2015年8月17日月曜日

長波ダイレクトコンバージョン受信機 LF Receiver (135KHz) とコウモリ受信機(バットディテクタ)の設計

長波ダイレクトコンバージョン受信機 135KHz受信対応 を設計しました。
Noboru , Ji1NZL

LTC1799をVFOに用い受信周波数を調整でき、アナログスイッチHC4066でバランスト・ミキサーを構成しました。

参考資料:
(1) Cosy Mutoさん設計:バットディテクタ (こうもり受信機)
(2) Linear Technology company LTC1799 DataSheet
(3) LF(長波)受信用バーアンテナ資料(秋葉原のお店)
(4)インターネット上のSDR資料各種

謝辞:
本受信機設計について、次の皆様にはお世話になりました。ありがとうございます。
(1)バットディテクタ技術を公開提供されているCosy Muto様
(2)LTspic と LT1799データシート資料を提供されているLinear Technology社様


追記:9/5/2015


課題:

(1) この図は、シミュレーションで示されたスイッチング式Mixerから漏れるノイズが、前段にフィードバックされて、受信する長波へノイズを加えてしまう可能性を示すものです。
実際何がおこるかは製作しないとわからないところもありえます。

(大抵は大丈夫ですが、spice simulationと実機動作確認は車の両輪という例え話もあります。)

(2) スイッチング式Mixer段前に、TR+74HCU04 x2段のRFアンプが2組ペアが、それぞれ0度、180度反転で、同Mixerに加わっています。
このため、DBMでのキャンセル平衡が、利得ずれ、位相ずれのバランスを崩すことがあり得ます。(これは設計段階での予想です。)

対策としては、同Mixer前段は、増幅経路を2相から一相へと位相を一本化したRFアンプにしてDBMを構成すると、より洗練された回路性能が引き出せると考えられます。
(2016/11/26追記)


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バットディテクタ(コウモリ受信機の改造)

これは、Cosy Mutoさん設計のバットディテクタ(コウモリ受信機)を改造し、受信する超短波音を、受信周波数可変 VFO LTC1799 にしたものです。


これは、よほどのことがない限り動作すると思います。

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2016.4/19 追記

Cosy Muroさんオリジナル設計 バットディテクタ(コウモリ受信機)の動作をLTspice上で再現し、過渡解析しました。
LTspice上でも問題無く動作していた過渡解析結果を公開します。



上の過渡解析の時間軸を拡大し、ミキサーへ与える二相のクロック信号(180度反転した相互キャンセルする逆位相)が見えるようにしました。
モデルの写真は、エビちゃん(蛯原友里さん)です。

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コウモリと超音波

Wikipediaからから引用:

コウモリは、まわりの様子を知る際や、昆虫などの獲物を捕獲する際、あるいは仲間と呼び合う際に、強力な(110 - 120dB) パルス状(0.5 - 20ms)の超音波(30 - 110kHz)を発射する。


コウモリの種類によって、鳴き声の周波数や、鳴き方の変化の仕方が違うため、鳴き声で大まかにコウモリの種がわかる

一般的なコウモリの超音波の周波数帯の例示(単位は kHz)

コキクガシラコウモリ  
ピーク周波数 110、周波数の範囲 105 - 115

キクガシラコウモリ
- ピーク周波数 68、周波数の範囲 65 - 70


モモジロコウモリ - ピーク周波数 40 - 60、周波数の範囲 40 - 70 

アブラコウモリ - ピーク周波数 45 - 50、周波数の範囲 30 - 50

ヒナコウモリ  - ピーク周波数 20 - 25、周波数の範囲 20 - 40

ヤマコウモリ - ピーク周波数 20 - 25、周波数の範囲 20以下 - 30 

2016/3/4
コウモリの種類と発音する(超音波)周波数の情報追記

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