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LCメータの安定度向上に向けて

2014-12-02      
 師走到来・・・年末までにはまだ結構な日数があるのに、何となく気が急く時期になりました。今週末、来週末の忘年会は既に手配済み、暫くは我が「肝臓」に元気で活躍して貰わなくては・・・。

 さて、寄り道のはずが本腰を入れてしまうことになったLCメータの改善について、「もう少し安定な測定器へ」というコンセプトで考えたいと思います。本当は「電池駆動」「見やすいLED表示」なども考慮したいところですが、これではいつまで経っても・・・になりそうなんで、ひとまずLC発振部の安定度向上「だけ」に絞ります。

 ◆ LHLシリーズの温度特性

 LC発振では、コイルとコンデンサの温度特性を勘案することが重要です。そこで、これまでの実験結果からまずまずの成績だったと思われる太陽誘電のインダクタ「LHLシリーズ」をチョイスするとして、データシートから温度特性を拾ってみました。なお、このコイルは秋月や千石電商さんで手に入るポピュラーなものです。



 上図の通り、このコイルの温度特性は「正」。20℃から40℃の温度変化に対し、リアクタンス値の変化が+0.2%~+0.9%というグラフの読み取りから、+100~+450ppm程度と換算されます。少し幅があるため、どの程度の評価をしておけばいいのか判りませんが、そんなに無茶苦茶な値ではないでしょう。

 ちなみに、トロイダルコアに巻いた場合の温度特性も同様に「正」であり、透磁率の違いによってそれぞれの温度係数を持ちます。鉄ダスト系(T37-6等、いわゆるTシリーズ)では+35~+370ppmという納得できそうな値、一方のフェライト系(FT50-61等のFTシリーズ)では+500~+12,500ppm(#43材)とかなり大きくなっているようです(by トロ活情報)。従って、今回のLCメータには、FTシリーズに巻いたコイルの採用は「大間違い」。すると、そもそも初代LCメータの初期設計が既に間違っていたという事実・・・後々、LHLシリーズのコイルに交換するまでの「不安定の苦労」は自分で仕出かしていたようです・・・ションボリ

 ◆ コイルの大きさ・インダクタンス値による「Q」の変化

 LC発振回路の安定度を高めるためのコイルの選択要素・・・ご存知「Q」は、今回のような用途ではできるだけ大きい方が宜しいと単純に考えていいでしょう。そこで、LHLシリーズのQについてもデータシートから拾ってみました。



 現時点でLCメータに載っているもの、例のバラックの奴に載っているものは、何れも「LHL08NB101K」です。インダクタンス値は100μHであり、「101K」として上図左のグラフで見られます。組み合わせるコンデンサ容量を1000pFとすると発振周波数が500KHz程度になることから、Q=30程度と読み取れますね(赤い丸囲み辺り)。
 一方、LHL08xxxよりもう一廻り大きいLHL10xxxでは、同じ条件である100μH/500KHzでQ=55程度(上図右の赤丸囲みの辺り)に上昇します。流石に形状が大きくなるとQも上がりますね。

 ここで、違う角度から考えてみます。

 LM311(または同等品)を用いたLCフランクリン発振において比較的安定に発振できる上限周波数は、どうやら1500KHz程度のようです。上側に少し余裕をみて1000KHz程度までLCメータの発振周波数を引き上げた場合、インダクタンス値としては22μHぐらいまで小さくできます。ただ、周波数を上げればそれだけ安定度的には不利になりますから、このトレードオフをどの程度の周波数にするか・・・これも検討課題の一つです。
 一例ですが、仮にインダクタンス値を47μHにすると、発振周波数は734KHz程度になります。生憎、47μHにおけるQカーブは上図には記入されていませんが、傾向として「101Kよりもう少し上でカーブを描く」という感じになるでしょう。単なる予想でしかありませんが、LHL10タイプの47μHではQ=70前後と思われ(上図右の緑丸囲みの部分)、現状のコイルよりかなり改善するものと考えています。

◆ コンデンサで温度補償する

 コイルが「正」ならコンデンサは「負」・・・このバランスが上手く取れれば、かなりイイ感じの安定度を得ることができるわけです。そこで、今使っている「フィルムコンデンサ」(ニッセイ電機のAMZシリーズ:秋月に売ってます)はどんな具合なのか、その温度特性をデータシートから引っ張り出しました。



 図中の黒い曲線がAMZシリーズの特性を示していますが、読み取り値で+350ppm・・・「正」の傾きです。これでは、温度が上がればインダクタンス値と共に容量も上がってしまい上手くないことは明白・・・欲しいのは、この図の赤線のような「負の特性」を持つものです。

 こうなれば、別のコンデンサにすればよいわけです。「確かスチコンは負の特性だったよなぁ・・・」という微かな脳内情報を頼りに「手に入り易いこと」を条件として探してみると、千石電商さんにありました・・・XICONというメーカのスチロールコンデンサ 早速、データシートを拾ってきました。



 おお、久々に自分の記憶が正しかった(って、〇ケ老人かぃ)・・・と安堵している場合ではありませんが、思った通り「負」の温度特性、それも特性グラフから常温帯では凡そ-135ppm程度と読み取れます。このコンデンサに+100~+200ppm程度のコイルを組み合わせれば、そこそこ安定した発振コンビができるはず・・・。

◆ とりあえずの「最強コンビ」を準備

 「善は急げ」と「急いては事をし損じる」・・・毎度迷うところですが、既に「最強コンビ」を手元に準備しました。今回は、秋葉原方面に出向く予定が無かったため千石電商さんの通販を利用。送料は400円チョイですから、我が家からの往復交通費の半分くらい・・・特に手に取ってチョイスするものでもなかったんで、RG58A/Uのケーブル少々と共に購入しました。大きい方のコイルが今回購入したもので、100μHと47μHをとりあえず。銀色の奴が真打「スチコン」です・・・って、皆さんご存じですよね



 この記事の締めくくりにちょっと反省しておきますが、そもそもLCメータは「しっかりしたLC発振ありき」の測定器であることは明白で、DDSやPLLなんかには手が出なかった頃の「VFO製作技術」など、ちょっとレトロなノウハウがモロに活きるわけです。何となく発振周波数が「中波並み」ということで、作りっぱなしでもそこそこ行けるんじゃねぇの・・・と高を括っていましたが、きちんとした「高周波発振回路」として考えてやる必要があったようですね

 さぁ、賽は投げられた・・・ここからは例によってノンビリと検証したいと思います。

CQ WW DX Contest CW 2014 参戦記

2014-12-01      
 副題:CONDXはまずまず、それでも不完全燃焼な2日間・・・唯一の救いは

 今年は太陽活動がいい感じに活発(SSNは高め、地磁気は大人しいめ)だったため、かなり期待してこのコンテストを指折り数えてきたんですが、直前にプライベートの雑事が惹起し、結局何の準備もできぬまま当日を迎えるというここ数年なかったシチュエーションになりました。まぁ、所詮は趣味の世界ですから優先度は下がるわけですが、「中座」を覚悟しながらの参戦・・・ちょっと切ない感じで本番を迎えました。

 エントリーバンドをどうするか・・・毎度悩むこのチョイス、今年は10mにしてみました。ハイバンドのスタートでは、西海岸狙いが定番。毎度10mが後手になってしまいちょっと焦るんだよなぁ・・・という反省を活かすべく、CONDXも良さそうだしなんとかなるべぇと思い切った次第。
 1st QSOは00:06z、ZONE 03という正に定番中の定番。ところが後が続かず、2nd QSOが00:17z 決して調子がいいとは言えない形となりましたが、01:00zに15mにスイッチして03:00zまでの都合3時間で26QSO・・・まぁ、悪くないレートになりました。その後も15mで比較的高レートでQSOしつつ、お待ちかねの「南米タイム」突入 といっても、偶然にオンエアする南米局がいて⇒我が5W電波がちゃんと届いて⇒あまりパイルになっていなくて・・・というプロセスをクリアする必要があります。
 ところが、S&Pを続けていると、何とLU出現「ふっ、狙い通りだぜ」とすかさずコール。ちょっと手間取りましたが、無事Get 毎度同じようなカントリーですが、これで「南米スタンプラリー」は目出度くコンプリです ちょいおまけにCXともQSOでき、スタンプは2個になりました。

 その後、04:30zには10mへQSY。直前のSSNが150を超え&K-indexは1、どう考えても「ハイバンド有利」となれば、できるだけ高いバンドで応答率を上げたいわけですな。案の定、10mはEUが沢山・・・なんですが、我が設備でも本当に時折目の当たりにする「絶好」(EUの奥の方まで、メーターを振らして入感するようなこと)とまでは行っていないような それでも、ZONE15-18まで埋まり、例年とほぼ同様な推移となりました。ZONE19,20は「明日」にお預け。

 さぁ、お待ちかねの「出竿タイム」・・・09:00zにセットアップして40mへ。いやぁ、日が暮れるのが早い早い 09:04zにUA0を捕まえたのを皮切りに、並み居る米国西海岸艦隊を・・・となるのが通例なんですが、どういう訳か列強が居並んでいるはずの西海岸が弱い 強い局でもS9+10dB程度で、なかなかつながりません。特にアンテナ周りは弄っていませんので、このところ好調だった釣竿君の機嫌が悪いとも考えられず、鳴かず飛ばずでこの夜を過ごしてしまいました。その上、睡魔でぶつ切りに仮眠してしまい、結局15QSO程で納竿

 2日目・・・40mの不調を引き摺り、この日の日中帯は何ともやる気が出ない時間を過ごして夕方を待ちました。昨日と同じようなCONDXのようだったんで15mに注力したものの南米スタンプ3個目(LU)を獲得した以外は実らず 結局は昨日と同様に10mサーフィン。ZONE16を中心にそこそこのQSO数を獲得したもののやはり「絶好」とは言い難い感じで、特にめぼしいところはありませんでした。さらに、昨日取りこぼしのZONE19,20の内、何と19の方が未QSO 15mでは特に晩秋特有の「ごっついエコー」で宇宙人と交信しているような有様・・・これには本当に苦労しました。

 この日の出竿は雑事に追われて少し遅くなり、10:00zからスタート。前日と打って変わって・・・といっても並のCONDXのようで、昨日は弱々しかった西海岸がS9+20dBで軒並み入感。S&Pしつつ強めの局を探していると、ZFが入感しているじゃありませんか パイルもそこそこだったんですが拘って呼ぶこと30分・・・撃沈
 ところが、捨てる神ありゃ何とやらで、直後にHK1が強力に入感しているのを見つけ、こちらは見事にGet もうこれで、殆ど満足しちゃった感じでいると、今度はOHを発見 40mバンドの妙味・・・「あちこちいっぺんに聞こえるDXバンド」の妙味を感じつつ、こちらもGet し、満腹感増量。
 その後は、弱まりつつある西海岸を聞きながら別のことに手を染めつつEUが強くなるのを待ちました。そして、17:00zを回るとEUの信号が急上昇・・・これも予定調和ですね。4局ほど立て続けにQSOしたところで、一旦手を止めると・・・実は、ここで不覚にも眠ってしまいました ウイークデーに鳴る06:30Jの目覚ましで起こされ、「げっ、釣竿君出しっぱだぁぁ・・・」と慌てて納竿。そして最後は、ちょこっと15mでWを増量し、あまり締まりのないエンディングで今年のコンテストは幕となりました。

 昨年のこのコンテストで既に5W+ヘッポコアンテナ群での限界が見えてきており、今年もCONDX次第の部分はあったものの、ある程度達観しての参加。その上、余裕を持って参戦できなかった分、途中でモチベーションが下がってしまったことも否めません。次回までには何らかの「目標設定」が必要だなぁ・・・と思いつつ、多分ハイバンドのCONDXはさらに落ちちゃうんでしょうから、案外「40mバンドのみ」というシングルバンド参戦もアリかなぁ・・・と思う次第。
 特に、40mの開け方をさらに研究したり、釣竿君の「もう一捻り」(カウンターポイズの改良、リニアローディング等々)を施したりと、課題もありますから、今後のよい「教材」にもなりそうです。

 何となく不発のような気もした今回のコンテスト・・・128QSOという数字は兎も角、「40mでHK」というのはちょっと「出た甲斐」を感じましたんで、これでヨシとしましょうかね。

 恒例の記念撮影はこれ。



 今回のコンテストではPHILIPSのヘッドホンを使わず、10月の千葉コンに持参した「音楽用安物」のヘッドホンを使いました。PHILIPSのヘッドホンの音は申し分ないんですが、完全密閉のため長時間着用にはなかなか馴染みません。さらに千葉コンに持って行くにはちょっと大きく嵩張るため、急遽「低音があまり出ないヘッドホン」として購入したaudio-technica の「ATH-FW33」です。普段は、PC用のイージーリスニングとして使っていますが、結構いい塩梅です。値段も安いんで、「ぶっ壊れたらまた買える」という安心感もあり、最近はPHILIPS君がいじけています

 これで、今年度のコンテストは(多分)終了となりました。来年も上手いこと目標を見つけて楽しみたいと思います。
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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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