| Ｇｉｇａ−Ｓｉｔｅ スペクトラム・アナライザ ／ トラッキング・ジェネレータ |
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| データ番号 | １１４ |
| 区 分 | キット |
| 分 類 | 計測器 |
| 品 名 | スペクトラム・アナライザ ／ トラッキング・ジェネレータ |
| 発売元 | Ｇｉｇａ−Ｓｉｔｅ |
| 価 格 | Ｇｉｇａ−Ｓｉｔｅ を参照願います。 |
| 主要部品 | Ｇｉｇａ−Ｓｉｔｅ を参照願います。 |
| 電 源 | Ｇｉｇａ−Ｓｉｔｅ を参照願います。 |
概略仕様 |
Ｇｉｇａ−Ｓｉｔｅ を参照願います。 |
| 付属基板 | ユニバーサル基板 ＩＣＢ−５０４ （サンハヤト） |
| 付属ケース | ＴＥＩＳＩＮ製 ＴＫ１１ Ｗ１５５ｍｍ×Ｄ１７５ｍｍ×Ｈ６５ｍｍ |
| 外形寸法 | Ｗ１５５ｍｍ×Ｄ１７５ｍｍ×Ｈ６５ｍｍ （突起部を除く） |
| 追加購入 部品 |
電源スイッチ 電源オン表示ＬＥＤ |
| コメント | スペクトラム・アナライザ ／ トラッキング・ジェネレータとバリバリの高周波回路の固まりの名前ですが、心臓部の高周波ユニットは完成品（改造済品）となっているので、名前に臆することなく楽しく製作できＰＩＣマイコンをつくる感覚で製作することができます。 このキットは、周波数が正確に測定できるだけではなく、観測された信号の振幅についてもソフト的に周波数補正されており、測定精度の向上が図られている、大変頼もしく実用に値する測定器に仕上がっています。 さらに、本キットはオシロスコープを利用するキットとは違い、パソコンで設定・観測結果表示を行いますので、設定も行い易い上に、観測結果がディジタルで表示されるので読みとり易くなっています。 特にパソコンを持っているけれども、まともなオシロスコープを持っていない者にとっては大変助かるキットです。 なお、ＰＣ９８０１シリーズＭＳ−ＤＯＳ用ソフトをソフトウエアの小部屋の「自作ソフト GigaSite スペクトルアナライザ用ＰＣ９８０１シリーズ向けソフト」に公開しておりますので、ＰＣ９８０１をお持ちの方は是非ご覧下さい。
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| 改 造 | Ｇｉｇａ−Ｓｉｔｅ のWebページ「完成者の声」のリンク先を参照願います。 |
| その他 （製作例） |
この製作例は、基本的な電子回路部分が完成した時点でのレポートです。 ケースや応用工作例については、これから追記させて頂く予定です。 なお、トラッキングギェネレータに関してはまだ未確認です。
キット構成部品 キットは宅急便のＷ２７０ｍｍ×Ｄ２００ｍｍ×Ｈ１３０ｍｍの段ボール箱に丁寧に梱包されて送られてきました。 今回はクッション材として導電性スポンジが詰められており、このクッション材もＩＣ保管用として有効活用できます。 配線材料と電源スイッチ及び電源オン表示ＬＥＤ以外のほとんど全ての部品が送付されてきており、部品入手に努力を要する田舎に住んでいる人には大変助かります。 まず、ケースとしてＴＥＩＳＩＮのＴＫ１１が付属しています。 フロントパネルとリヤパネルがアルミ平板、その他のケースは樹脂製となっています。 フロントパネル・リヤパネルの加工は平板のため加工はやりやすそうです。
【 ケース外観 】
スペクトル・アナライザという名前にもかかわらず、電子部品はわずかに下記のように非常に部品点数が少なくなっています。
【 電子部品 】
抵抗とダイオードは下記画像のように紙に貼ってありますので、部品を選ぶ作業が大変楽になっています。
【 抵抗・ダイオード 】
また、本キットの心臓部でもあるＭＩＸ-1G、ＭＩＸ−２Ｇ、ＬＯＧ−ＵＶや電源・ＡＣコード・ユニバーサル基板が下記画像です。 ちなみに、ＭＩＸ-1G、ＭＩＸ−２Ｇ、ＬＯＧ−ＵＶの番号は１０６９でした。
【 高周波部ユニット・基板・電源 】
また、コネクタ・コネクタハーネス・ネジ類・ゴムブッシュなど、製作・動作に必要と思われる部品全てが付属しています。
【 コネクタ・ネジ類 他 】
キット製作 キットのうちの電子回路部分についての製作例を以下記載します。 製作方針としてＧｉｇａ−Ｓｉｔｅに掲載されている回路図に準じ、Ｇｉｇａ−Ｓｉｔｅの「外観写真1.jpg」の画像にできるだけ近づけて製作してみるつもりで製作しました。 なお、Ｇｉｇａ−Ｓｉｔｅの「外観写真1.jpg」の画像だけでは部品全ての実装がよく分からなかったので、適当に部品を実装していくと最終的に若干部品配置が異なってしまいました。 また、回路として、おまじないのパスコンだけは追加させて頂きました。 追加したパスコンは、２個の３端子レギュレータのIN-GND,OUT-GND間及び+30V-GND間の合計５カ所で、秋月電子通商で入手した0.1μFのセラミックチップコンデンサをハンダ面に追加しています。 このようにして製作した電子回路部分（基板ユニット部）が下記の画像です。
【 基板ユニット部 完成図 】
また、ＭＩＸ-1G、ＭＩＸ−２Ｇ、ＬＯＧ−ＵＶの各ユニットとも基板から外すことができるようにＩＣソケットをコネクタ代わりに使用して脱着可能なようにしています。 なお、ＭＩＸ-1G、ＭＩＸ−２Ｇ側には本キットに付属の高さ調整用ＩＣソケットが別途接続しています。 そのため、ＭＩＸ-1G、ＭＩＸ−２Ｇ用の基板側ＩＣソケットには丸ピンタイプのＩＣソケットで取り合いができるようにしました。 以下に部品面を画像を掲載します。
【 基板部分完成図 部品面 】
また、基板配線に際し、極力ジャンパー線を使用しないで済むようにしましたが、ＩＣ２のトランジスタアレー部分にはワイヤーペンを使用してポリウレタン単線の配線（線が細いので下記画像では識別できません。）を、＋５．５Ｖ及び＋１３Ｖの電源については０．３ｍｍ２のより線を３本追加しています。 以下にハンダ面の画像を掲載します。
【 基板部分完成図 ハンダ面 】 今回の製作に際し、まずは大まかに部品配置を決め、その後、ＧＮＤライン、＋５Ｖ，＋９Ｖライン、アナログ信号ライン、ロジック部と配線の扱っている信号種類の順番で配線していきました。 本キットをケース実装した例を次に示します。 ケースはキットに付属のケースをそのまま利用させて頂き、また、パネル加工や部品配置など取り扱い説明書に準じて製作しました。
【 前面パネル 】 全面パネルにはＭＩＸ-1G、ＭＩＸ−２Ｇ、ＬＯＧ−ＵＶ用のコネクタの他に、電源スイッチと電源オンＬＥＤを追加しています。 また、入力部にはＦ型−ＢＮＣ変換コネクタを設置してＢＮＣコネクタで接続できるようにしています。 （マッチングは無視です。 そこまで気にしなければならないときには５０Ω−７５Ωインピーダンス変換器も付けて測定しなければ。 しばらくは、ここまでやる必要はないようです。）
（アンフェノールコネクタはハンドニプラを使用して角穴を開けて取り付けています。） 【 背面パネル 】 当初、背面にはプリンターケーブル用アンフェノールコネクタとヒューズブラケットを実装していました。 実際にケース内に基板やスイッチング電源を入れて使用していたところ、スイッチング電源の発熱が意外に大きいことに気付きました。 このため、急遽ファンを追加しております。 ファンが後付となったため、背面の部品実装位置に若干無理があるように見えるようになってしまいました。 なお、ファンの排気能力が低いため、ファンを追加してもスイッチング電源部の温度上昇がすぐにわかるくらいケース表面が暖かくなっています。 （問題は無い程度です。）
【 内部実装状態 】 ケース内はパネル加工により部品位置が決まるため、至極一般的な実装となっています。 なお、スイッチング電源の取り付け穴位置の決定に際しては、ケースの裏に取り付けるゴム足とラップしないように注意が必要です。 ＭＩＸ-1G、ＭＩＸ−２Ｇ、ＬＯＧ−ＵＶと前面パネルの取り付けに際し、アルミパネルとＭＩＸ-1G、ＭＩＸ−２Ｇ、ＬＯＧ−ＵＶのネジ止め部に隙間があいていました。 このため、平座を１〜５枚入れて基板と前面パネルの直角平行が保てるようにしてネジ止めしています。
ＰＩＣ書き込み〜測定まで 【 ＰＩＣ書き込み 】 現在使用しているパソコンは「マザーボード BH6 ＋ Celeron 300A で 450MHz オーバードライブ」 となっています。 Ｇｉｇａ−Ｓｉｔｅ の「ＰＩＣのＡＳＭと書き込み方法」に「PIC書込みにはPCのクロックが １２０MHz以上でないと成功しないようです。」との掲載されていたので、マザーボード BH6 ＋ Celeron 300A で 450MHz オーバードライブのパソコンでPIC書き込みの可否が心配でしたが、何ら問題なく、あっけないくらい簡単に書き込みが完了しました。
その後、同じパソコン仕様でスペアナ用のソフト DIGANA.BAS を起動しましたが、周波数スキャンは実行しているものの、信号の大きさがグラフ枠はもちろんのこと画面の最上部をも飛び出しており、まともにスペクトル波形を観測することができませんでした。 何度も回路や配線を見直しましたがミスを見つけることができませんでした。 その後、今回、キット送付のメール交換において「４５０ＭＨｚは最高周波数」というメールのメッセージを思い出して、BIOSを300MHzに設定し直して再度トライすると難なく動作しました。 しかし、メインのパソコンを300MHzで使用するつもりはないので、すぐにもとの４５０ＭＨｚに戻し、もう１台のMMX 233MHｚのパソコンで動作確認すると、こちらでも問題なく動作しています。 本ページの作成当時、Ｇｉｇａ−Ｓｉｔｅ にはパソコンに関して下記のパソコンに関する注意事項が記載されています。
結局、今回、上記内容を検証することができました。
【 動作確認 】 さて、いよいよ周波数スペクトルを観測すると、それらしい波形が観測されました。 さっそく動作確認完了報告をＧｉｇａ−Ｓｉｔｅの青山様に連絡を致しました。 が、測定結果の信号レベルが２０ｄＢ程度低い、また、ＡＤコンバータの分解能が粗いとのご指摘を受けました。
【 センタ ０ＭＨｚ スパン ５０ＭＨｚ 製作不良時の観測結果 】
その後、何度かご指導を頂いた結果、ＡＤコンバータの基準電圧フィルタ用コンデンサＣ４の＋側がＡＤコンバータＩＣ３の４番ピンにハンダ付けされていないことが判明しました。 この部分のハンダ付けを行うと次のスペクトル波形のように正常に測定できるようになりました。 ご丁寧に最後までご指導頂きました青山様に感謝致します。
【 センタ ０ＭＨｚ スパン ２５ＭＨｚ 不具合部修正後の観測結果 】
このような経過を経て、やっと正常に周波数スペクトルを観測することができるようになりました。 以下、いろいろなキットの周波数スペクトル観測例を掲載します。 周波数領域が見えてくると世界が広がってきます。 観測例 我が家ＴＶ屋内配線のＵＨＦ帯の周波数を観測してみました。 我が家のＴＶ屋内配線には秋月電子通商のUHF帯TVトランスミッタキットを接続しており、北九州のＦＢＳ用の３５ｃｈと同じ周波数で送信できるようにしています。 早速このUHF帯TVトランスミッタキットを送信してＴＶ屋内配線のスペクトルを観測した結果が下記の画像です。
【 センタ ６１０ＭＨｚ スパン ５０ＭＨｚ スペクトル観測例 】 UHF帯TVトランスミッタキットはさすがにおもちゃだけあって、音声は簡易変調していることが分かります。 このため、送信チャンネルより１ｃｈ下が使用できなくなり、２ｃｈ分の帯域を必要とすることが判明しました。 また、送信周波数が結構ずれていることも判明しました。 （周波数がずれていても受信機側のＡＦＣのお陰で問題なく受信できているようです。） また、スプリアスの発生や寄生発振はしておらず、また、電界強度が他のＴＶ放送に比べて１７〜２０ｄＢ程度強くまだ出力の余裕はありそうです。
発振有無時のスペクトルを測定し、その結果の画像を画像処理して重ね合わせた結果を下記します。 薄いオレンジ色の部分が発振有り時の周波数スペクトル、薄い灰色の部分が発振無し時の周波数スペクトルです。 基本波部分を詳細に観測したものが下記画像です。 このキットをＦＭラジオで受信すると、強い基本波の他に、その周辺の周波数付近でも弱い発振があるように聞こえていますが、周波数分析結果では心配するような寄生発振はしていないようです。 なお、８５．３ＭＨｚのスペクトルはＮＨＫ−ＦＭ（山口）が回り込んできているものです。
【 センタ ８０．５ＭＨｚ スパン１２．５ＭＨｚ スペクトル観測例 】
次に、高調波を観測したものが下記画像です。 高調波は−２０ｄＢ以下に抑えられているようです。
【 センタ １５０ＭＨｚ スパン２００ＭＨｚ スペクトル観測例 】
発振周波数を１５ＭＨｚに設定したときの周波数スペクトルを観測しました。 発振有無時のスペクトルを測定し、その結果の画像を画像処理して重ね合わせた結果を下記します。 薄いオレンジ色の部分が発振有り時の周波数スペクトル、薄い灰色の部分が発振無し時の周波数スペクトルです。
【 センタ １５ＭＨｚ スパン１２．５ＭＨｚ スペクトル観測例 】
次に、高調波を観測したものが下記画像です。 出力段のフィルタはキット付属のカットオフ周波数８ＭＨｚのままです。 高調波は−１５ｄＢ以下ですが、やはり高次の高調波が結構発生しているようです。 また、ＤＤＳキットの基本クロック６７．１０８８４ＭＨｚが漏れてきていることも観測されています。 なお、周波数設定のPIC DDSコントロールキットに使われているＰＩＣマイコン用クロック４．１９ＭＨｚは、はっきりとは観測されませんでした。
【 センタ ５０ＭＨｚ スパン １００ＭＨｚ スペクトル観測例 】
発振有無時のスペクトルを測定し、その結果の画像を画像処理して重ね合わせた結果を下記します。 薄いオレンジ色の部分が発振有り時の周波数スペクトル、薄い灰色の部分が発振無し時の周波数スペクトルです。 基本波部分を詳細に観測したものが下記画像です。 周波数分析結果では心配するような寄生発振はしていないようです。 なお、このキットは電話線に接続されるため、各種放送電波が一緒に観測されているようです。 ７９．２ＭＨｚのスペクトルはＦＭ山口が、８０ＭＨｚはＦＭ福岡（北九州）が回り込んできているものです。
【 センタ ７７ＭＨｚ スパン１２． ５ＭＨｚ スペクトル観測例 】
次に、高調波を観測したものが下記画像です。 高調波は−１０ｄＢ以下であり、以外と多くの高調波が発生しているようです。
【 センタ １５０ＭＨｚ スパン２００ＭＨｚ スペクトル観測例 】
【 ＥＬＥＫＩＴ ＰＳ−４７４Ｒ ＦＭステレオトランスミッタ スペクトル観測例 】 発振有無時のスペクトルを測定し、その結果の画像を画像処理して重ね合わせた結果を下記します。 薄いオレンジ色の部分が発振有り時の周波数スペクトル、薄い灰色の部分が発振無し時の周波数スペクトルです。 本ケースの場合、ATTuv＝４５にゲインを上げています。 基本波部分を詳細に観測したものが下記画像です。 周波数分析結果では心配するような寄生発振はしていないようです。
【 センタ ８０ＭＨｚ スパン１２． ５ＭＨｚ スペクトル観測例 】
次に、高調波を観測したものが下記画像です。 高調波は−２０ｄＢ以下に抑えられているようです。 どうも、本キットの発振部では８０ＭＨｚの他に若干４０ＭＨｚ成分（約−５０ｄＢ）も発生しているようです。 この４０ＭＨｚの高調波が出力段の高周波増幅部で増幅されて４０ＭＨｚの基本波（約−５０ｄＢ）より大きい第３次・第５次高調波が発生しているようです。
【 センタ １５０ＭＨｚ スパン２００ＭＨｚ スペクトル観測例 】
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データ作成者 ＣＢＡ
注意事項
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