高周波の測定器（３）
１． 簡易スペアナ ＧｉｇａＳｔ（ｖｅｒ５）の組み付け：
まともに購入すると十数万円から百万円台もするスペアナ（スペクトラムアナライザー）の ほぼ完成ユニットを格安で入手した。 ＧｉｇａＳｔ（ｖｅｒ５）は、さらにバージョンアップして、最高１２ＧＨｚまでの高周波入力の周波数特性測定や、７ＧＨｚまでのトラジェネ（トラッキングジェネレータ）機能による フィルターなどの周波数特性の掃引（そういん）測定、ＳＷＲ測定などができるという優れものである。 こちらですることは、ケースに収め 簡単な配線をすることだけ。
・ 校正データは、購入者に直接メールで送られてくるファイルを同じフォルダに入れて使用する。
・ 電源は、ＰＣから５Ｖ、２４０ｍＡ、１．２Ｗ。
注） ＳＭＡ端子は基板に接着されているだけなので、外部の力による破損や磨耗に注意。トラジェネ測定を頻繁にするなら パネル用のコネクタを別途取り付けたほうが良い。
（ → ＧｉｇａＳｔ ｖｅｒ５ｃ のＨＰ ・・・・ 購入には場合によっては予約が必要です）
２． 高周波の測定実験：
（１） ＳＰ Ｉｎ（高周波入力） による 電波の測定：
発振器にループアンテナを付け、１０ｃｍ～１ｍの垂直距離に λ/４アンテナを立てて受信し（指向性が若干ある）、両端ＳＭＡケーブル（ＲＧ３１６、１．５ｍ、５ＧＨｚ位まで損失が少ない、秋月電子）でスペアナの ＳＰ Ｉｎ端子へ導いた。
① １．５ＧＨｚドップラーセンサ：
前節 ４． で作成した、１．５ＧＨｚドップラーセンサは、ループアンテナ（波長短縮率 = ０．９～０．９５程度）が付いているので、発射する電波（約１ｍＷ）をそのまま測定した。 出力段に ｆＴ = ７ＧＨｚの ２ＳＣ３３５６（発振段も同じ）を用いたので、高調波（スプリアス）が２次、３次程度までで収まったが、簡単なローパスフィルタ（ＬＰＦ）をアンテナの前に挿入すると かなり小さくなった。（ｆ と ２ｆ の差２０ｄＢ → ４０ｄＢ）
② ストリップライン発振器（２．４ＧＨｚ ＶＣＯ）と ＬＣ直列発振器 の比較：
Ｌ にチップインダクタ（２．２ｎＨ）を用いた ＬＣ直列型発振器（下図・右）は、（どちらも出力Ｔｒに ＮＥ３２１０ - Ｓ１（～１２ＧＨｚ）を用いたが、）ストリップライン発振器（前節 ２．）よりも 高調波が大きく、高周波側まであるので、ＬＰＦを付けるのは必須と思われる。 （＊ 集中定数回路による発振は ２ＧＨｚ程度が限界）
③ １０．５２５ＧＨｚドップラーセンサ・モジュールの測定：
１０ＧＨｚともなると、テフロン同軸のＲＧ３１６（１．５ｍ）でも ２０ｄＢもの損失となるので、極力短く検出板と結合した。 セラミック空洞共振器を用いた１０ＧＨｚドップラーセンサ・モジュール（新日本無線）は、かける電圧によって若干 周波数が変動する。（４Ｖ： １０．５２２、 ５Ｖ： １０．５２３、 ８Ｖ： １０．５２４３ＧＨｚ） スペアナの設定で、スパンを縮めて拡大すると、周波数がガウス型分布をしているのが見える。 また、周波数カウンター（前節３．、１２ＧＨｚプリスケーラー使用）の測定値とも良い一致が得られた。
（＊ ＧｉｇａＳＴ ｖ５は １２ＧＨｚまでなので、高調波がどうなっているかは分からない）
・ Ｘ－Ｂｅｅ（ジグビー）は、２．４５ＧＨｚ・１０ｍＷ程度を出しているが、電波を発射する時間がきわめて短いので ホールドにしても検出できなかった。
（２） ＴＧ Ｏｕｔ（掃引出力） － ＳＰ Ｉｎ（入力） による フィルタの測定：
ＴＧ Ｏｕｔ からの掃引（そういん）信号を サンプルを通過させて ＳＰ Ｉｎ へ導く。 キャリブレーション： 左のバーでレベルを合わせ、ＴＧ Ｏｕｔ、ＳＰ Ｉｎ を短絡して Ｆｌａｔ → Ｐａｕｓｅ （レベルの均一化）にしてから、サンプルを挿入して Ｈｏｌｄ → Ｓｉｎｇｌｅ掃引 で測定する。
① シンプルな ＬＣ型 ローパスフィルタ（ＬＰＦ）：
② バンドパスフィルター（ＢＰＦ）： （参考） エッチングが困難だったので、φ０．３２ｍｍスズメッキ線を２本張った。
③ ローパスフィルタ（既製品）： ＬＦＣＮ－２６００（０ ～ ２６００ＭＨｚ、ミニサーキット）
④ ループアンテナ： ２．４ＧＨｚ狙いで、λ＝１２．５ｃｍ、 導波器： λ×０．９～０．９５、 反射器： λ×１．１
３． パルス変調通信の実験（２ＧＨｚ）：
送信器は、高周波の発振出力に、ＰＩＮダイオード（１ＳＶ１２８）によってＡＭ変調をかけて送信する。（ダイオードでの損失が大きいので、高周波モジュール ＥＲＡ－２ＳＭ＋（～６ＧＨｚ、ミニサーキット）２つで挟んで増幅する。出力約１０ｍＷ）
受信器では、周波数の差が１０．７ＭＨｚになるよう ＩＦ信号を作り、復調（検波）して低周波信号を出力する。（上記２．（１）②で作った発振器をそのまま流用） 受信器の混合、検波１は、前節４．のドップラーレーダーと同様であり、アンテナからは１ｍＷ程度の局発電波を放出しながら行うことになる。
ここで、スペアナで２つの発振周波数の差を見ながら、可変容量ダイオード（１ＳＶ２３９）の静電容量をＶＲ調整し、ＩＦＴ を中間周波が通るようにする。１０．７ＭＨｚ出力はオシロで確認して、最大出力になるようにする。
２ｍ離した送受信の状況は かなり指向性が出る。波動性も顕著に現れ、途中に手などでさえぎると 電波の強弱が波長ごとに断続的に出る。
（送信器）： （変調/ＡＭＰ部の参考ＨＰ）
（受信器）：
＊ １０．７ＭＨｚ ＩＦＴ はブロードであるが、フィルタ（ｅｘ．セラフィル（ムラタ、-３ｄＢ帯域幅２８０ｋ±５０ｋＨｚ））を使えるほどには 発振周波数が安定していない。（温度による基板のεｒの変動など） 本格的な通信には、高精度水晶発振器の原発振を 多段に てい倍するクリコン（クリスタルコンバータ）を作るしか方法がないと思われる。