By JH3OZA
　　2023年 1月

(実験終了後順次追記します）

　　最近になって面白いMMICが世の中にあることを知り、サンプルを取り寄せ実験しました。
　134GHz無線機を製作するにあたり、主要部品（PA,LNA,発振器,分周器,MIX等）がこのMMIC内に入っており
　また、取扱う周波数が２GHz帯でとても低く、134GHzの無線機が製作できそうです。
　　このMMICの用途は、ミリ単位の液体流量（速度と距離測定）や厚み測定、バイタルサインの計測に
　使うように開発されたもののようです。

　1) SiliconRadar社の120GHzトランシーバー（MMIC）とその評価ボード
　
　(2022年11月　マイクロウェーブ展パシフィコ横浜にて撮影)

　　このTRA_120_045(MMIC)は、120GHz用ですが、134GHzまで動作しますので、
　135GHzアマチュアバンドの下限周波数を使うことができます。
　ただ、稀に134GHzまで伸びていないものもあるようですが、期待できるので入手してみました。

　2)TRA_120_045　MMIC 内部ブロックダイアグラムと本体

　　スペック
　　1.TRANSCEIVER MMIC
　　2.FREQUENCY RANGE (MIN/MAX) : 113.9 GHz - 134.1 GHz
　　3.Transmitter output power :　 -3dBm(EIRP) average value
　　4.RX conversion gain ：　+11.5dB
　　5.Noise figure (DSB) ：　+9dB (122GHz)
　　6.SUPPLY VOLTAGE : 3.3 V,　CURRENT CONSUMPTION : 166 mA
　　7.PACKAGE　： QFN 32 (5 x 5 mm)

　　

　３)既製品のQFN-DIP変換基板にTRA_120_045(MMIC)を取付け
　　　（この基板に取付け場合,偏波面が垂直ですので45度ケースを回転させて取付けること。）
　134GHzモジュールヘッドの製作
　 No1モジュール
　
　　　　　

　 No2モジュール
　　
　 No3モジュール
　
　 No4,No5モジュール
　
　 No6モジュール
　
　　　このRFモジュールの製作は、MMICを既製品の変換基板QFN32（5x5mm）に半田付けし、
　　また、ケースと信号線は貫通端子とSMAコネクターを用いて取り出すこととします。
　　　134GHzの電波の取り出しは、MMICのモールド内に送受信アンテナが収蔵されているため、
　　上部に内径2mmのパイプを近づけて134GHzの信号を取出すこととします。

　　　こんな変換基板（ガラエポ基板）で134GHzの信号が扱えるなんてビックリです。
　　昔の真空管ラジオ（ゲルマラジオかな！）を作っているような感覚です。
　　　出力は、スペアナの外部ミキサー損出を40dB(CL=30dB別）と推定すると、ｰ7dBm程度と
　　なりましたが、メーカー規格 0dBm (130GHz)からすると、取出し方法が少し悪いのかも
　　しれません。

　４)試作機の組立
　★主要部品
　　　１）134GHz MMIC ユニット(３項の製作品)
　　　２）ADF4156 PLL (アナログデバイス製)ユニット
　　　３）PIC（マイクロチップ・テクノロジー社）ユニット
　　　４）10MHz オーブン発振器・逓倍器
　　　５）DC-DC電源回路
　　　６）PICプログラム　自作ソフト

　　・ブロックダイアグラム
　　
　★試作機の測定風景
　　　134GHz MMIC (モジュール)の出力は（134.08GHz）；-10dBm程
　　　PLL回路には、RF=2095MHz（134.08GHz/64）をRef=40MHz　または、60MHzでロックさせている。

　１）RFモジュール & PLL & PIC　


　２）パワー測定中 1


　３）パワー測定中 2


　★PLLのループフィルター オペアンプなし出力波形
　　◎HP8566Bにて測定
　　2.095GHz(1/64)の信号　　　　　　　　　　　　　　134GHzの信号波形　Span:1M
　　

　　　134GHzの信号波形　Ref:40M　　　　　　　　　　　134GHzの信号波形　Ref:60M
　　

　　◎HP70000シリーズにて測定（2023/2/19）
　　

　★オペアンプ付加した時の出力波形
　　◎HP8566Bにて測定
　　　

　　　リップル分が取りきれていないが、ノイズレベルが5dB程度良くなりました。
　　多少、134GHz信号の山がふらついています。(フェイズノイズが多いためか、
　　このチップの可変周波数（f/vが大）が広いためか。）
　　134.08GHzでFM送信し、受信のローカル発振を134.016GHzにすると、IFは64MHzで復調ができます。
　　

　　◎HP8565Eにて測定（2024/02/18）
　 ループフィルターの調整でフェーズノイズが大分良くなってきました。
　

　　　また、搬送波をCW送信できるようにプログラムを書き換え、受信帯域巾を狭くし
　　到達距離を延ばすようにしました。　
　　１号機と２号機でホーンアンテナなし（導波管のみ）で50m程のCW通信ができました。
　　また、チップの個体差があるようで送信出力も数dBの違いがありました。

　★受信感度測定
　
　　　S9+ : 約-95dBm
　　　SQ ON : 約-120dbm
　　　ビートON : <-125dBm 測定限界
　　　　誤差±5dB程度　多し

　★134GHz 無線機
　 No1無線機と内部
　

　No2無線機と内部
　

　
　No3無線機と基本パーツ
　

　No5無線機と基本パーツ
　
　
　No6無線機と基本パーツ
　
　　RFモジュールとPLL回路、及びANTの取り出し方法で、この無線機の性能が決ります。
　しっかりしたシールドケースに入れ綺麗に作り上げました。
　　特に、部品点数が少なく小型で簡単に持ち運びができ、電源容量も少なく５Vモバイルバッテリーで
　運用できました。

　★パラボラアンテナの簡易ゲイン測定
　送信側 （周辺に障害物の少ない場所）
　　
　受信側
　　標準アンテナ（15dBiタイプ）　　　　　　　　　　　　　Φ30カセグレンアンテナ
　
　　送信機とDUT(受信側）との距離（R>2d/λ*λ）を150m離し、（平行電波を得る工夫は行っていません。）
　標準アンテナ(15dBi）と同じ感度になるよう、カセグレンアンテナに変更した後アッテネータ（ATT)を入れ計測。
　このΦ30カセグレンアンテナのゲインは、
　標準アンテナ（15dBi)　＋　ATT（20dB）＝　35dB　程度になりました。すこし効率が悪いかも。
　開口面積がそこそこで、この程度のゲインで良しとします。
　
　TDK450 パラボラアンテナ
　　TDK BCS-45Dに副反射盤(JA1ATI 逸見氏作）を取付けたカセグレンアンテナです。
　Φ30カセグレンアンテナよりIF信号のゲインが+４dB程良くなりました。
　　

　５)実験風景
　　
　　・2023/4/9 大田区 多摩川 六郷土手にて移動実験

　
　　・2023/5/27 大田区 多摩川 六郷土手にて移動実験(500m)

　
　　・2023/6/7 大田区 多摩川 六郷土手にて移動実験(1km S59)

　
　　・2023/11/12 大田区 多摩川 大師橋-六郷橋間（約３ｋｍ）移動実験(S59+)

　
　　・2023/12/3 埼玉県　谷中湖入口ー太平山（約15ｋｍ）移動実験



DE　JH3OZA 　 令和 ５年 １月

・＜ご参考＞
　１） 47GHz トランシーバー２号機の製作メモ　　　　２）77GHz トランシーバー２号機の製作メモ
　 　 　

　３）249GHz トランシーバー２号機の製作メモ
　

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