【部品】Modern RF ICs :Part 1

【新世代の高周波用IC】

　写真は，これから順次紹介して行く「新しい」世代の高周波用ICだ。　新しいとは言っても、この分野は進歩著しいので、いわゆるHAMがこれまで自作に使って来たICよりも新しいと言う程度の新しさだ。（それでもずいぶん新しいのだが・笑）

　先日：9月4日の「QRP懇親会＠秋葉原・喫茶ルノアール」にJH9JBI/1山本さんが持参されたものである。　QRP懇親会は自作派の参加も多いので、有効活用されるお方に・・・とのご提供であった。　5種類のICを数セットご用意されていた。しかし殆ど馴染みも無いICでは、その場で手を挙げるお方は現れなかった。

　せっかくなのにこれでは勿体ない。お預かりしてBlogにてご紹介＋配布することにした。　調べてみればどれも興味深い高周波用ICだった。自作派なら是非ともチャレンジしたいものばかりだ。（このRF-ICセットは無償で配布予定。詳細は次回・Part 2で）

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【μPA101G】

　まずは、NECのμPA101Gからである。　これはわかり易いICで、簡単に言えばMC1496G/Hの高性能版だ。　ピン・コンパチ品ではないが機能は同じである。

　では、違いは何かと言えば「周波数特性」にある。　約1GHzまでのミキサーに使える。　MC1496G/Hはせいぜい50MHzまでで144MHzでは性能低下が著しかった。

　SN76514NやSN16913Pと同じような平衡変調器（バラモジ）の目的にも使える。　用途によっては著しい性能向上が期待できるだろう。　SA612を含む旧世代デバイスより、今のギルバートセル型DBMは高性能化している。　こうした新世代のIC-DBMは種々登場しておりディスコンになった古いデバイスを探しまわる時代ではないようだ。

【μPA101Gの応用回路】

　ネット上に詳しいデータが上がっている。実際使う際には参照すべきだが標準的な応用を抜粋してみた。

　左図のような標準的「ギルバートセル型DBM」が構成し易いピン配置になっている。　内部のトランジスタはfT=9GHzの超高周波用であり、周波数特性は非常に良くなっている。　グラフの様に500MHz以上フラットな周波数特性が期待でき、1GHzあたりまで実用的に使えそうだ。　無線機のミキサーや検波回路のほかに高周波用測定器にも良い。

　内部のトランジスタは超高周波用としては耐電圧が高いのも特徴に思う。12V電源で使えるので広いダイナミックレンジが期待できる。　面実装パッケージだが、ピン・ピッチは1.27mm（普通のICの半分）と比較的広いからハンダ付けも易しい。ハーフピッチのユニバーサル基板にもそのまま実装できそうだ。　あえて欠点と言えば、MC1496G/Hと同じで外付け部品が多いことだろう。その分、融通が利くので最適化設計も可能なのだが。

＊このICは案外古くからあって、最初のころはセラミック・パッケージだった。秋月電子でも販売されていたことがある。現在でも高い周波数のDBMとして利用価値は高い。Intersil社のHFA3101は同等品である。

【μPC8104GR】

　写真のμPC8104GRは、移動体通信端末機器用（携帯電話）のもので直交位相変調器と周波数変換用ミキサーが集積されたICである。　集積度が高い専用のICと言うイメージが強いが、アマチュア的な面白い応用がある。　ピン・ピッチは0.65mmとやや狭いがピッチ変換基板に実装すれば扱い易くなるから大丈夫だ。

　直行位相変調は位相と振幅を組み合わせたデジタル向きの変調であるが動作はアナログな回路である。　信号の位相と振幅を変えて、多値のデジタルデータを送るのに使う。　詳細は専門書やWikipediaの直角位相振幅変調の参照を。

【μPC8104GRの機能】

　もともとは図の下のように携帯電話・PHSの送信変調回路に使う物だったようだ。　もちろん、音声を直接変調するのではなく、A/D変換された後のデジタル信号を扱っている。

　しかし、PSN方式のSSBジェネレータを作ったことがあれば機能ブロック図に良く似たところがあることに気付くかも知れない。

　Lo1と言う端子にキャリヤ信号を与える。またIとQと言う端子に、90°位相の異なった音声信号を与えてやればPSN式のSSBジェネレータが作れそうなのである。

　特筆すべきは位相が90°異なったキャリヤを作る回路が内蔵されていることだろう。　従って、発生させたい周波数のキャリヤを与えれば直接その周波数でSSBが得られる。

　要するに、50MHzとか144MHzでいきなりSSBが作れるわけだ。もちろんPSN式だからSSB用のクリスタル・フィルタはいらない。

【μPC8104GRの応用回路】

　左図の左下に示した「実験して学ぶ高周波回路」に、直交位相変調用のICをPSN式SSBジェネレータに応用する実例が掲載されている。（左図書籍はいまでも普通に購入できる）

　書籍では、一世代前のμPC8101GRを扱っているが、新しいμPC8104GRも同様の機能を持っている。おもな違いは周波数変換用のミキサー回路が追加されているところだ。　PSN-SSBに必要な直交位相変調回路はどちらも同じようだ。

注記（μPC8101GRとμPC8104GRの違いについて）：上記書籍の記述ではμPC8101GRのSSB出力が入力キャリヤと同じ50.2MHzとなっている。これは誤りで半分の25.1MHzとなる。μPC8101GRは、μPC8104GRと違ってクロック逓倍器を内蔵していないためだ。μPC8104GRはブロック図のように入力キャリヤを2逓倍してデジタル移相器に加えているので入力キャリヤと同じ周波数のSSBが得られる。

　SSBジェネレータを作るにはオーディオPSN回路の外付けが必要になる。　記事のようなPPSN式でもオールパス式でも好みのものを。あるいは懐かしいナガード型やJA7LKタイプも良さそうだ。

　無調整でもキャリヤ・サプレッションや逆サイド打消しは40dB程度得られる。調整により改善もできそうだが、VHFの空いたバンドで試すなら無調整でも行けそうに思う。

　Specによればキャリヤ周波数は100MHzから、I・Q信号はDC〜10MHzである。　音声信号を扱うには問題ないが、キャリヤに90°位相を付ける回路の下限周波数が気になった。　ある程度マージンがあると思うので、キャリヤ周波数=50MHzで試してみる価値は十分あるだろう。　追加されたミキサーは1.2GHzを扱える。遊ばせてしまっても良いが、旨く使えば50MHzでSSBを発生し1.2GHzでSSBを得ると言ったことが数チップで可能かも知れない。これはなかなか凄い時代だ。（笑）

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Part 1ではアナログな信号を扱う新世代のチップを紹介しておいた。

次回・Part 2では、PLLやVCOと言ったデジタルなチップを扱うことにする。

（Part 2へ続く）＝＝＞こちら