昔の定番ICが入手難になってきました。ラジオ用DSPチップは、いつも使っているAKC6955も高額で入手難になり、どうしようと考えていた時にSi4732がまだ入手できるということで評価ボードを作って実験してみました。
Si4735は、数年前に作った還暦ラジオで使ったことがありますが、ソフトウェアで外部からのBFOなしでSSBを復調できました。現在は中華サイトでも品薄で１個千円以上ととても手が出ませんが、Si4732でもSSＢ復調ができれば、3.5MHzのARDF受信機が１チップ（別にマイコンは必要）で超簡単に作れる可能性があります。
最近は、ソフトウェアは、すべてＡＩに作成してもらっていますが、今回はハードウェア設計も依頼してみましたので以下、手順なども見て頂ければ参考になるかと思います。
手順１．設計をチャッピーにお願いする
もう、どんどん自分で考えなくなってしまいました。依頼内容は、「ARDF用3.5MHz CW受信機を作る。si4732,RP2040,OLED2306を使う。ロータリーエンコーダーで周波数を可変できる。」これだけ。これでいろいろと資料を出してもらいます。ここで注意しないといけないのは、チャッピーはRFの回路図は勉強不足で使えないということです。間違ってもそのまま製作してはいけません。信号ラインがアースにつながっていたりとんでもない回路図を作成しますので、ここは、自分でしっかりと確認して作ることが大切です。
手順２．評価ボードの回路図作成
マイコンは、これまでArduino ProMiniを使っていましたが、さすがに古すぎたのでRP2040を使用。また、自分のARDFのスタイルは電子コンパスを実装しているので、評価ボードにも搭載します。チャッピーが出力ピンアサインや簡単な接続図などは教えてくれるので、Webで出力したデーターシートを参照しながら回路図を作成します。
評価ボードの回路図は、簡単ですが以下のようなものです。ここで、電源回路は今回製作しないでUSB経由でマイコンボードから3.3Vを供給しました。回路は制御をI2Cで行っているので非常にシンプルです。
手順３．評価ボードの製作
この程度のものなのでブレッドボードでなく蛇の目基板に配線しています。数時間で完成できると思います。緑の変換基板にあるのがsi4732、右上の基板が電子コンパスです。
手順４．ソフトウェア製作
Arduino IDEでいつものようにチャッピーに作ってもらいました。依頼は、「作成してください Si4732 SSBパッチ込み完全スケッチ」これだけです。
手順５．動作確認
最初は、動かないと思います。その度にエラーメッセージをコピペしてチャッピーに投げると、「ライブラリが古い」とか間違いを指摘してくれるので何度かやり取りをすると動くようになると思います。SSBパッチもよく分らなかったのですが、質問すると詳しく教えてくれるので勉強になります。
これまでだと、このレベルのソフトウェア設計をするのに１週間くらいかかったと思いますが、１時間もかかりません。これは本当に驚くべきことです。こんな感じで評価ボードが完成しました。
次にARDF受信機としての評価をしてみました。
＜評価実験結果＞
①受信安定度
まず、気になったのがCWの復調音です。復調周波数がふらついており不安定でした。これをチャッピーに質問しながら対応したのですが、結局は液晶の書き換えを止めると安定することから、書き換えが影響していることがわかりました。RSSIや電子コンパスが毎回書き換えしているのでデーターの変化が出たときにだけ書き換えるようにプログラムを変更、完全とはいえませんが改善することができました。
②受信感度
3.5MHzでSGの最低レベル-120dBmの信号をいれても良好なSNで受信できました。受信アンプなしで十分使える感度でした。
③入力信号に対する受信音の強度変化
実際、一番残念だったのがこれ。入力信号の変化に対してAGC OFFでも殆ど音声レベルの変化が感じられません。もちろん信号レベルが低ければそれなりに雑音との比較で変化は感じられるのですが．．．
ARDFの装置を作り始めたときに経験者からSNSでよく聴かれたのが「受信機のAGCはない方がよいということ」でした。実際の競技ではSメーターは殆どみることがないので今年の初めに１号機をAKC6955というDSPで作ったのですがAGCがOFFにできず、２号機でレガシーのプロダクト検波に変更した経緯があります。
このあたりの比較がわかるように入力レベルを0~70dBu変化させたときの音声出力の動画を作成しました。動画の最初が現在使っているレガシーのダイオードによるプロダクト検波、次にDSPを使った評価ボード（CW）、最後にDSPを使った評価ボード（AM）となります。
Si4732はAGCをOFFにできるので期待していましたが、RSSIをみるとAGCのオンオフは動作していますが音声処理で利得制御が働いているようで殆ど変化がないことが動画で分かると思います（もちろん放送受信には、変化がない方が聴きやすい）。
本機で入力信号レベルの変化に対するRSSI値を測定したAGC特性データは以下の通りです。ソフトウェアのAGCオンオフは機能しています。ただ、リニア領域のところでRSSIは変化しているものの音声出力レベルは殆ど変わっていません。
④RSSIの周波数特性
次に残念だったのがこれ。ARDFでは、音声レベルが変化しないのであればRSSIをもとに強弱を把握する方法があるのですが、評価ボードをCWにして3.520MHzで受信した状態で、受信機入力の周波数を変化させて帯域外にしてもRSSIレベルを検出していることがわかりました（下図のデータの青色グラフ）。通常、ARDFの80mは、3.520が探索周波数ですが、ゴール地点では3.570で強いビーコン信号が出ています（ゴールに戻るときに使う）。RSSIを方向探索に使うとビーコンの影響を受けることになり問題となります。参考までにこの特性は、AMモードの時は問題はありません。
⑤電子コンパス
先の表示機の書き換え時の周波数のふらつき以外は問題なく、電子コンパスも同時に動作できました。
まとめ
Si4732で非常に簡単に3.5MHzの高感度のCW受信機ができました。これから受信機を製作される方の参考になるかと思いますが、ARDF向けには方向探索ができるような手段を追加しないと難しいかも知れません。実験されてよい方法があれば教えてください
Si4735は、数年前に作った還暦ラジオで使ったことがありますが、ソフトウェアで外部からのBFOなしでSSBを復調できました。現在は中華サイトでも品薄で１個千円以上ととても手が出ませんが、Si4732でもSSＢ復調ができれば、3.5MHzのARDF受信機が１チップ（別にマイコンは必要）で超簡単に作れる可能性があります。
最近は、ソフトウェアは、すべてＡＩに作成してもらっていますが、今回はハードウェア設計も依頼してみましたので以下、手順なども見て頂ければ参考になるかと思います。
手順１．設計をチャッピーにお願いする
もう、どんどん自分で考えなくなってしまいました。依頼内容は、「ARDF用3.5MHz CW受信機を作る。si4732,RP2040,OLED2306を使う。ロータリーエンコーダーで周波数を可変できる。」これだけ。これでいろいろと資料を出してもらいます。ここで注意しないといけないのは、チャッピーはRFの回路図は勉強不足で使えないということです。間違ってもそのまま製作してはいけません。信号ラインがアースにつながっていたりとんでもない回路図を作成しますので、ここは、自分でしっかりと確認して作ることが大切です。
手順２．評価ボードの回路図作成
マイコンは、これまでArduino ProMiniを使っていましたが、さすがに古すぎたのでRP2040を使用。また、自分のARDFのスタイルは電子コンパスを実装しているので、評価ボードにも搭載します。チャッピーが出力ピンアサインや簡単な接続図などは教えてくれるので、Webで出力したデーターシートを参照しながら回路図を作成します。
評価ボードの回路図は、簡単ですが以下のようなものです。ここで、電源回路は今回製作しないでUSB経由でマイコンボードから3.3Vを供給しました。回路は制御をI2Cで行っているので非常にシンプルです。
手順３．評価ボードの製作
この程度のものなのでブレッドボードでなく蛇の目基板に配線しています。数時間で完成できると思います。緑の変換基板にあるのがsi4732、右上の基板が電子コンパスです。
手順４．ソフトウェア製作
Arduino IDEでいつものようにチャッピーに作ってもらいました。依頼は、「作成してください Si4732 SSBパッチ込み完全スケッチ」これだけです。
手順５．動作確認
最初は、動かないと思います。その度にエラーメッセージをコピペしてチャッピーに投げると、「ライブラリが古い」とか間違いを指摘してくれるので何度かやり取りをすると動くようになると思います。SSBパッチもよく分らなかったのですが、質問すると詳しく教えてくれるので勉強になります。
これまでだと、このレベルのソフトウェア設計をするのに１週間くらいかかったと思いますが、１時間もかかりません。これは本当に驚くべきことです。こんな感じで評価ボードが完成しました。
次にARDF受信機としての評価をしてみました。
＜評価実験結果＞
①受信安定度
まず、気になったのがCWの復調音です。復調周波数がふらついており不安定でした。これをチャッピーに質問しながら対応したのですが、結局は液晶の書き換えを止めると安定することから、書き換えが影響していることがわかりました。RSSIや電子コンパスが毎回書き換えしているのでデーターの変化が出たときにだけ書き換えるようにプログラムを変更、完全とはいえませんが改善することができました。
②受信感度
3.5MHzでSGの最低レベル-120dBmの信号をいれても良好なSNで受信できました。受信アンプなしで十分使える感度でした。
③入力信号に対する受信音の強度変化
実際、一番残念だったのがこれ。入力信号の変化に対してAGC OFFでも殆ど音声レベルの変化が感じられません。もちろん信号レベルが低ければそれなりに雑音との比較で変化は感じられるのですが．．．
ARDFの装置を作り始めたときに経験者からSNSでよく聴かれたのが「受信機のAGCはない方がよいということ」でした。実際の競技ではSメーターは殆どみることがないので今年の初めに１号機をAKC6955というDSPで作ったのですがAGCがOFFにできず、２号機でレガシーのプロダクト検波に変更した経緯があります。
このあたりの比較がわかるように入力レベルを0~70dBu変化させたときの音声出力の動画を作成しました。動画の最初が現在使っているレガシーのダイオードによるプロダクト検波、次にDSPを使った評価ボード（CW）、最後にDSPを使った評価ボード（AM）となります。
Si4732はAGCをOFFにできるので期待していましたが、RSSIをみるとAGCのオンオフは動作していますが音声処理で利得制御が働いているようで殆ど変化がないことが動画で分かると思います（もちろん放送受信には、変化がない方が聴きやすい）。
本機で入力信号レベルの変化に対するRSSI値を測定したAGC特性データは以下の通りです。ソフトウェアのAGCオンオフは機能しています。ただ、リニア領域のところでRSSIは変化しているものの音声出力レベルは殆ど変わっていません。
④RSSIの周波数特性
次に残念だったのがこれ。ARDFでは、音声レベルが変化しないのであればRSSIをもとに強弱を把握する方法があるのですが、評価ボードをCWにして3.520MHzで受信した状態で、受信機入力の周波数を変化させて帯域外にしてもRSSIレベルを検出していることがわかりました（下図のデータの青色グラフ）。通常、ARDFの80mは、3.520が探索周波数ですが、ゴール地点では3.570で強いビーコン信号が出ています（ゴールに戻るときに使う）。RSSIを方向探索に使うとビーコンの影響を受けることになり問題となります。参考までにこの特性は、AMモードの時は問題はありません。
⑤電子コンパス
先の表示機の書き換え時の周波数のふらつき以外は問題なく、電子コンパスも同時に動作できました。
まとめ
Si4732で非常に簡単に3.5MHzの高感度のCW受信機ができました。これから受信機を製作される方の参考になるかと思いますが、ARDF向けには方向探索ができるような手段を追加しないと難しいかも知れません。実験されてよい方法があれば教えてください
