ると、こんな感じです。

スペアナ R3361C の修理

愛用しているスペアナ、アドバンテストR3361Cが電源は入るが各種キーを押すとリセットが掛かったりフリーズして使えなくなりました。御老体なので、もうダメかと覚悟もきめつつ修理に挑戦することとしました。
 

いろいろと調べたところ、各種設定のバックアップ電池が入っており、その劣化が原因ではないかとメドを付けました。奥まった分かりづらいところにNi-cd電池があるのを見つけ、電圧を測定すると3.6Vのところが1V程度と極端に落ちていました。
 

Amazonで80mAHと少し容量が小さいてすが、Ni-MHの3直列を見つけました。

奥の方に付いていて、かなり苦戦しましたがなんとか交換完了。測定器掲示板で「電池を交換する際に、ショートさせたり切り離してゼロボルトにしてはならない」と、まるで「アホになる無線機」みたいなこと書かれていたので、かなりの注意を払いました。

交換した電池。液漏れも起こしており電圧は1.1Vぐらいしかありません。

交換後、電源ONしても初期画面で止まったままだったので、やっぱりダメかなと諦めたのですが、あるキーを押しながら電源ONすることで立ち上がってきました。とりあえずは使えるようです。

この際、画面のフォーカスとか再調整してしまえとサービスマニュアルを見たのですが、調整箇所までのアクセスが非常に困難で断念しましまた。メンテナンス性は良くないです。


もう一つ、大失態したことがあります。もう、修理不能だとふとAmazonを見ていたところRIGOLのスペアナ(DSA-815-TG) が8月30日/31日のみの2日間、タイムセールで安売りしていたので、ポチってしまいました。基本的な性能はR3361Cの方が上ですが、軽い/薄い/ファンが静なのでアマチュアが使うぶんにはこれで十分です。

自作のラダー型クリスタルフィルターをTGを使って測定してみました。RBW=10Hzまで絞れるので十分特性を見ることができます。


FM補間放送(スパン85MHz～95MHz)を適当な線をアンテナ代わりとして見ているところです。

nano VNA

流行りの安価で購入できるnano VNAで遊んでいます。

<いろいろ測定>

68pFのコンデンサを接続してスミスチャートを描かせてみました。
教科書どおり、一番下の円周に軌跡が現れます。

適当に巻いたコイルを接続してみます。
こんどはスミスチャートの上の円周に軌跡が現れます。
ちゃんと動作している証拠。

LPFを見てみます。

TG付きスペアナで見たのとほぼ同等な特性測定ができました。

自作のラダー型クリスタルフィルターを見てみます。

これも問題無く測定できます。狭い帯域でも測定できるので高級なTG付きスペアナは必要なさそうです。

1.9/3.5MHzのスローパー、表示をSWRとして測定してみました。
ちゃんと2つ共振点がわかります。
一般的には、このアンテナアナライザーとしての使い方が一番多そうですね。

<いろいろ改良>

アリ・エキスプレスで購入したものですが、入力部にシールドが付いていないハズレ品でした。
シールド付きのは、高域で特性が良いようです。

<電池残量表示の追加>
ダイオード取り付けとファームのアップデートで電池残量表示ができるようですのでやってみます。


コネクターが邪魔(コネクターが付いていない個体も有り)なので取り外し、ダイオードD2を取り付けます。

<ファームウェアアップデート>
1.5GHZまで使えるようになるものとか、いろいろあるようですが、高いところは使わないのと信用できないので、900MHZまでのアンテナアナライザー向けのファームを入れることにしました。

GFUモードにするとか、STマイクロから専用ツールをダウンロード必要とかありますが、そのあたりは省略。


無事にアップデート完了しました。

画面が小さいですが、結構遊べます。

Transistor testerキット

Facebookのグループに書き込みが有ったのでAliExpressでAVR-Transistor testerというのを仕入れてみました。

価格は送料込みで2,000円以下、ケース付きバージョンです。10日少しで届きました。
取説も配線図も何も無く「ネットで調べてね」という大人のキットで多少戸惑いましたが、見つけることができました。

組み立ては数時間ってところでしょうか。欠品も覚悟の上だったのですが、幸いにも大丈夫で一発動作しました。AVRのプログラムはオープンソースになっているようですし、中国製で、いろんなクローンが販売されているようです。

トランジスター、FET、サイリスター、トライアック、ダイオードの測定の他にいろんな機能が付いています。

液晶はTFTでフォントとバックを好みの色調にすることもできます。

連続可変はできませんが発振器としても動作しました。

最初の写真はMOS-FETのBS-170を測定したもの。左の写真は一般的なバイポーラーを測定したものです。

不良であるかの判断と、ピンアサインを自動的に判断してくれるのでなかなかのスグレモノです。

ワンチップマイコンPICに足をつっこむ

ひさびさの修理記事ではない書き込みです。
aliexpressでDIY Kits RF 1Hz-50MHz Crystal Oscillator Frequency Counter Meter Digital LED tester meterなるものが安価に販売されているので、購入してみた。これは秋月電子で販売されているものと全く同じようです。30分ほどで組み立てて水晶を入れてみると、一発で動作しました。

周波数カウンターとしても使えます。しかし、プリアンプが付いていないので別基板で自作。測定してみると、70MHz程度までカウントしました。

このキットはPIC16F628Aが使われており、意を決してプログラミングに挑戦してみることに。60歳も間際なアタマの硬いワタシにできるもんやらと・・・。

Pickit3のクローンを購入、MPLAB IDEをダウンロードし動かせてみました。

このキットはDL4YHFが開発したプログラムが搭載されていることが分かっており、それを6桁に変更したF8FIIへと、さらにゼロブランキングができるようにするのが目的です。

アセンブラーと格闘すること数日。Facebookで詳しい方とやりとりしてようやくゼロブランキングできようになりました。
50回ぐらいは書き込みしたでしょうか・・・。

※(注意)右のコーディングは誤っています。

それで最終的にやりたかったのはコレ、うまくいきました。

クラニシ ロケーション・アナライザLA-300 修理

クラニシ　ロケーション・アナライザLA-300という測定器の修理依頼。電源が入らないとのこと。初めて見るもので、内部がどのような回路になっているか、全くわからず、配線図も見つからないので修理できないかもしれないことを承知いただいた上でお預かりしました。

ちなみに、アマチュア無線で使っているのではなく、ある仕事で使用されているプロの方からです。

まず、分解、目視で気がついたのは、電池の液モレです。これでは電源が供給されません。仕事で使ってらっしゃるのでフォルダーごと、交換しようと探したのですが、微妙にネジ止め穴が異なり、洗浄・ハンダによる導通で対応しました。

動作するようになったものの、不安定。原因は、各種スイッチの接触不良。中を開けると写真のように、手作り感満載で、うまく分解することができず、隙間からなんとか接点復活材を入れ、スイッチ類は接触不良が無くなりました。

最終動作チェック。この測定器は「高感度な周波数カウンター＋RFレベルメーター」ということのようですね。入力にディップメーターを近づけるだけで、カウンターと信号レベルを見ることができます。

クラニシ BR-510D 修理

クラニシのアナテナアナライザー BR-510D 強い静電気が掛かり、UHF帯は動作するがHF～VHF帯が動作しなくなったとのことでお預かりしました。もしデジタル回路が故障していたら、修理不能という条件付きで。
クラニシも倒産して、修理不可能なんですね。

周波数カウンタがでたらめな表示をしているので、発振していないと判断。そこで、手持ちの自作ディップメータを発振させて、基板に近づけてみると・・・カウントが始まりメーターも振れました。発振回路の故障と断定です。

中身は基板が別れており、結構複雑な回路となっています。
写真は、発振回路の基板。ここの何かが不良となっていることは間違いありません。

簡略化された配線図はネットで見つけましたが、デジタル部分を大幅に削除してあるようです。また、UHF帯の発振回路も記述がありません。
それでも、HF～VHF帯発振回路はその通りだったので、重点的に調べると、矢印で示した 2SK998 というJ-FETがゲート・ソース間がショート状態になっていました。
このFETは、ネットで探しましたが入手困難です。そこで、規格を調べると自作派には定石 J-310 が近いことがわかり、3本共交換することとしました。

結果は思った通り、発振を開始しメーターが勢い良く振れました。しかし、微妙に特性が異なるせいか、周波数を可変していくと上端と下端で発振停止していまうレンジが見つかりました。それでも、150MHz以上がダメとかであり、アマチュア無線の各周波数帯は全てカバーしており、問題ないと判断しました。

サービスマニュアルが無いので、校正法がわからずそのままとしましたが、75Ωの終端を付けてみると、ちゃんとSWR=1.5 ( 75/50 = 1.5 ) を示し、完了としました。

ニキシー管カウンターの修理・・・（ゲートタイム10秒修復）

苦労しましたが、10秒のゲートタイムはなんとか修復できました。SSGから50MHzを入れてカウントしているところです。これで、0.1Hzの桁まで測定できることになりました。0.1Hzは、アナログオシロで捕らえることが困難なので、テスターの針で見ています・・・
（修理内容はつづきをどうぞ・・・）

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ニキシー管カウンターの修理・・・（1）

　水島OMのアドバイスで、ゲートタイム10Hzを修復することができました。ゲートタイム1HzもＯＫ・・・でも、0.1Hz (10秒)が、ダメで、入力感度が悪い点も含め、まだ不具合は残っています。

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ニキシー管カウンターの修理

　骨董品のカウンター、せっかくなので、どうしても修理したくて手探りでやっています。あちこちとオシロで当たったところ、ゲートタイムが10Hzであるべきところが、16.7Hzになっているのを発見しました。

　これが怪しいと思われる基板です。端子の右から2番目に非常に細い1kHzのパルスが入って、左から3番目の端子に100Hz、ここまではOKですが、右から3番目が上記のオシロ写真のとおり、16.7Hzが出ており、分周がおかしいと見当を付けたものです。
　水島さんからコメントいただいたように、デシマルカウンターのところがバイナリーに、そしてダイオードが怪しいとのことで、半導体の全てをテスターで当たってみたのですが、テスターの判断では全て正常でした。
最終手段として、全てのトランジスター、ダイオードを交換してみようかとも考えています。大変な作業になりそうですが、力技でなんとかなりそうです。

　これは、TS-511のマーカー回路（520/820も同じ）ですが、マルチバイブレータで１／４の25kHzを作っており、このような回路で構成されているのは、間違いなさそうです。しかし、この回路がなぜ4分周できるのかは、理解することができません^^