アッテネータ 3dB 6dBをゲット

先日、秋葉原を散策した時に、東洋計測器さんに足を向けてみた
店内に何気に置いてあった、アッテネータである

1dB・3dB・6dBの3種類それぞれの許容電力5Wのモノである
取り敢えず、3dBと6dBをゲットした

IMGP6531

<左が3dB・右が6dBのアッテネータ>

IMGP6532

<メーカは多摩川電子さんである>

用途は色々とあるが、アンテナ等をイタズラする際のインピーダンス整合パッドとして用いたいと思ったのであった

アンテナのインピーダンス整合は、πマッチのカップラやアンテナチューナーを使った方が当然効率が良い
只、持ち運びが厳しいので、出張時に気軽にバッグに入れる訳には行かない

このアッテネータの場合は、かさ張らないので出張用の用途で考えてみたのであった
もちろん、3dBのアッテネータでは電力は半分になり、6dBのアッテネータでは1/4である
しかしながら6dBパッドは整合範囲は広いと思われる
無線機のSWR計を確認しながら、3dBと6dBのアッテネータを取替える作戦である

大体6dBアッテネータでSWR2以内に、整合は取れると思っている
<当然のことながら、力技なので送受信とも非効率ではある>

6dBアッテネータでは、FT-817の5W出力も約1Wとなってしまうが、N型コネクタの先に適当な長さの線を繋げれば、チューナーレスでQRV出来るのではと妄想をしているのであった

再度の出張軽量QRVセットにチャレンジなのであった

 

AH-4で1.9MHzにチャレンジしてみる

私は首都圏に住んでおり、一応戸建てではあるが、いわゆる狭小住宅の3階立てである
従って、アマチュア無線のアンテナの環境については、殆どアパマンの方々とほぼ同様の環境なので、14MHz以下のフルサイズアンテナ設置は厳しい状態である

この環境で手軽にQRVするとなると、ロングワイヤーにAH-4の定番コースとなる
とりあえずは、全長17m程度の線を張ってラジエータとしており、カウンターポイズは木造であるため20m程度の線を複数本、ベランダに這わせている
この状態で、3.5MHz~50MHzは一応QRV出来る様にはなっている (効率と偏波のため28MHz以上は別なアンテナを使用している)

現在のロングワイヤーとAH-4の組合せは80mまでしかチューニングは出来ない状態である
またAH-4のチューニング範囲は3.5MHzから50MHzであり、1.9MHzは動作範囲外である

今回は、このロングワイヤーで1.9MHzの電波を出すべく、今回はローディングコイルをでっち上げてみた
波長に対して、ラジエータの長さが足りていないので、当然ローディングコイルが必要で、本来17mのラジエータに1.9MHzを同調させるには、約63μHのローディングコイルが必要となる
(同調だけでインピーダンスマッチングは別)

今回のローディングコイルのインダクタンスは、そこら辺に転がっているコイルボビンに巻ける値とした
転がっていたのがコイル長80mm・40mmΦ・40Tタイトボビンであった
ざっくりこのボビンにコイルを巻くと25μFの計算となる

IMGP6526

<そこら辺に転がっていたタイトボビンに巻いたローディングコイル>

根拠は全くないが、AH-4にこの位のローディングコイルを付けたら1.9MHzでチューニングしてくれるのでは??
と勝手な推測をしてみる
(カウンターポイズの対策も本来は必要である)

100円ショップで園芸用の1.2Φの銅線を売っていたので、今回はその銅線で巻いてみた
実際に巻いて、LCRメータでインダクタンスを測ってみると、計算値通りの25μFである
Qメータが無いので、このコイルのQ値はわからないが、計算値では240以上となる

IMGP6527

<巻いたコイルを測ってみる、計算値通りである>

で、実際にAH-4に取付けて、無線機のチューニングボタンを押してみる
無線機からピーと動作音がし、AH-4はパチバチとチューニング動作をしてる、無線機のチューニングインジケータが点灯する
さらりとチューニングは出来たのであった

IMGP6528

<取り敢えずローディングコイルをAH-4に取り付けて試してみる>

しかし1.8MHzではチューニングは出来ないのであった (残念…)
取り敢えずは、1.9MHzでQRVは出来そうである
先ずは、お試しをしてみたい

AnzacのRF AMP AM-108 を試してみる

このRF AMPは7MHz~300MHzまでの広帯域増幅器でGAINは28dBとなっている
最大入力は0dBm(1mW)までとなっている、このアンプを実際に測ってみた

IMGP6411

<anzac(Adams russell)  AM-108 RF AMP>

大体の中間点として145MHzで-90dBmの信号をSGで入力して、スペアナで測ってみた
測定値は-64dBmでGAINは26dBであった

IMGP6413

<145MHz で26dBのGAIN input-90dBm時>

最大出力は145MHzで0dBmを入力した時に20dBm(0.1W)であった

IMGP6414

<145MHz で20dBのGAIN input-0dBm時  *外部20dBATT>
なかなか素晴らしい性能である(測定用アクセサリだから当然か)

水晶発信器とこのアンプだけでCW送信機が出来るのである
DBMと3K音声帯域フィルタ付のAFアンプを組み合わせればAMのQRP機となりそうである

本来は測定用のアクセサリであるが、実験素材としても色々と遊べそうである (ちなみにコレを送信機にした場合、工事設計書の終段は何と書けば良いのだろう? )

電力増幅の実験にとりあえず0.1W程度の信号が必要な時に便利である、ネットで検索するとリーズナブルな値段で入手出来る

またコレでも色々と遊んでみたいのである

ビンテージマシン で アイコム社 AH-4 を使ってみる

ビンテージマシンでアイコム社 AH-4を使ってみる

注意!!
ここで記載している内容はメーカの動作保証範囲外となります
操作を誤るとAH-4を破損する可能性があります
この件についての動作検証は、読まれた方の自己責任にてお願いいたします
また著者は運用した結果については責任を負いません

<少し大げさであるが…..>
終段に真空管を使用しているビンテージマシンは、終段の後にπマッチ回路が搭載されているため空中線への適合範囲が広いのである
アンテナチューナ無しで色々なアンテナでQRVされた方も多いと思う
しかし伝送線路が50Ω系できっちりとしている現在では、ビンテージマシンでも殆どが出力インピーダンスを50Ωで運用していると思われる

さて、比較的新しい機械ではオートアンテナチューナが利用出来る
更にアンテナ直下型のアンテナチューナは様々なエレメントがアンテナとして使えるため、非常に便利である

私は狭小住宅に住んでおり、アンテナ環境はアパマンと同様でベランダの有効活用しかない
従って3.5MHz帯や7MHz帯でのフルサイズアンテナは物理的に厳しい
場所の制約でロングワイヤーとアンテナ直下型チューナの構成となってしまうのである

そのアンテナチューナであるが、私はアイコム社のAH-4を使用している
このアンテナ直下型チューナは100W(CW)までの耐入力であり、対応した無線機であればボタン一発でチューニングが取れる便利なグッズである

IMGP6104

<狭小住宅だとAH-4はとても重宝である>

このAH-4をビンテージマシンで使用するために、でっち上げてみたのが、このコントローラである
ポイントは対応機と非対応機の切替えスイッチであり、このスイッチを対応機側に切り替えれば今まで通り、対応機でボタン一発チューニングとなり
非対応機に切り替えた場合は定められた手順でのマニュアルチューニングとなる

 

IMGP6107

<TS-520Xの上に置いた AH-4外部コントローラ>

IMGP6106

<中身はこんな感じである>

非対応機でのマニュアルチューニングの手順は以下の通りである
①送信する周波数で送信機のチューニングを耐入力の余裕がある50Ωのダミーロードで行う
(送信インピーダンスを50Ωで送信機のチューニングをとるため)
②送信機をCWモードで10Wの出力に合わせる
(10W以上の電力でアンテナチューナのチューニングを行うと、チューナを破壊する恐れあり)
③コントローラのTUNEボタンを押下する
④SWR計でSWRが1.5以下である事を確認する
(チューニングのLEDはチューニング中に点滅するが、チューニングの成否表示はしないため)

ボタン一発の簡単チューニングから、複雑な手順を踏み更に操作を誤るとチューナを破壊する危険性のある操作が必須となる

<と言うか10W以上でチューニングをしなければ壊さないのである>

けれどビンテージマシンでAH-4が使えるのは非常に便利ではある
(ボタン一発の中で対応機はモード変更・出力制限・元のモードと出力に復帰を内部のマイクロコントローラがやってくれているのである)

冒頭にも記載したが、AH-4に未対応機を接続した場合はAH-4を破壊するリスクがある
ご自分でリスクを負える方だけ、回路を各自検索しチャレンジして欲しい

 

実戦デビューの無いUHFプリアンプ

昔、偶々部品屋さんで24V仕様の同軸リレーを発見したのであった
値段が以外と安く売っていたので、2個GETしたのであった

その事を大先輩に話したら430MHz帯のプリアンプのキャビティ(シールドケースに入った増幅回路)を気前よく恵んでくれたたのである
普段はUHFなぞ私には敷居が高いので弄る事はないのだが、Gain 20dBのキャビティと同軸リレー2個あればプリアンフ出来るじゃんと、言うことででっち上げたのであった

IMGP6019

<同軸リレー2個大奮発のプリアンプである>

IMGP6020

<SMAコネクタも大奮発である>

素人細工で、ましてやUHF帯である
なんだかんだで中に使っているコネクタが数が多いので一番高いのであった
(入出力もNコネクタにしろ! と言われそうである)

24V同軸リレーは12V-24VのDC-DCコンバータで無理矢理ドライブしている
使っている430MHz帯の無線機はPTT出力が無いので、マイクのPTTからドライブ出来る様に細工をした

とりあえすプアーなアンテナに繋げても、プリアンプをONにすると信号がノイズから浮かぶのであった
流石、大先輩の矢花氏製作のキャビティである NFも非常に良い

ところが、折角でっち上げたこのプリアンフであるが、家で数回使っただけである
UHF帯でアクティプに活動するわけでも無く、相変わらずアンテナはプアである
何やら変なモノを弄って遊んでいると、でっち上げただけで終わってしまう事が多い(自作したモノも数局と交信出来れば満足してしまう幸せものである)

このプリアンプは移動運用と称する野外BBQ大会のときでも、実戦投入して効果を確かめてみたいものである

ちなみに144MHz帯のキャビティも頂いているのである
Gain22dBである、これは件のTS-700の中にビルトインを考えている

しかしUHF帯域で、きちんとしたプリアンプを創れるのは凄い技術である、板金から含めて機械加工が多くなる(SHF帯域だと削り出しである) 、それを手際よくまとめて素晴らしい特性を出しているのである

IMGP6022

<この精度での板金加工は私には無理 さすが大先輩である>

 

オーソドックスなアンテナカプラなのである

DAIWA の CL-64である

これは、出力のアンテナ切替が出来ること以外に付加機能が付いていないオーソドックスなアンテナカプラである
200WPEPまでの耐入力なので100W局であれば何ら問題なく使うことが出来る

IMGP5979

<DAIWA CL-64 アンテナカプラ>

アンテナカプラとアンテナチューナは同義語である
私が開局した1970年代はアンテナカプラと呼ばれていた

さて、アンテナカプラであるが、中身は2つのバリコンとバンド毎にタップが付いたコイルだけである
コイルのタップでバンドを確定して、入力側と出力側のバリコンを調整をするのである
バリコンの調整はコツがいるが慣れれば問題は無い、SWR計が付いていないカプラは、別途入力側(送信機側)で測る必要がある

IMGP5981

<アンテナカプラの内部 バリコン2つとタップ付きコイルだけである>

IMGP5980

<裏面は出力が3系等の切替が出来る パススルーがあるともっと良かったが…>

カプラはπマッチ回路そのもので、入力側のインピーダンス変換と出力側のインピーダンス変換が出来る
通常は入力側のインピーダンスは50Ω固定なので、出力側のインピーダンス変換が主な仕事となる

現在のボタン一発のアンテナチューナも原理は全く一緒である
ただ、バリコンの代わりに高耐圧のコンデンサの容量をリレーで高速に切り替え、バンド設定のコイルの代わりに複数のコイルをリレーで高速切り替えている、そして人間が読んでいたSWR計の指針をマイクロコントローラが判断して素早く、同調を取っている

ビンテージマシンとカプラを併用するには少し注意が必要なのである
終段が真空管の送信機はPLATEとLOADの調整が必要であるが、この回路はπマッチ回路である

IMGP5982

<LOAD,PLATEもπマッチ回路>

従ってアンテナの整合範囲が現在の50Ω固定はでは無く35Ω程度から100Ω程度位まではマッチングするのである
今で言う所の、アンテナチューナ内蔵である
(操作は大変面倒であるが)

前回に紹介した、CAN-2002 オートアンテナチューナも原理は全く一緒である
2つのバリコンの位置関係がギアで操作されているものである

最近はアンテナチューナが内蔵されている無線機も多いが、無線機内蔵タイプや無線機の近くに配置するアンテナチューナやカプラは万能ではない

何故なら、カプラ(チューナ)からの出力とアンテナの給電点との伝送経路の特性インピーダンスが50Ωだからである ハンドの中央に調整しているアンテナでバンドエッジで運用する時位と使用に留めた方が安全である

整合されていないアンテナをこのタイプのカプラやチューナで無理矢理運用するのは避けるべきかと思う

この辺りは別途

コネクタ と アダプタ いろいろ

無線機を弄って遊んでいると、コネクタと同軸ケーブルが色々と必要になってくる
普通はVHF以下の周波数の無線機はM型コネクタが使用されている

ハンディ機はSMAコネクタ、FT-817のパネル面にはBNCコネクタが付いている
周波数帯が1.2GになるとNコネクタとなる
アマチュア無線機だけでざっくり、Mコネクタ・Nコネクタ・BNCコネクタ・SMAコネクタの4種類である

測定器についてもスペアナはNコネクタ、周波数カウンタとオシロスコープはBNCである
但しスペアナは扱う周波数がGHz単位となるためであり、周波数カウンタとオシロスコープも終端でターミネイトした伝送系の測定を行うことを意識しているためである

そもそも、扱う周波数が低ければMコネクタだろうが、RCAピンコネクタだろうが問題は無い
周波数が高くなるとコネクタ自体の特性インピーダンスが50Ωを保つのが難しくなる

ちなみに、一般的なコネクタで使える周波数の上限目安は、一般のNコネクタで4GHz・Precisionタイプで18GHz・BNCコネクタで4GHz・SMAコネクタで26GHzとなっている
実は一番多く使われているM型コネクタについては特性インピーダンスは規定されていないのである
そのために比較的安価に出回っているが、一般のM型コネクタはVHF帯域が上限と考えるべきである

IMGP5967

<-20dBパワーアッテネータ 1GHz 5Wまで入力可能>

測定器に用いる終端器(ターミネータ)も50Ωの1W程度のダミーロードである
但し測定範囲の周波数では特定インピーダンスが確保されており精密に作成されている
測定に使用するアダプタは、測定範囲でのリターンロスを実測してから使用しないと、何を測っているか解らなくなので注意が必要である

IMGP5966

<我が家の50Ω標準終端抵抗 1.3GHzでリターンロス 33dB(SWR 1.05)>

我が家では弄る機械の上限も145MHzなのでその辺の管理は比較的ラクである
但し、方向性結合器などや一部のGHz測定治具については使用ケーブルはすべて測定済である
GHz帯域を弄る、猛者の方々はその辺りでも大変な努力が必要と思う

費用対効果の問題と今までの流通量が多いので、これからもM型コネクタは使われ続けるであろう
私なぞに至っては弄る周波数も電力も低いので十分であるのだが、測定をする段になるとコネクタの知恵の輪をする事が多い
CMカップラやパワーアッテネータ等々はBNCで、ジャックとプラグで頭を悩ましたりする

IMGP5965

<なんだかんだで、アダプタが沢山集まってくる>

これもこの手の遊びをしている楽しみではある

 

真空管 から トランジスタとIC化 そしてSDRのことをちょっぴり

増幅素子のミニ変遷である

この4つの部品は皆、増幅素子なのである
そもそも増幅素子とは、元の信号をより大きな信号や電力に変換する部品である

IMGP5786

写真の一番左は一般的な信号増幅用真空管である
真空管は、グリッドに加えられた入力電圧の変化が、プレートとカソード間の電気抵抗の変化となる
一般的にはプレートには200V位の電圧が印加されているので、グリッドに加えられた入力電圧の変化がプレート電圧の変化となり、増幅度は大きい
プレートへの印加電圧は高いが、電力増幅管以外では電流はあまり流せない

写真の左から2番目はゲルマニュウムトランジスタである
このタイプのトランジスタは、ゲルマニュウムを使用している初期の頃のトランジスタである
今のシリコントランジスタとは材料も作り方も価格も大きく異る
トランジスタは、ベースとエミッタ間の入力電流の変化が、コレクタとエミッタ間の電気抵抗の変化となる
ゲルマニュウムトランジスタはベースとエミッタ間の電流が流れ始める電圧値が約0.2Vと低い
従って、単純に現在のシリコントランジスタへの置き換えは簡単には出来ないことが多い

写真の左から3番目はシリコントランジスタである
このタイプのトランジタは非常にポピュラーなものである
材料の高純度なシリコンも安く量産され、技術の進歩で高い周波数まで対応が出来る
入力信号から出力信号の取り出し方は、ゲルマニュウムダイオードと同じである
但し、シリコントランジスタはベースとエミッタ間の電流が流れ始める電圧値が約0.6Vが標準的である
電力増幅用のトランジスタは、コレクタとエミッタ間の電流が多く流せる

一番右は電界効果トランジスタ(FET)である
この電界効果トランジタはゲートに加えられた入力電圧の変化が、ソースとドレイン間の電気抵抗の変化となる
一般的なトランジスタは入力は電流値なのに対して、電界効果トランジタは電圧値である
そのことは、真空管と同じく入力のインピーダンスを高く取れるため、高周波信号増幅によく用いられる

現在ではシリコンを材料としたIC化が進み、最近ではデジタル回路の高速化が著しくなりDSP(ディジタル信号処理)搭載のチップも多い
DSPでアナログで処理をしていた帯域フィルターや検波などがチップ内で処理が可能となっている
チップ内部のソフトウェアを書き換えると色々なフィルターや復調処理が可能であり、そのチップを使用した受信機をSDRと呼んだりしている
しかし、DSPのプログラミングは一般人には難しくチップの種類毎での互換性は殆どない、よく言われることにソフトを入替えて色々な受信機が出来るというのは嘘ではない、しかし一般人は神様が作ってくれるかも知れないソフトウェアのリリースを待つしかない (神様はアマチュアが好みそうなSSBとかよりも、需要が桁違いに多い携帯電話などのデジタル処理に興味がありそうであるし、神様も大変忙しそうである)

メーカの開発者であれば、部品点数が大幅に減らせるDSPを使ったSDRのアドバンテージは高いのであるが
量産をすることがない、一般人はディスクリート部品で遊んでいた方が自由度は高いと思う(2015現在)のである

 

20MHz水晶発振器 SG-636 の出力インピーダンス

SG-636-20MHz  @30円の水晶発振器なのである 

IMGP5728
<秋月電子 表面実装型 クリスタルオシレータ SG-636-20MHz (10個入>

昔、個人が個別に購入する水晶発振器が単価30円で買える世の中になるなんて、夢にも思わなかった
表面実装タイプで10個セットであるがとてもリーズナブルである

何気に部品箱の中を覗いたら5個ほど転がっていたので、ちょっとした妄想を抱いてみたのである
いけない妄想ではないが、27MHz-20MHz=7MHzでこれを使えば、簡単に27MHz帯から7MHz帯へのコンバータが出来そうである
今時なので、27MHz帯なんて直接受信出来るだろ! と突っ込まれそうではある
しかしながら恐るべき27MHz帯である 出ている方々の帯域が広めなので、私が所有しているアマ機では帯域が狭すぎて明瞭度が良くないのであった

そこで、DRAKE R-4Aを活用したら具合が良い筈(AMで受信バンド幅が変えられる)であるのだが、専用に水晶を作成してもらう必要がある
水晶のオーダも興味があるのだが、ここに20MHzの発振器があるならコンバータで良いじゃんと言う妄想にとりつかれたのである

で、下調べなのである
方形波発振のデジタル用発振器をコンバータに使用した場合、高調波の処理をしないと大変そうである
有り体に言うとLPFで高調波をカットすれば良いのであるが、LPFを検討するために出力インピーダンスを測ってみるのである

IMGP5725

<負荷にVRをつないで、電圧が半分ななる抵抗値がおおよその出力インピーダンス値 簡単なインピーダンスチェッカは便利である>
インピーダンスの計測も単純である、負荷に抵抗を接続し無負荷時との電圧が1/2になった抵抗値がおおよその出力インピーダンスである

IMGP5723

<無負荷時の出力波形 約5Vである>

 

IMGP5724

<負荷抵抗60Ωの出力波形 約2.5V 出力インピーダンスは大体60Ω位か>
出力インピーダンスは大体60Ω位である、安価な27MHz→7MHzコンバータも、少し現実味を帯びて来たかも知れないのである

 

LA-1600 は遊べるのである 20世紀の置き土産

LA-1600

三洋電機の製品でAMラジオ用ICである
3Vの電源で動作し、少ない外付け部品でスーパラジオのAF出力まで一個のICで実現出来る
これに、東芝のTA7386をAFアンプして使用すれば、3Vの単一電源でAMラジオが簡単に出来る

注)LA-1600及びTA7368は生産終了品 流通在庫は有るみたいなので2015年現在では入手可能

LA-1600は内部に、RF増幅・局発・混合・IF増幅・検波・AGC制御が内蔵されている

LA-1600等価回路

<データシートの等価回路参照>

アンテナコイル・局発の発振コイル・IFT・セラミックフィルターを接続するだけでラジオが完成するのである

pin概要は以下の通りである <詳細はデータシートを参照>
・1pinと2pinに受信する信号を入力 <アンテナとの整合と同調回路を接続する>
・3pin LCの組合せにより局部発振をする <他の水晶発振回路等の発振周波数の入力可>
・4pin混合後のIF出力でありIFTが接続される
・5pinグランド
・6pin AGC出力 <Cの値を変更するとAGC特性が変えられる 又この電圧を検知するとSメータになる>
・7pin IF入力 IFTの通過後のIF入力 <選択度を高めるにはIFTの後にセラミックフィルタを接続する>
・8pin 電源
・9pin AF出力

 

LA-1600AMラジオ
データシートのAMラジオ回路例

LA-1600SW

データシートのSWラジオ回路例

このICは短波帯まで使用可能であり25MHzまではデータが記載されており、受信機として利用価値は高いと思う 更にBFO回路等を付加すればSSBやCWを受信して楽しめる

以前に、このICを使って7.195MHz1波の受信機を作成したのである
付加部品は以下の通り

・アンテナコイルには、1Kボビンで7.2MHzのコイルを作成
(7MHzのFCZコイル等でも使えると思う)
・7.650MHzの水晶で発振回路を作成しその出力を3pinへ
(発振コイルは1Kボビンで手巻き 7MHzだと2SC1815でOK)
・IFTは455KHz用の黄色
・セラミックフィルタ (IFT1段だと選択度が低いため、アマチュア無線では使えない)
・TA7368の低周波数アンプ

IMG00248

7.195MHz AM受信機の基板

残念ながらフリーハンドで作成したので回路図は残っていない m(__)m
まさかブログを書くなんて当時思いもよらなかったのである