UV-K1の高調波スプリアス特性と外付けフィルターによる対策

QuanshengのUV-K1を購入しました．UV-K5の後継機とも言われています．CPUがUV-K5（オリジナルヴァージョン）とは異なっていてUV-K5 ver3と同じだそうです．UV-K5のファームウェアの改造を行っているF4HWNのgithubには内部構造の解析やUV-K1やUV-K5 ver3に対応したカスタムファームウェアが公開されています．送信回路の構成もUV-K5とあまり変わらず，VHF帯とUHF帯はLPFだけを切り替えていて，最近のBaofengUV-5Rのように独立した2系統にはなっていないようです．スプリアス特性についてもfacebookにNicholas Petreleyさんの報告がありますが，日本の新スプリアス規格は満たしてなさそうです．しかし，実際はどうなのか私も測定してみました．UV-K1(8)はAliexpressで購入しました．

UV-K1(8)

測定はTinySA Ultraを使用しました．入力前に60dBのアッテネーターを挿入しています．

UV-K1 145MHz送信時の高調波スペクトル（TinySA Ultra + 60dB ATT）

145MHzで送信し，60dBのアッテネーターを通過させたのちにTinySA Ultraに入力しています．この場合，第２高調波(290MHz)が-48dBc程度出ており，残念ながら新スプリアス規定(-60dBc未満)を満たしていません．第３高調波(435MHz)は-62dBc程度なので，新スプリアス規定(-60dBc未満)をギリギリ満たしています(機器によるばらつきもあるかも知れません)．その上の領域も大丈夫そうです．第２高調波はUV-K5と同程度ですが，第３高調波は減少していますのでLPFの特性を少し変更していると思われます．

次は433MHzです．

UV-K1 433MHz送信時の高調波スペクトル（TinySA Ultra + 60dB ATT）

この場合，第２高調波(866MHz)が-48dBc程度，第３高調波(1.3GHz)が-45dBc程度出ており，残念ながら新スプリアス規定(-60dBc未満)を満たしていません．その上の第6高調波(2.6GHz)も少し不安です．433MHz送信時の高調波スプリアス特性についてはUV-K5と同程度と思われます．

結論として，UV-K5の場合と同様に両バンドでそれぞれJH4VAJさんのLPFの付加のような対策が必要だと思われます．

今回の測定では，145MHz送信時の高調波成分は第２高調波(290MHz)だけがダメで第3高調波(435MHz)はギリギリ大丈夫でした．上記のfacebookでのスプリアス測定の報告(by Nicholas Petreley)も同様な結果なので，個体差ではなくUV-K1のスプリアス特性は一般的にこのようなものかも知れません．そうだとすると，290MHzのBSP（バンドストップフィルター）+ 430MHz帯用LPFの組み合わせでも大丈夫かもしれません．


外付け450MHzLPF+290MHzBSF
　145MHz帯では第２高調波(290MHz)だけが問題で，435MHz帯では複数の高調波がダメでした．そこで290MHzのBSP（バンドストップフィルター）+ 430MHz帯用LPFの組み合わせを試して見ました．BSPとして，UV-5R Miniの場合は直列にLC並列共振回路を挿入するタイプのBSPを試して見ましたが，今回は並列挿入したLC直列共振回路を試してみました．回路は以下のようになります．L3とC4がLC直列共振回路で290MHzに同調させます．

UV-K1用450MHzLPF+290MHzBSF

UV-K1送信用フィルター

JLCPCB用のガーバーファイルは"LPF-UVK1_garber.zip"です．

LPF用のコイルは0.7mmの銅線を内径3.5mmで1.5ターン巻いた空芯コイル(3.5x1.5Tx0.7)でJH4VAJさんが450MHzのLPFで使われているものと同等です．BSF用のコイルは0.7mmの銅線を内径3.5mmで4.5ターン巻いた空芯コイル(3.5x4.5Tx0.7)で，JH4VAJさんが150MHzのLPFで使われているものと同等です．コンデンサーは805サイズ(1206も可)です．この回路のままですと，BSFの共振周波数が少し低めでしたので，コイルを伸ばしてインダクタンスを減らし，290MHzに合わせました．調整にはNano VNAの利用，あるいは高調波スプリアスの状況を見ながらすると良いでしょう．

このフィルターをつけた時の145MHzで送信した時の高調波スペクトルは以下のようになりました．第２高調波(290MHz)が消え，第３高調波(435MHz)はほぼそのままで，新スプリアス規定(-60dBc未満)をなんとか満たしています．

外部フィルター付UV-K1 145MHz送信時の高調波スペクトル（TinySA Ultra + 60dB ATT）

433MHzで送信した時の高調波スペクトルは以下のように綺麗になりました．こちらも新スプリアス規定(-60dBc未満)を満たしています．

外部フィルター付UV-K1 433MHz送信時の高調波スペクトル（TinySA Ultra + 60dB ATT）

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