[ツートーンジェネレータ] [MAX038精密波形発振器] [ｳｲｰﾝﾌﾞﾘｯｼﾞ発振器] [ﾏｰｶｰ発振器]
[POS-535発振器] [KTXO-18S水晶発振器の改造] [10MHz OCXO基準発振器]
ツートーンジェネレータ
発振周波数１４MHｚのツートーンジェネレータ(上左が外観、上右は発振器の内部）です。１４MHｚ発振器2台と６ｄBハイブリッドコンバイナを組み合わせています。発振回路はコルピッツ発振回路です。バッファアンプは、エミッタ共通回路、ベース共通回路によるカスコード回路です。「トロイダルコア活用百科」を参照させていただきました。ただし、バイアスの設定は変更しています。
コルピッツ発振回路で試作実験の詳細は「水晶発振回路のシミュレーションと試作実験」を参照してください。（組立図）
発振周波数：１４．１５４MHｚ、１４．１２１MHｚ、出力（最大）：+14dBmです。
なお、ここに掲示したデータは、記録をのこすため、すべて自作計測器で得たものです。これらの機器は、信頼できる計測器で校正をしているものではありません。ここに掲示したデータは、「おおよそ」、または「傾向」を見ていただく程度と理解してください。
特性
発振器（１４MHｚ）の特性です。
２台の発振器と６ｄBハイブリッドコンバイナを組み合わせ、ツートーンジェネレータとしての特性です。IMD測定系統図
測定例
試しに手持ちの自作アンプのIMDデータを取ってみました。アンプIMD測定系統図
MAX038精密波形発振器
この発振器(秋月電子のキット)は、Maxim社のMAX038が使われており、正弦波、方形波、三角波、鋸波、パルス波を出すことができますが、ここでは、正弦波出力のみに固定とし、-10dBの連続可変アッテネータ、-10dB、-20dBのステップアッテネータを付加しています。
発振周波数：2Hz～32MHｚ/8レンジ、出力：+7dBm（全域）です。
なお、ここに掲示したデータは、記録をのこすため、すべて自作計測器で得たものです。これらの機器は、信頼できる計測器で校正をしているものではありません。ここに掲示したデータは、「おおよそ」、または「傾向」を見ていただく程度と理解してください。
特性
ｳｲｰﾝﾌﾞﾘｯｼﾞ発振器
自作のウイーンブリッジタイプの低周波発振器です。発振周波数は、13Hz～33ｋHz、５レンジでカバーしています。出力は+1.5dBm～-1.5dBm（600Ω）です。
特性
ﾏｰｶｰ発振器
自作です。12.8MHｚ高精度発振モジュールTCXOの出力をBCDカウンタ、バイナリカウンタで分周し、12.8MHｚから0.3125Hzの矩形波、出力0.3Vp-p（50Ω）を得ています。右ツマミは、バイナリカウンタ出力の選択、中のツマミは、BCDカウンタ出力の選択、左は、出力レベル（５０Ω）調整です。背面コネクタの右側は５０Ω出力、左はTTLレベル出力です。電源は、9V電池です。（回路図）
特性
POS-535発振器
簡易信号源として、ミニサーキット社のVCO POS-535を使った発振器です。
左の基板は、シリーズレギュレータ安定化電源から24Vを受けて、POS-535 Vcc用の＋12V、Tune電圧用の＋18Vを作る３端子レギュレータです。リップル・ノイズは、それぞれ15ｍVpp以下（オシロで計測)です。右の基板にはPOS-535をのせています。真中の青いのはTune電圧調整用のポテンショメータです。
POS-535のデータシートでは、周波数300～525MHz(+1～+16V)、出力+8.8dBm、スプリアス/ノイズtyp.-26dBcと説明されています。
下に掲示した周波数、出力電力値は、GigaSt簡易スペアナアダプタで読み取ったものです。校正したものではありませんので、データは参考としてご覧ください。（回路図）
特性
発振器出力を、10dBアッテネータを通してGigaStスペアナアダプタ（スパン200MHｚ、BW50kHz）で観測したものです。精度の高い観測は出来ません。スペアナアダプタのスプリアス/ノイズもありますが、POS-535もスプリアス/ノイズを発生しています。
KTXO-18S水晶発振器の改造
秋月電商で手ごろな価格で販売されているKTXO-18S水晶発振器(12.8MHz)を10MHｚの発振器に改造してみました。
アマチュアが手軽に出来る校正の手段として標準電波BPMがあります。しかし、発振周波数12.8MHｚの場合、BPMを利用して校正しようとすると、それを128分周して100ｋHzを作り、その第100高調波を利用して校正するという方法になります。これでは、分周する手間と第100高調波によるゼロインのめんどうさにあきらめました。
それなら発振周波数を12.8MHｚから10MHｚに改造した方が簡単ではと思いやってみました。
構成
KTXO-18Sを分解して調べてみました。この発振器は金属カバーとガラエポ基板とは裏面で３箇所半田付けされているだけですので、簡単に外すことができます。
改造
10.0MHｚ水晶振動子（HC49USタイプ、"100KD9E"の刻印、詳細不明）に交換しました。周波数の校正が容易となるよう、周波数調整用トリマコンデンサの中点で発振周波数10MHｚとなるのが望ましいです。下左のグラフは、直列コンデンサの容量を変えた時のトリマコンデンサによる周波数可変範囲を調べたものです。水晶振動子と直列に入っている周波数調整用の固定コンデンサC1、またはC2のいずれかを外し、代わりに10pFを追加するのがちょうどいいようです。
C1を外した場合（赤）、C2を外した場合（黄）のいずれも同じ傾向を表しています。値は調べていないので分かりませんが、C1、C2ともコンデンサの容量は同じようです。
発振周波数の確認は、次項「発振周波数の校正」でも使っている"SPECTRAN"を使いました。
発振周波数の校正
標準放送BPM10MHｚで改造10MHｚ発振器の周波数校正を試みてみました。
周波数のずれ、ゼロインの確認には、無線機のオーディオ信号を耳で確認することも可能ですが、オーディオ信号をパソコンに取り込み、フリーソフト"SPECTRAN"で、目で見て確認してみました。
あらかじめ、無線機（TS-850S)をUSBモードにし、ダイアルを10MHｚより、1000Hz下げた9999.00MHｚにセット、標準電波BPM10MHzを受信しています。
発振周波数の変動
電源ONから時間経過とともに周波数変動の様子を６時間半ほど手作業で記録してみました。かなり変動します。比較的長い時間連続使用する場合でしたら、やはり確度1ppm程度として付き合う必要がありそうです。
10MHz OCXO基準発振器
コスモウエーブでジャンク品として発売されていた１０MHｚOCXO（今は扱われていないようです）を使って基準発振器の試作、実験を行ってみました。
上左は外観です。中央のバーニアダイアルは発振周波数の微調整用です。
上右は内部の様子です。右のボックスがOCXOです。その右はOCXOを出力を受けるバッファアンプでOCXOの基板上に貼り付けてあります。左の基板は、LPFと出力アンプです。
構成
構成＜拡大＞は下左図の通りです。１０MHｚOXCOの出力は、矩形に近い形ですので、正弦波を出すためにLPFを通しています。OCXOとLPFの間にLM7171を使ったアンプをバッファとして入れています。LPFを通して得られた正弦波をLM7171アンプで増幅、出力＋１５ｄBmを出しています。
回路図(pdf)はこちらです。
なお、回路定数は手持ち部品を使うことを優先しましたので、必ずしも適正な定数とは限りません。ご了承ください。
１０MHｚOCXOの特性
周波数特性はGPS１０桁周波数カウンタで10秒ゲート時間で観測しました。
電源オン直後の発振周波数の動きを計測してみました。下の左右のグラフのデータ元は同じです。発振周波数を動きを細かく見るため、下左図の周波数軸は９９９９７５０Hz～１０００００５０Hzに、下右図の周波数軸は９９９９９８０Hz～１００００００５Hzに目盛を拡大しています。従って、電源オン直後の低い周波数の方は見えなくなっています。
GPS１０桁周波数カウンタのゲート時間を１００秒に変更して長時間の安定性を計測してみました。
１５時２０分に電源オンして計測を始めました。結果は下のグラフ（１目盛：０.０１Hz)の通りです。
電源オン直後、発振周波数は高くなりますが、徐々に所定の周波数にまで下がってきて、２０分後の１５時４０分には安定しています。カウンタの精度が、まだ不十分ですが、２ｘE１０＾－９以下の安定性が確保できているようです。基準発振器として使えそうです。＜拡大＞
