5G/IoT展

通信・放送Week 2022とCONTENT Tokyo 2022に行ってきた
ビッグサイトの西館と東館を行ったり来たりするのは大変だから、午前と午後に分けて回った。

★CONTENT Tokyo 2022はこちら

★5G/IoT展
5Gブームも一段落したのか、こじんまり感がある。映像関係の会社はCONTENT Tokyoに出店していたのかもしれない。

デバイス事業に新規参入するのは大変だけど、他業界からの参入している例があった。

◯日本電気硝子
FPDの大手らしい。業界の人しか知らないよね。
パッシブレピータを出品していた。壁の外側と内側に設置したガラス製電波レンズを導波管で接続するもの。

◯大日本印刷
5Gミリ波の反射板特定の周波数帯だけ反射して、ビームを設定できるらしい。
表面から

1. デザインカバー層
2. 反射方向制御層
3. 周波数選択反射層

の3層構造らしい。

周波数が高くなって波長が短くなると、微細加工技術が必要になってくるけれど、逆に手頃な大きさになって参入できるのだろう。
日本電気硝子も大日本印刷の製品も、5Gの不感地帯対策だ。特にミリ波は回り込みが期待できないので、レピーターが必要になる。
能動素子を使うと電力が必要だ。しかも、送信機、受信機製造は一朝一夕に参入できないだろう。
しかし、パッシブレピーターや反射板は電力不要だから設置範囲が広がるし、企業の得意分野で参入できる。

◯NEC ネッツアイ
IP無線アプリ SkyTransceiver
スマホを使って1:NでPPT通信ができるアプリ。
この手のアプリは、昔からあるけど遅延が大きかったが、今そうでもないらしい。

　

5Gには関係ないのだけれど

◯山小電気
地震検知ブレーカー
揺れを検知すると、一定時間経過後ブレーカを落とす。
大きな地震が発生たときに避難したあとに自動的にブレーカがOFFになる。電力会社が通電したときの火災を防ぐことができる。

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SAQ クリスマス運用 2021

今年はSAQのクリスマスメッセージ(2021/12/24 08:00UTC)が聞けた。

SAQは世界遺産に登録されている、スウェーデンの無線局で、1924から17.2kHzで運用している。
さすがに現用局ではないので、年に数回運用しているのだが、100年前の送信機で今でも電波を出せるのはすごいことだ。

運用周波数は17.2kHzだ。若者なら耳で聞こえる周波数だけど、スピーカーで送信しているわけではなく超巨大なアンテナを使って送信している。

日本まで届かないようなので、今年もオランダのTwente大が公開しているWebSDRを使って聞いた。スウェーデンとオランダだから距離も近く安定して聞こえる。

今年は手打ちだった。100年前の送信機だから手打ちが似合う。ちょっと緊張してたのかな？
「ｰ･  ｰ･･･  ･･ｰｰ･」がわからなかった。

↓録音しておいた。

↓今年のメッセージ

CQ CQ CQ DE SAQ ... SAQ SAQ
=
THIS IS GRIMETON RADIO STATION/SAQ IN A TRASMISSION USING THE ALEXANDERSON 200 KW ALTERNATOR ON 17.2 KHZ.
=
WE WITH YOU ALL A MERRY CHRISTMAS AND A HAPPY NEW YEAR.
=
SIGNED: WORLD HERITAGE GRIMETON RADIO STATION AND THE ALEXANDER GRIMETON FRIENDSHIP ASSOCIATION.
=
NB..--. FOR QSL INFO PLEASE READ ON OUR WEBSITE ALEXANDER.N.SE
AR
DE SAQ SAQ SAQ SAQ
VA

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• ヴァールベリの無線局(SAQ) (2014/07/01)
• ヴァールベリの無線局(SAQ)(2) (2014/07/03)
• SAQ 2015クリスマス運用 (2015/12/27)
• SAQ 2016クリスマス運用 (2016/12/25)
• SAQ 2017クリスマス運用 (2018/01/06)
• SAQ クリスマス運用2018 (2018/12/15)

AM/FMラジオ&トランスミッタ製作集

AM/FMラジオ&トランスミッタ製作集　トランジスタ技術編集部

2028年までにAM放送をFMに切り替えるらしい。
(https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/news/18/10607/)

　FMでは山間部でAMと同じサービスエリアを確保できないのではないかと思う。しかし、人口がが多い都市部だけサービスするならFMに変えることができるだろう。FMラジオとAMラジオの価格は昔と違って差はない。

　大規模災害発生時の情報伝達手段としては、AM放送は今でも有効だ。しかし、昔と違って通信手段が増えたから、AM放送は一選択肢にすぎない。

　2019年に発生した台風15号の被害のように長期間停電して、有線網、携帯電話網も使えなくなることを考えるとAM放送は最後の命綱になるかもしれない。それでも、非常時のためだけにAM放送局は維持できないから、民放AM局が停波するのはやむを得ない。問題は、AMかFMかではなく、広告＋電波によるブロードキャストというビジネスモデルの限界だろう。

　何年も前から放送事業は経営が悪化していて、大規模な設備が必要なAMラジオ放送は維持できないことは何年も前から指摘されてきたことだ。　非常時の放送は公共放送のNHKが担うのだろう。

閑話休題

　ゲルマニウム・ラジオや専用ICを使ったラジオは作ったことはあるけど、トランジスタ・ラジオを作ったことがない。

　停波する前に作ってみよう

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Morse Runner

　連休中にCWのコンテストシミュレータMorse Runnerにハマっていて、ようやくスコアが8,000点を超えた。

いまの能力だと、おそらくMAXかも。

　昔はハイスコアがアップロードできるサイトがあったのだが今はないようだ。
オープンソースになったときに昔のハイスコアサイトを閉じたらしい。
今は、BH1SCWのサイト(http://www.bh1scw.com/mr/score)にハイスコアがアップロードされている。

　ソースはGitHub(https://github.com/VE3NEA/MorseRunner)にある。Delphiかよ！
DelphiをC#に変換するソフトがあるみたいだけど、書き直した方が早いようだ。

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RFアッテネータ

ステップアッテネータを作ろうと、秋月でチップアッテネータを買った。
リレーと組み合わせると減衰量を電気的に制御できるようになる。
予想以上に小さい。　ヘッドルーペで半田付けできるだろうか。

(下に映っている黒い棒状の物体は0.5mmシャーペンの芯)

減衰量を電気的に制御するにはPINダイオードを使う方法もある。

PINダイオードは、高周波抵抗を電流で制御できる。

AN 1048: Cost Surface Mount PIN Diode Pi Attenuator　（https://docs.broadcom.com/docs/5966-0449E)

にHSMP-3814を使ったPINダイオードアッテネータのアプリケーションノートがある。

（何で旧HPのアプリケーションノートがBroadcomにあるのか?と思ったら。　HP→分社化(コンピュータ以外)Agilent Technologies→分社化(半導体)Avago Technologies→買収Broadcomらしい。

HMSP3814は旧HPのHMSP381シリーズのPINダイオードで1チップに2個のPINダイオードが入っているタイプ。　このPINダイオードは秋月と鈴商で売っている。

　秋月で売っているHMSP3810は、チップ当たり1個入りなので4個入りパッケージで売っている。
　高周波PINダイオード　HSMP-3810　(4個入)　(http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-10473/)

　鈴商で売ってるHSMP381Fは、チップ当たり2個入りなので2個入りパッケージで売っている。
　HSMP-381F　(https://suzushoweb.shop-pro.jp/?pid=101130066)

　アプリケーション・ノートには抵抗やコンデンサの値は書いてあるのだが、どうやって設計するのだろうか？　

　今時は、高周波アッテネータもIC化されていて、しかもモジュールで売っていたりする。

↑に載っているPE4032は1dB,2dB,4dB,8dB,のステップアッテネータ。パラレルかI2Cで制御できる

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検見川送信所 ＜昔標準電波を送信していた所＞

土曜日に近所のコーヒー豆店に行った帰りに、前から行ってみたかった検見川送信所跡に寄ってみた。

　海外向け送信所として1926年に完成し、1940年から1949年まで短波の標準電波を送信していた。その後電電公社が1979年まで使っていて、取り壊される予定だったが、今は文化財として保護しようという動きがあるらしい。

　webには「新高山上レ一二〇八」を送信したという情報もあるが、これを送信したのはここではなくて船橋送信所と依佐美送信所のようだ。

　長い間放置されていたので保存状態は良くないし、周囲は雑草に囲まれていて、いかにも廃墟っぽいので心霊スポット扱いを受けているらしい。・・－　・・・　－・・・－　－－・－・　・－－　・－－・－　って聞こえたらビビるかも。

　玄関の脇に主鉄塔の部材を使った記念碑跡がある。プレートを取り外した跡がなんとも物悲しい。

　千葉市が「旧検見川無線送信所の利活用に向けたワークショップ等開催業務委託」の募集をしている。歴史的建造物とはいえ保存だけでは税金を使えないだろうから何かいいアイディアが必要だろう。

ところで、

なぜか、記念碑跡にパーソナル無線機のマイクが落ちてた。

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ADALM2000(4) ＜変調波を出してみる＞

　AWGの[Math]機能を使って変調波を出力してみる。

　変調がかけられると受信機の調整に使える。3

〇AM

　振幅変調(AM)波を出してみる。
キャリア(Vc)、変調波(Vs)を

vc = Vc･cos(ωc･t)
vs = Vs･cos(ωs･t)

とする。

　AM波は、Vcの大きさがVsで変化するから

Vam = (Vc+kVs･cos(ωs･t))･cos(ωc･t)

= Vc(1+m･cos(ωm･t))･cos(ωc･t)
= Vc･cos(ωc･t) + Vc･m/2･cos(ωc+ωm)t + Vc･m/2･cos(ωc-ωm)t

変調度:m=kVs/Vc

　これをAWGの[Math]で出力してみる。
変調波を1.5kHz、キャリアを1.125MHz=1.5kHz×750、変調度:m=0.6とすると

f(t)=5*(1+0.6*cos(t))*cos(750*t)

きれいなAM波だ。

SAで見ると

ちゃんと、キャリアと上側と下側にスペクトルがある。

〇DSB

　両側波帯(DSB)は、AMのキャリアがなくなったものだから、

Vdsb = Vc･m/2･cos(ωc+ωm)t + Vc･m/2･cos(ωc-ωm)t

　AM波の1項目(Vc･cos(ωc･t))を除いている。

f(t)=2.5*0.6*(cos(751*t)+cos(749*t))

SAで見ると、当然キャリアはない。まあ当然だけどね。

波形を見ると、

↑の波形をみて、キャリアがないとわかるのは見慣れているからか？

〇FM

　周波数変調(FM)波は、キャリアの周波数(Vc)が変調波(Vs)で変化する

Vfm = Vc･sin(ωct + m･sin(ωst)) 変調指数:m=Δf/fs

変調波を1.5kHz、キャリアを1.125MHz=1.5kHz×750、変調指数:m=3とすると

f(t)=5*sin(750*t + 3*sin(t))

帯域が広がっている。↓

変調指数が2.4になると、キャリアが消えると昔教えてもらった。

f(t)=5*sin(750*t + 2.4*sin(t))

キャリアが消えている。↓

　キャリアが消えて何が嬉しいかというと、この性質を利用すると最大周波数偏移の調整ができる。

　VHF帯FM(F3E)の占有帯域幅:Wは16kHz、最大変調周波数:fsは3kHだから最大周波数偏移:Δfは

W = 2(Δf + fs)
Δf = W/2 - fs

= 16/2 - 3
= ±5KHz

　FM送信機の最大周波数偏移Δfを調整するときには、スペアナでキャリアが消えるポイントを見て調整できる。
昔無線屋さんだった時にはスペアナは無ったので、局発がスイープできる電界強度測定器とオシロを使って狭帯域スペアナにしていた。

　m = Δf/fs = 2.4　のときキャリアが消えるので
　5kHz/2.4 = 2083Hz　を入力してキャリアが消えるポイントに調整すると周波数偏移は±5kHzになってる。

　でも、いちいちスペアナ出してくるのは面倒だからFM直線検波器で調整してたんだけどね。;p

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　[Math]で発生できる周波数は1つで、関数は、三角関数と指数関数、平方根しかない。もう一つ周波数があって、非線形の関数があるとデジタル変調波が生成できるのだが。　自分で計算して[Buffer]で出力するのかな。

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• ADALM2000 ＜1台の装置で複数の計測＞ (2020/02/10)
• ADALM2000(2) ＜開けてみた＞ (2020/02/14)
• ADALM2000(3) ＜AWG,OS,SA＞ (2020/03/01)
• ADALM2000(4)　＜変調波を出してみる＞ (2020//)

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ADALM2000(3) ＜AWG,OS,SA＞

ADALM2K用アプリはScopyとAliceがある。Scpoyの方が使い勝手がよさそうだ。

　アプリの使い方に慣れるために、AWG(AnalogWaveGenerator)の出力をアナログ入力につないで、オシロスコープ、スペアナを動かしてみた。

〇AWG

　AWGのモードには、[Constant]、[Waveform]、[Buffer]、[Math]がある。

• [Constant]は直流電圧を出力する。
• [Waveform]で正弦波、矩形波、三角波、台形波、鋸歯状波、逆鋸歯状波が選択できる。
• [Buffer]は波形データを読み込んで出力できる。
• [Math]は数式で表した波形を出力できる。

1MHzの矩形波を出してみる。

学校で先生に「すべての波形は正弦波の集合で荒らすことができる」なんていわれたけど、全然ピンとこなかった。
でも、これを、スペアナで見ると矩形波はたくさんの高調波を含んでいるのが見える。

当時これを見たら、先生の説明も、「なるほど、そんなものか」と思うだろう。

　フーリエ変換を習うと、デューティサイクル50%だから偶数(2の倍数)次の高調波はなくなるはずだが、なくなっていないことに気づく。そして、理論を実現するには限界があることを学ぶ。限界を極めるのはもっと難しい。

　AWGはデューティサイクルが設定できるので、20%にしてみる。5の倍数の高調波がなくなるはずだ。

本当に消えてる。限界は一定ではない。

　反対のことをやってみる。本当に正弦波を重ねると矩形波になるのか？[Math]モードで数式を入力すると波形を出力してくれる。

　正弦波はをフーリエ級数展開すると。

f(t)=1/4π{sin(t)+1/3sin(3t)+1/5sin(5t)+1/7sin(7t) ･･･}

と昔習ったので、9次くらいまでやってみる。
最初は基本波。振幅は5vにして　f(t)=5*(sin(t)}

3次、5次、7次と増やして
9次まで f(t)=5*(sin(t)+sin(3*t)/3+sin(5*t)/5+sin(7*t)/7+sin(9*t)/9)

　9次くらいでは、ぜんせん矩形波らしくないけどそれっぽくはなってきた。じゃあ99次まで

理論と現実の壁だ。

〇オシロ

　2chあるのでXYモードがある。XYモードといえばリサージュ波形だ。
AWG1で1kHzの正弦波を出力して、AWG2で90°位相が遅れた正弦波を出す。それをそれぞれ、アナログ入力1,2に入力して、リサージュ波形を描かせる。

　90°位相差があると、リサージュ波形は円になる。教科書どおりだ。(図はX軸とY軸のスケールが違うので楕円になってる)

オシロで位相差を図ってみたら、90.354°画面から読み取ったので誤差が大きいかも。

45°ずれると45°傾いた楕円になる。

周波数が高くなると誤差が増えるのではないかと思ったら。30MHzでも誤差は少ないようだ。

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• ADALM2000 ＜1台の装置で複数の計測＞ (2020/02/10)
• ADALM2000(2) ＜開けてみた＞ (2020/02/14)
• ADALM2000(3) ＜AWG,OS,SA＞ (2020/03/01)

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ADALM2000(2) ＜開けてみた＞

ADALM2000(M2K)を買った。

やっぱり中が気になるので開けてみた。

〇表

〇裏

〇AD9963

　この製品のキーパーツ。

100Msps12bitADC×2, 170Msps12bitDAC×2 のミクスト・シグナル・フロントエンド。
SDRや超音波医療機器のフロントエンド、携帯用測定器への応用を想定しているらしい。

〇Zynq-7000 SoC

  旧AlteraのFPGA Artix-7とDual-Core ARM Cortex-A9が入ったSoC
組込みLinux+ハードウェアを制御する部分はFPGAで実装するのでデジタル回路は少なくなる。
この製品も、AD9963とZYNQ-7000以外はアナログ回路だ。さらに、FPGAで、ロジックアナライザやパターンジェネレータを実装している。

〇JTAG&Serial

　JTAGとシリアルのコネクタがある。

　AD9963が想定している用途では、アナログ回路の設計が重要になるが、アナログ回路の技術者は不足していてなかなか育成できないから貴重だ。だから、チップベンダーとしてはチップを開発するだけでは売れず、売ろうとするチップを使用した製品を積極的に市場に投入しないと使われない(使えない)のではないだろうか、と考えるとこの製品は設計見本なのだろう。そのうち、半額以下でパチモンが出てくる？。(^^;

 やっぱり、Wifiのチップはない。
今時bluetoothやWifiのモジュールは安くなっているので入っていてもよさそうだ。しかし、無線モジュールを実装するとノイズが増えるだろう。使い勝手は良くなるが測定器として使うには素直なほうが良いという設計方針なのだろう。

　作業机で使うことを考えるとPCよりタブレットで使えるとうれしいのだが。

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• ADALM2000(2) ＜開けてみた＞ (2020/02/14)
• ADALM2000(3) ＜AWG,OS,SA＞ (2020/03/01)

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ADALM2000 ＜1台の装置で複数の計測＞

　アナデバのADALM2000(ADALM2K)を買ってみた。

　20年くらい使っているアナログオシロがくたびれてきたにで新しいと思い安物のデジタルオシロを探していた。ディスプレイを持たないUSB接続のオシロはかなり安くなっているようだ。ところが、安物の帯域は1MHz程度が多い。オーディオ帯域を見るならこれでも良いのだが、やはり、高周波も見たい。

Analog Discovery 2は100Msps/14bit/2chでよさそうだが、￥3,6720@秋月なのでディスプレイがあるDSSが買える。
Open Scope MZ は6.25Msps/12bit/2chで1,0580@秋月だ。帯域は物足りないけどこれを買おうかと思っていたら、ADALM2Kに気がついた。
ADALM2Kは100Msps/12bit/2chで1,2580@秋月だ。分解能はAnalog Discovery2より劣るが値段が1/3だからこんなもんだろう。
2018年から販売しているらしい、気がつかなかった。

アナデバのページ(https://www.analog.com/jp/analog-dialogue/studentzone/studentzone-june-2019.html)によると機能は、

• USB 2.0/OTGに対応（LANとWi-Fiをサポート）←LANとWifiをサポートの意味が分からない
• 2つの汎用アナログ入力
  差動、±25V、1MΩ || 30pF 、12ビット、100MSPSのADC。帯域幅は25MHz
• 2つの汎用アナログ出力
  シングルエンド、±5V、50Ω、12ビット、150MSPSのDAC。帯域幅は30MHz
• 2つの可変電源
  0V～5V、-5V～0V、50mA
• 16本のデジタル入力／出力ピン
  3.3V、1.8V、100MSPS、5Vトレラント
• 2つのデジタル・トリガ
  3.3V/1.8V、100MSPS、5Vトレラント

というもの。

中身は、本体とUSBケーブル、5x2のアナログ用ワイヤ、10x2のデジタル用ワイヤ。

ピン配置はコネクタの上面に印刷してある。

左側(1+～GND)はアナログ、右側はデジタルIO 16ch。

　BNCコネクタのプローブが使えないと不便だ。BNC拡張基板を作ろうかと考えて部品をカートに入れたら、Analog discovery2用のBNC拡張基板と値段があまり変わらないので一緒に買った。(年を取るとめんどくさくなるんだよね)

左側がアナログ入力(2ch)、右側がアナログ波形出力(2ch)、AC/DCカップリングは青色ジャンパーでの切り替える。本体のピンはすべて下側のヘッダピンに出ている。

　M2Kの回路図は(https://wiki.analog.com/university/tools/m2k/devs/hardware)で公開されている。

　M2Kの構成をざっくりいうと、2ch,100MspsのDAC/ADC(AD9963BCPZ)+Linuxだ。LinuxはXilinxのSoC、ZYNQ-7000(ARM Cortex-A9 Dual-Core)に実装している。ARM Cortex-A9 Dual-Core,RAM512bだかiPhone4Sくらいか。

　回路図にはWifiが載ってない。ラベルにMACアドレスが書いてあるので載っているはずなのだが、

　PCに接続すると、たくさん認識される。

〇ディスクドライブ

認識されたドライブにinfo.htmlがあるのでブラウザで開くと、ファームウェアのバージョンなどの情報を見ることができる。このドライブでDFUを使ってファームウェアのアップデートできる。

〇シリアルデバイス

　ターミナルソフトを使って115,200bpsで接続するとログインできる。
ユーザー/パスワードはwiki(https://wiki.analog.com/university/tools/pluto/drivers/windows)にある。

〇ネットワークアダプタ

　NICとしても認識しているので、192.168.2.1にブラウザでアクセスすると、ストレージで見えるinfo.htmlと同じ内容が表示される。また、sshでアクセスするとログインできる。

　netstatで待ち受けポートを見ると 30431/TCPが開いてる。調べてみると、IIOらしい。IIOはLinux Industrial I/O Subsystem(https://wiki.analog.com/software/linux/docs/iio/iio)で、簡単に言うとA/D、D/Aにアクセスするしくみだ。A/D入力、D/A出力しようとすると、どこかでバッファを持たなければならないのだが、IIOはドライバがリングバッファを経由したアクセスを提供してくれるので、アプリはバッファを管理しなくてよい。

　機能に書いてあった、LANというのは、ネットワークデバイスのことだろう。じゃあ、Wifiってなんだ？

　たぶん続く

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