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SGモドキの即改良・・・

2013-11-03      
 「SGモドキ」の製作の狙いは、ローレベル・パワー計のまずまず線形な部分での測定を意図し、+10dBm程度の信号源としてクラニシ君@SGが動けるようにしようというものです。-3dBm程度のクラニシ君の出力を+10dBmくらいに持ち上げる「ゲイン+13dBの広帯域アンプ」は、クラニシ君との一体性も考慮しつつ完成、特性も一通り取ってここのブログ主もご満悦・・・だったんですが、実際にやりたかった実験を始めてみたら直ぐ「謎のシチュエーション」に出会しました

 まずは唐突に「一貼り」のスナップから・・・



 パッと見では全く判らないこの造作物・・・実は、FB801-43に4回のバイファイラ巻きで作った伝送線路トランスです。こいつの周波数特性を測らんとして、銅テープの上に空中配線したところです。左側にパワーアップしたクラニシ君@SG、右側にローレベル・パワー計をつないで周波数特性を見ようとしています。
 この実験の意図は、「トロイダルコアによるインピーダンス変換動作の掌握」・・・というと大袈裟ですが、コアによるインピーダンス変換でどの程度の電力をロスるのか知りたいという実験の初っ端であり、その内にこれらの結果もヘッポコまとめ記事になっていくんだと思いますが、この測定を開始した途端、ローレベル・パワー計が、今回パワーアップしたSGとローレベル・パワー計を直結したときより、どの周波数でも軒並み大きめの値を表示 まさか、このフェライトビーズが増幅しているわけではないことくらいは、流石のブログ主()にも判るわけですが、この状態で低い周波数から順に様子を探っていきました。
 
 1.6MHzから上方向に順に測定してみると、HF帯は軒並み1dBmほど出力が高い値になっています。さらに30MHz以上では入力SWRが高めになって出力が減少、その後42MHz付近でSWRがまた下がっていきゲインが上昇、50MHz辺りでやはり1dBmほど出力上昇しています。
 そこで、本筋から外れますが、入力側に小容量(27pF)のコンデンサを入れると、高域が周波数補償されてゲインが増加し、凹んでいた30-40MHz付近のゲインが上昇、逆に50MHz辺りが少し下がり始めるという周波数特性に変化しました。何だか、フロートバランの実験のよう
 さらに、この伝送線路トランスでは、振幅が同相になるようにホットとグランドを入出力で逆になるように接続してあります(上のスナップをよく見ると判ります)が、これを逆に接続するとゲイン上昇は見られませんでした。

 とにかく、上記によってどうも広帯域アンプの出力側に細工しないとダメっぽいということが解りました。そこで、この伝送線路トランストランスを広帯域アンプの小さい箱に入れてみました。



 この対策により、広帯域アンプの出力が一段とフラットになり、当初の目論見通りの特性になりました。というのは、直前の記事に貼り付けた対策前の特性では、クラニシ君の出力の微妙な変動に大きく揺さぶられるような形になっており、些か解せない部分があったんですが、それが払拭された形になっています。また、広帯域アンプのATTを除いた部分のゲインは16dBほどで設計していますから、これも漸く「設計通りの出力が出た」と言えます。
 その上で、結果的1dBほど出力レベルが上昇してしまったため、出力側に丁度-1dBとなるATTを追加して元に戻し、出力電力を測定し直しました。



 そもそも、入力であるクラニシ君の出力変動は±0.05dBの範囲に入っているわけですから、これを如何に増幅しても出力が暴れるようなことはありませんよね 上記の測定結果では、殆どの周波数で10.1~10.2dBmの出力となっていますから、これがピュアなこの広帯域アンプの周波数特性だと言えると思います。
 ただ、20~25MHz辺りに少し窪みが生じており、これは原因がハッキリ解りません。まぁ、-0.1~-0.2dBを今の測定系で深く追求してもやはり禿げますんで(って、またかよ・・・)、ひとまずこれで行きたいと思います。念のため、回路図も貼っておきます。



 あっという間の改良・・・早く本題に進みたい一心で昨晩は夜更かししましたが、結局朝寝坊 明日も休みですから、スタンスを変えてノンビリ進めようと思います。

SGモドキの完成

2013-11-02      
 11月になり急に寒くなってきたように思いますが、CONDXの方は「それなり」に好調。今日は12mのグレーライン利用で強力なOHをGet ・・・ステルス君でS9+って凄いなぁ

 さて、このところずっとチョビチョビ工作していた「SGモドキ」が完成しました。まずは、全景をパチリッ



 M型の入力はM-SMAの変換コネクタですから、これを外せばSMA入力が可能。電源はDC12V前提でコネクタを配し、クラニシ君への給電用にこの電源をパラに引っ張り出しています。



 クラニシ君直結の様子です。まずまず上手くフィット。50MHz付近でSWRが1.1程度であり、これ以下の周波数はずっと良好なSWRを維持。

 さぁ、この状態まで持っていったんですから、何とか「+10dBmの信号源」として使えないと意味がありませんね。



 フィードバック抵抗など調整して何とか+10dBm±0.5dBmの出力を確保し、「SGモドキ」としては使える感じに仕上がりました クラニシ君の出力レベルを+10dBm辺りに大きく展開したような感じですね。それでも、ほぼ±0.5dBmには収まっていますから、ちょっとした実験に「+10dBmの信号源があるぜぃ」という強みになります

 このアンプ自体の特性については、簡易スペアナで100MHz辺りまで見てみました。



 フラット機能で見ていますが、0dBm付近の黄色い線と-10dBm辺りの青い線の差がゲインです。HF帯の20MHz辺りが若干高め(Maxで14dBくらい)になっていますが、ほぼ50MHz辺りまでは11,12dB程度のゲインがありそうです。100MHz付近でも10dBありますから、まぁいろいろな場面で活用できそうです。

 最後に回路図も貼っておきます。



 調整したのはエミッタ抵抗での電流の合わせ込みのみ(最終的に75Ω)・・・これだけで、広帯域で比較的フラットな特性のアンプ完成となりました。いやぁ、それにしてもこの「トロ活回路」は優れモンですね

SGモドキに広帯域アンプを接続してみる

2013-10-24      
 クラニシのアンテナアナライザ「クラニシ君」ことBR-210は、普段のオンエアでバンド切り替えした際のSWR調整に使っています。我が測定器群の中では使用頻度が非常に高く、秋月テスターといい勝負。そして、このアナライザは「SG」としても大変重宝しますが、出力が-3dBmと小さく、お相手がローレベル・パワー計ではちょっと辛い(ってか、測定誤差が大きくなってしまう)ため、+10dBm程度の出力への増強を図るべく「トロ活の広帯域アンプ」を作りました。
 広帯域アンプですから、それがどの程度の範囲をカバーしているかを調べてみると、HF帯から6mまでは入力整合も良いことは直前記事に書きましたが、最終的には「10dBm程度の高周波が各周波数で満遍なく出る」というのが狙い・・・そこで、今日はクラニシ君@SGと接続して、出力電力を細かく測定してみました。



 別に見せびらかすつもりではなく理由があって撮ったスナップですが、ひとまず測定方法が「がさつ」なのはお判りになるでしょう。そもそもこの「ワニ口での測定」では、HFの上の方辺りから「SWRの暴れ」が顕在化し、測定誤差の誘因になります。黄色と白のワニ口の根本に「輪ゴムで縛ってある様子」が見えると思いますが、これでリード線部分を平行にしてやるだけでも、結構結果が違っちゃう場合もあります。ただ、今日のところは「まだ味見中」といった案配で、あんまり気にしていません。

 さて、測定結果です。出力電力・・・というか、ローレベルパワー計の出力電圧を周波数毎にプロットしてみました。



 ローレベル・パワー計の特性は事前に取ってあり、+9dBmが640mV、+11dBmが860mV程度です。今回のアンプ出力は、ひとまず±1dB以内に収まっていればいいわい・・・という感じですので、上のグラフの特性自体はほぼ合格 欲を言えば、あと+0.5dB程度出力が大きいと「10dBm±1dBの出力と威張れそうですから、ちょっと定数を弄っても良いかも知れませんが、まぁこれでも十分な感じですね。

 クラニシ君がぶっ壊れたら洒落になりませんが、ひとまず思った程度の「SGモドキ」は完成しそうです

広帯域アンプ作成中

2013-10-23      
 「無銭家」の自作には勢い手作りやキットの測定器が多くなりますが、「アマチュアの精度」と割り切ってしまえば、そこそこ実用的なものは準備できます。流石にテスターくらいは毎回同じ動きをするもの・・・といっても、秋月のデジタルテスターで十分ですが、ひとまず同じテスターで電流や電圧を測って「これが自分の基準」と高を括ってしまえば、後はその発展系で考えれば良く、パワー計辺りは上手く校正すればそれこそ「自分基準電力」くらいは測れます

 自分の測定器群も上のような感じで自作していますが、QRPフリークとしては特に小さな電力を測定する方法の確立が必要であり、もう本当にベタですが、事前にある程度「マジ」で校正したローレベル・パワー計が結構重宝しています。
 ところがこいつにも欠点があって、ダイオード検波故に0dBm(1mW)以下の部分はリニアリティが悪く、測定誤差が大きくなってしまいます。そこで、これまたベタですが「前置できる広帯域アンプを作ろう」と急に思い立ち、ここ数日手を染めていました。

 スペック的には、クラニシ君@SGの出力が-3dBm程度であることから15dB程度の広帯域アンプに少なめのATTを前置して「10dBmくらいの出力でっせ」を狙いました。回路はトランジスタ一石で、トロ活に載っているFBを使った奴です。
 始めはFB801-43にトリファイラ5回巻きだったんですが、6mの方まで特性が伸びず、4回巻きに減らして完成させました。12Vで14mA程度コレクタ電流を流していますから、10dBm程度の出力では流石にクリップしないでしょう。


 
 最終的には小型ケースに収めるためかなりギュウ詰めで作りました。例によって紙エポの表面に銅板を貼って、グランド以外の部分をバリ取りで削る「偽両面基板作成法」で作りましたが、この方法は、PCBのパターン設計のみで結構早く製作に着手できるため、最早定番となっています。小箱に収容する際の入力用リードがまだ切っていない状態です。



 クラニシ君の出力を増幅・・・ローレベル・パワー計の電力早見表から、少なくとも10dBmを若干超えた値と読み取れ、確かにFCZ研のQRPパワー計でも10dBm辺りを示しています。まずまずですね しかし、これで完成・・・と思ったら、クラニシ君の発振周波数を可変すると、これまで以上にバンド内の出力電力変動が大きくなっています。クラニシ君自体、バリコンで広帯域発振する方法(まぁ、ディップメータみたいなもんですね)ですから、バリコンの可変に連れて出力電力が変わってしまうようです。これは、クラニシ君にローレベル・パワー計直結では見られなかった部分、今回は負荷に引き摺られて顕在化したんでしょう。

 そこで、久々に簡易スペアナ(GigaST Ver4)の登場です。アンプとATTを直列に配置、こいつをTG動作させたスペアナに接続してフラット機能を使い、アンプ動作時をフラットにして、その後アンプを外してトレースして差分を見てみました。差分が大きいほど、その周波数の増幅度が高いことになります。



 このスペアナで信用できる周波数は10MHz以上ですから参考程度にしかなりませんが、20MHz辺り(11dB程度)をボトムにほぼフラットな特性(13dB程度)で50MHzまでカバー 52MHz付近でSWRが2を超えてしまうため、この後はどんどんとゲインが下がって見えるようになりますが、ひとまずHFから6mまではカバーしていそうです。詳細の測定は、別の方法を考えたいと思っていますが、そろそろもう少しちゃんとしたスペアナが欲しくなってきました

 アンプ自体は寄生発振など無く非常に安定に動いています。自作リグ2号機で多用した回路で、自分としては「定番中の定番」ですから動いて当たり前なんですが、今回は2SC1906の代用として過日サトー電気さんで購入した2SC3776(ft:3GHz)を使って上手くいきましたから、やはり回路定数など総合的な部分も優秀だと言えますね。

 諸得性の詳細等は、ケースインしてから改めて測定しようと思っています。

 ※ 修正 2013/10/24 mV単位で測定していなかっただけで、確かにバリコンの回転に合わせて出力が変動します。ただ、それほど大きな変動ではありません。
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どよよん無線技士

Author :どよよん無線技士
こおるさいん:JM1DPL

アパマンというハンデにさらにQRPまで課し、失敗連続のヘッポコリグや周辺機器の製作・・・趣味というより「荒行」か!?

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