ADALM-PLUTO (PlutoSDR) のTCXO交換

categories: radio
tags: plutosdr sdr

はじめに

ADALM-PLUTO(通称PlutoSDR)は、アナログデバイセスのソフトウェア無線機(SDR: software defined radio)です。

中部大学の海老沼拓史先生が書かれた記事「PlutoSDRの改造」を見て、私もPlutoSDRのTCXO(temperature compensated crystal oscillator)を交換したくなりました。このTCXO交換で、周波数安定度が25 ppmから0.5 ppmに改善され、PlutoSDRを測位受信機などに広く活用できそうです。

ついでに、送受信2チャネル目のコネクタも増設しました。

リビジョンCとリビジョンD

現在、流通しているのPlutoSDRのリビジョンはDです。PlutoSDRのハードウェア説明ページによると、リビジョンCは発売されていなく、リビジョンCとDとではほとんど同じとのことです。私のPlutoSDRのプリント基板にある表示も、Rev. Dと書かれていました。

PCB on PlutoSDR Rev D

しかし、PlutoSDRケースのシールに書かれたリビジョンはCでした。リビジョンCとDとで差はないとのことですので、気になりませんでした。

Revision shown in PlutoSDR case

TXCO交換

交換するTCXOとして、海老沼先生の記事の中で挙げられていたEpson TimingのTG2520SMNを用いました。PlutoSDRのネジを外して、プリント基板上のY3のラベルのあるTCXOを取り外します。はんだごてを2本使って取り外す方法もあるそうですが、私は低温ハンダ(表面実装部品取り外しキットSMD-21)と、はんだごて1本を使って、取り外し作業を行いました。

PlutoSDR TCXO replacement

また、海老沼先生がされたように、私もR67C157も取り外しました。これらは、チップ全体にはんだごてを当てても、ハンダが溶けませんでした。そこで、これらの取り外しについても、低温ハンダを活用しました。C157のマークのそばに、C124のマークがありますが、部品はついていませんでした。C124に部品がついていないため、このC157の取り外しは容易でした。PlutoSDR Rev.Dの回路図の7ページ左下を見ると、C124はなくても良さそうです。

PlutoSDR Rev.D schematics

2入力2出力化(MIMO: multiple-input multiple output)

このリビジョンD基板は、2入力2出力への拡張部品と、入出力のためのu.FLコネクタが実装されています。そこで、ケースに穴を開けて、このu.FLコネクタにu.FL-SMA変換ケーブルを取り付けました。YouTube: Enable Dual Receive and Dual Transmit for the new revision of Pluto

PlutoSDR MIMO

海老沼先生の記事「改造版PlutoSDRの動作試験」を試しました。TX1とRX1を、TX2とRX2をそれぞれ接続しました。そして、TX1から2 MHz、TX2から5 MHzを出力し、その両者を受信するループバックコードを実行しました。私のPlutoSDRでも、2 MHzと5 MHzのところにピークが現れて、TXCO交換とMIMO化に成功しました。

PlutoSDR TXCO and MIMO test

前述のPlutoSDRリビジョンDハードウェア説明ページには、2番目の送受信チャネルについて、次のように書かれています。

The 2nd Rx/Tx channel internal to the rev D is not test during production test. If it works - bonus! If it doesn’t work; Pluto is only advertised as a 1 Rx, 1 Tx radio, and that is guaranteed/production tested on each unit - and that is what you received.

私はラッキーでした。このPlutoSDRを楽しんでみようと思います。

PlutoSDR リビジョンB

私は、リビジョンBのPlutoSDRも持っています。リビジョンBのTXCOY3周辺の回路(7ページ左下)は、リビジョンDの回路と比較して、シンプルです。リビジョンBでは、Y3の1番ピンがオープンになっています。

PlutoSDR TXCO replacement on Rev. B

リビジョンB部品表リビジョンD部品表とを見比べたところ、Y3に同じ部品を使っていました。リビジョンBのPlutoSDRでも、このTCXOをより高安定なTCXO TG2520SMNに置き換えられそうです。

(2022-12-27追記) リビジョンBでも同様にTCXOの交換に成功したようです。TXとRXを接続し、このソースコードを実行しました。

PlutoSDR revision B loopback

TX端子から送信した3 MHzを信号をRX端子にて受信しています。

PlutoSDR TXCO replacement test


関連記事