さて、次なるお遊びです。

　ちょっと今までに弄ったことが無いＧＴ、メタル管を使ってみたくなりました。ＳＴ管もいいのですが、これだと、管種が少なく、ＲＦ用はみんな６Ｄ６/６Ｃ６になってしまいますから、あまり面白みがありません。おまけにｇｍも低く、ＭＴ管並みの動作をさせるには、ちょっと無理があります。

　それに比べて、ＧＴ/メタル管はＭＴ管には及ばないまでも、種類も増え、また特性も高性能なものが増えてきています。そういや、私のオヤジが昔作った（らしい）ラジオ・・・これは私が小学校の時に記憶の有るやつ・・・・の真空管はＧＴ管だったですね。私の幼少期には、もうゲルマトランジスタの２ＳA５２とかB５４とかB５６が普通に手に入る頃でしたが、まだ、ＭＴ管全盛期だったのでしょう。その時に見たＧＴ管は「ずんぐりむっくり」で格好悪いなぁ・・・という感覚でした。

　なので、ＧＴ／メタル管はまともにいじったことがないので、これから、掲題のプロジェクトに突入しようか止めようかを考えるうえで、少し手に染めておきたいという思いから、実験をすることになりました。

　昨今はＦＰＧＡのＴＲＸとか、ディジタルばやりなので、ここで、５０年以上も前の素子で、（とりあえず使える）無線機が出来ないか考えるというのは、考えてみれば、非効率極まり無いのですが、誰もやっていないというだけではなく、温かみのある真空管を弄りたくなっている・・・というのが、この頃の心情なのです。非効率は敢てその方向を楽しむ余裕と、いい意味に捉えておきましょう。

＜ＴＸ　Ｍｉｘｅｒ＞　【2015.11.7】

　ところで、無線機を作るときには、何が一番のキーになるかというと、それは、ずばり周波数変換器、所謂ミクサーだと思っています。いやいやローカルだろ？と言われますか？　まぁ、それも尤もです。でも、流石に、真空管ＶＦＯ（それもＧＴとかメタル管？）でお空に出るのは昨今ははばかられますよね。「ＲＩＴでい追いかけてます！」とは言われたくありません。最低限、ここはクリスタルクオリティの安定度が必須です。そうなると、もう、ここはＤＤＳしかないのです（すこし飛躍し過ぎか？）。まぁ、真空管ＶＸＯでもいいかもしれませんが、いまさらＶＸＯなんてあまり興味がわかないので、今回はＤＤＳ、場合によってはＳｉ５７０にしようと思っています。あと残った増幅器に関しては、ＳＴ/ＧＴ/メタルでもある程度の特性の予想は付きます。

　要するに主信号系は「しんくうかん」でローカルは現代素子でというアンバランス構成でいこうと思います。あまり真空管オンリーで仕上げても、実際に使い物にならないのでは、掛ける労力が無駄になります（もっとも、その無駄が「趣味そのもの」というご説もあるが）。またまた脱線しそうなので、戻します。要するにＧＴ管ミクサーを弄ってみるということです（最初からそう言えよ！笑）。

　さて、じゃその方式は？と突き詰めると、昨今話題の「スプリアス規定」に配慮すると、現実的な規模を考えるて、ＴＸ側は準平衡ミクサーがいいでしょう。アンバランス型は逆サイド信号もキャリアもバリバリに残っていますから、あとの抑圧処理が大変です。そうなると、いままでいじってきたノウハウを生かせる、双三極管のシングルバランスドミクサーが良さそうということになります。

　これもＭＴ管ならｇｍ、Ｐ損失のいずれも大きい優秀なヤツがごろごろしていますが、ＧＴ管だとそう多くはありません。使えそうなのはポピュラーなところで、６ＳＬ７、６ＳＮ７（ＧＴＢ）、６ＳＣ７くらいでしょうか？ＴＶ球なら６ＢＸ７なんていうでかいＰ損失のものもあります。一応、メタル管の６ＳＣ７を除いて、オクで入手して、様子を探ることを考えます。

使ってみた真空管達

左からSilvania　６SN７GTB、日立　６SN７、GE　６SN７GTB、Tronal　６SL７、JAN　６SL７（片ユニットお釈迦：笑）

　さて、やっと回路図です。以下に示します。このところ、あちこちで実験していて、特にＭＴ管の５６８７では楽しく遊ぶことができました。断っておきますが、一応、今回の実験は新スプリアス規格にマッチできるということを眼目にしていますので、「ＴＸミクサー」を初めに考えます。もちろん、受信にも使えますが、その場合、ミクサーはそのＩＭＤ特性、利得等を勘案しなければならないので、別の検討に回します。

回路図

　どうでしょう？まったくいつものミクサーですね。入力、出力のトランスもセンタータップを取らないタイプに統一しました。別に大した理由は無く、単に巻くのが楽だからです（といっても、ＦＣＺ３．５なんてジャンク箱に余っていたやつなんか使ってるので、これでは理由にならないかも：笑）。出力には、簡単な２ポールのＢＰＦをつけていますが、いつもの直列共振形の鋭い減衰量が得られるタイプではありません。これは、この後のスプリアス特性を勘案しながら、採用の可否を見たいと思います。

　実は、何故ＴＸミクサーから始めようと思ったかの真の理由を暴露（大げさな！）してみましょう。これは、ひとえに周波数構成に起因しています。ＳＳＢＴＸを考える時は、通常はＩＦフィルタとその後段の周波数を決めるのが先決です。今回はでかくて古い真空管を使うので、何回も周波数変換はしたくありません。よって、ＴＸ，ＲＸもシングルコンバージョンということになります。で、使うバンドは？と考えると、あまりハイバンドは苦しそうだし、まぁ、私も使う頻度は低そうなので、７か１４あるいはその２バンド切り替えということで、比較的早く決まります。

　次はＩＦのフィルタですが、使う真空管の種類を考えると、１０ＭＨｚを超えると、昔の真空管（ＳＴとかＧＴ、メタル）では苦しそうなので、真空管ＨＦ機が好んで使っていた、３〜４ＭＨｚ近辺が上限かなと勝手に判断します。４５５ｋＨｚが楽なのですが、シングルコンバージョンではスプリアスが取れないので、これは対象外になります。もともと、トリオや八重洲の３３９５ｋＨｚや３１８０ＫＨｚのクリフィル（笑）を、オクでは捨て値で拾ってあったので、これが使えないか考えてみます。事実、ＵＳＢ／ＬＳＢ／ＣＷキャリアとセットでトリオのＸＦは３組も所有していますので、この利活用を図りたいものです。

トリオのXFと局発用水晶発振モジュール

TS520用か？殆ど捨て値で入手。ラダーフィルタを作る手間が省ける。
局発モジュールも動作するので使用予定。

　まずは、トリオの３３９５ｋＨｚのＸＦですが、これを使って、７ＭＨｚや１４ＭＨｚにコンバージョンする場合、当然アッパーコンバージョン（ＵＰコンバージョンと紛らわしいが、ローカル周波数をＸＦ周波数の上側に取る方式）にならざるを得ません。理由は、下側ローカルでは７ＭＨｚにおいて変換後周波数（７ＭＨｚ）とローカルや入力信号の２倍波が近接してしまって容易に分離できないからです。ローカル信号は強力ですから、これは致命的です。

　もっともアッパーコンバージョンにしても、相変わらず入力信号３３９５ｋＨｚの二倍波は出てきます。これも、変換後周波数である７ＭＨｚに近接しています。ＩＦ＝１０．７ＭＨｚにおける２１ＭＨｚバンド（２１．４ＭＨｚ）のケースよりはマシですが、新スプリアス規定に適合させるには、注意が必要です。一方、ローカル関係で変換後周波数に近接するのは、ローカルそのものとアッパー側信号です。なので、こいつらは離調周波数が大きいので容易に抑圧可能です。要は入力の２倍波のレベルをミクサーの動作自体でどの程度抑え込めるかが、鍵になります。

　ま、９ＭＨｚのクリフィル（笑）とかを使えば、周波数構成上はなんの問題も無くなるのですが、まずは、手元にごろごろ転がってるＳＳＢフィルタを活用するために、足掻いてみようというのが、今回の最大の検討課題であるわけです。ラダーフィルタで自作もいいのですが、周波数が１０ＭＨｚ以上のｘｔａｌは安く手に入りますが、この周波数はオールドファッションのＳＴ／ＧＴ／メタル管には荷が重い（実は、ＲＸのＩＦ増幅にはＳＴ管でも使ってみようと思っているので）と考えて、検討の対象から外すことにしました。そうなると、勢い、このミクサーの二倍波抑圧特性は重要な意味を持ってきます。

　過去に、ＤＢＭの二倍波残留特性を見たことがあります。１０．７ＭＨｚの信号入力時、出力に残留する二倍波は、−６０ｄＢ程度（入力レベル＝−１０ｄＢｍ時）で、実際に使う入力レンジではあまり気にしなくていいという経験値があります。これが、真空管ミクサーの場合はどのようになるのでしょうか？・・・・早速やってみることにしましょう。

　おっと忘れた、実験の様子を↓の写真に示します。

実験の様子

なんだかTR回路部品と巨大なGT管とのミスマッチ感が半端ない（大笑）

　ＧＴ管を使ってさえも、いつもの空中ソケット方式（笑）で、やっています。本当は、実験基板即実配線にと行きたいところですが、ま、今回はアルミシャーシに再度組み直そうと思っています。特性取得の観点からは、ミクサーのような入出力周波数が異なる回路の場合、こんな配線でも回り込みなく実験ができます。入力はHP８６５７ＳＳＧ×２、ローカルはＡＤ９９５１DDSの出力にアンプを噛まして６ＳＮ７のカソードにぶち込んであります。ということで、いろいろ追い込んだ後の特性を以下に示します。条件としては、ミクサーのあとには、３段のストレートアンプを想定していて、出来れば、ＮＦＢも掛けたいので、

　ミクサー出力が１Ｖｐ−ｐ程度（ハイインピーダンス時）取れること

　とします。この状態でー６０ｄＢ程度の入力信号の二倍波抑圧特性が得られていれば、そのあと、何も考えずにストレート増幅しても問題は生じないはずです。今回、新スプリアス規格対応ということで、入力はシングルトーンではなく２-トーン信号を用いています。この方が、シングルトーンに較べて歪特性の影響が顕著になるからで、実際のスプリアスとしても醜く発現するからです。要するに、新規格対応のシビアサイドで見るということになりますね。

　で、結果を見てみると、

入力信号（２-トーン）の７MHｚ変換信号と第二高調波の様子

右側にスプリアスと雑音の盛り上がりが見えるが、これはSSG由来(←2015.11.15確認済み）





広帯域スプリアスの様子

＜動作条件＞
　　　　　Ｖｐ：２２０Ｖ　　Ｖｇ：−９Ｖ　　Ｉｐ：１０．３ｍＡ（２管合計）
　　　　　Ｌｏｃａｌ　Ｌｅｖｅｌ：８Ｖｐ−ｐ（ＡＤ９９５１ＤＤＳ+ＡＭＰ）
　　　　　Ｉｎｐｕｔ：０．２４Ｖｐ−ｐ（５０Ω）
　　　　　Ｏｕｔｐｕｔ：１Ｖｐ−ｐ（Ｈｉ　ｉｍｐ，回路図中Ａ点）

　とこんな状況になります。出力はＢＰＦを噛まして、さらに同調回路側（回路図中A点）の信号をハイインピーダンスプローブで負荷の影響を減じてスペアナに入力しています。もちろん、プローブの入力容量は補正してあります。これは、要するに、次段のプリドライバーのグリッド入力に１Ｖｐ−ｐ程度の入力を供給できれば良しとしたからです。

　入力の二倍波は図に示すとおり、出力信号比−７０ｄＢ程度を実現できており、結果的になにも問題がないことを確認しました主信号の上側になんだか不明のノイズの盛り上がりが見えていますが、これの原因は多分ＳＳＧ由来です（←どうも１台のHP8657のC/N、スプリアスが若干劣化していました：2015.11.15確認）。また、広帯域のスペクトラムですが、このあとに３段のストレートアンプ（プリドライバ、ドライバ、PA)と３段以上の単同調回路が入るので、あと３０ｄB程度の減衰は確保できそうで、ローカルのキャリア抑圧も容易だと判断しています。

　実は、このデータは６ＳＮ７ＧＴですが、６ＳＬ７ではゲインが２ｄＢ程度高いが、ＩＭＤが若干出やすい感じです。Ipが流せなくて、どうしてもパワーが取れないのは、P損失を考えればあたりまえでしょう。これを６ＳＮ７ＧＴＢにして、ローカルレベルを５ｄＢアップすると出力は４ｄＢ程度アップし、ＩＭＤ３も入力の２倍波も見えません。もし、ゲインダイヤグラム上、余裕がなくなったら、６ＳＮ７ＧＴＢを採用するのもいいかもしれません。これもP損失は５W/片ユニットもあるので、当然の結果です。また、６ＢＸ７はＰ損失も非常に大きいので、大いに期待していたのですが、バイアス条件をいろいろ振っても、二倍波抑圧の特性が−４０ｄＢ程度しか得られません。これにはちょっとがっかりして実験を止めました。これは不思議な結果でした。ただ、６SN７GTBの結果に満足したので、原因の追究については、かかる時間の事をを考えてヤメにすることにしました。一応、新品の値の張るブツだったのですが、これはオーディオ屋さん向けに売り払ってしまおうかと考えています。

　というように、まぁ、オールド真空管無線機のＴＸミクサーとしては使えそうな球が何種か発見することが出来ましたと・・いう結論にしておきましょう。次はＲＸミクサーの番になります。

＜ＲＸ　Ｍｉｘｅｒ＞　【2015.11.21】

　次は受信用ミクサーの番です。
　ＴＸミクサーとして多分採用することになる双三極管のシングルバランスドミクサーもいいのですが、なんとなく「同じもの」を採用するのは面白みがありません。なので、ここは、旧来の真空管受信機の「定番」をちょっとつついてみることにしました。

　昔の受信機の回路図を手繰ってみると、第一ミクサー（コリンズタイプ）には、ノイズ特性を重視した３極管アンバランスミクサーやゲイン重視の５極管アンバランスミクサーがあるようです。３極管ミクサーの場合は、ゲインの関係でしょうか、ＲＦ増幅が必ずついています（もちろんRF増幅はイメージ比向上のためでもある）。５極管ミクサーの場合は主に自作系ではこの限りではなく、いきなりＲＦ無しトップミクサーの形をとることもありますね（そういや、真空管ＵＰＣ機では、３極管のトップミクサーだったが）。その場合、ミクサー入力には、イメージ比向上のための（強力な）ＢＰＦが必要になります。

　今回は、定番なのに、このＨＰではいまだ出番のなかった５極管アンバランスミキサーを弄ってみることにします。理由は諸悪の根源のＲＦアンプ無しを想定しているために、増幅段数が少なくてすむように、ミクサーにゲインを持たせたいからです。

　さて、５極管の場合、局発のインジェクション方式としては、Ｇ１注入かＫ注入に分かれます。Ｇ３注入も考えられなくはないのですが、利得が取れないと思うので、ここはパスです。残るはグリッドかカソードかですが、Ｇ１注入はゲインは高いのですが、何せ、局発信号も受信信号も同じポートに突っ込むので、まったくアイソレーションが無く、アンテナ端子に局発信号が「だだもれ」です。従来の真空管ＲＸの構成では、ＲＦアンプが無いと、ちょっときついかもしれません（もちろん強力なＢＰＦを使えば阻止できるが）。

　一方、カソード注入も、アンバランスミクサーですから、大したアイソレーションは取れませんが、まぁ、気休めです。それよりは動作の安定性はカソードインジェクションの方がいい（要するに局発のレベル変動に鈍感）ので、とりあえず、こちらで実験してみましょう。

　次に管種です。ＧＴ/メタルだと、シャープカットオフ管から選ぶことにするので、ポピュラーなところで６ＳＪ７、あるいはハイＧｍの６ＡＣ７あたりが候補になります。６ＳＨ７もありますが、これはＧ３がカソード直結なので、カソードインジェクションの場合、ミクサー動作がどうなるか不安なので止めます。あ、とんでもない球を忘れていました。ＴＶ用の６ＡＧ７です。垂直増幅用でしょうか？１２ＢＹ７とか６ＣＬ６とかを想定すればいいのでしょうか？ハンドブックにはパワーペントードと書いてあり、さすがにＰ損失が１０Ｗもあるので、ちょいと「牛刀」の感がありますが、面白いのでこれも弄ってみましょう。

テストしたメタル管たち

　回路図は極めて単純です。カソードにＤＤＳ信号を注入するだけの回路です。出力はトリオの８素子のクリスタルフィルターに整合させるため、これから、リンクコイルの最適化を始めますが、まだこれは巻いていません。カソード抵抗は可変にしてありますが、これは各真空管でＩＭＤを追い込むためにＶｇ1を変えるものです。

受信ミクサーの回路図

　実装状態を下図に示します。最終形は、アルミシャーシに組みますが、実験は相変わらずのナマＰ板上の貼り付け製法です。実は、このあと、このナマ基板上に、さらにＡＦアンプ、バランスドモジュレータ、ＴＸ用ＡＬＣアンプを組んでみたいと思っています。要は実機に組み込むのと同じ位置関係で仮組するという手筈です。

実験の様子

　そのＡＬＣアンプですが、プレート負荷のタンク回路は、受信ミクサーの負荷のタンク回路と共通にしてみたいと考えています。これは、クリフィル（笑）の特性を乱す、Ｄｉスイッチを絶対に排除したいからですが、５極真空管特有の高い出力インピーダンスならではの回路になります。ただ、このミクサーだけを弄る限りにおいては、なんの変哲もない・・・・ということになっています。

　３種のメタル管は、ほぼピンコンパチなので、細工をしないで挿抜が可能です。６ＳＪ７/６ＡＣ７と６ＡＧ７では、サプレッサグリッドとメタルシールドのピンが互いに逆になっていますが、そのピンはいずれもグラウンドに落とすので、同じ配線のままでソケットに挿入可能です。しかし、改めてよく見ると、メタル管というのはそっけないですね。明かりがともるわけでもなく、ただ、黒い管が熱くなるだけですから（笑）。


　さて、これ以下に書いてあった文章は、実験が不備だったので、下記のごとくデータの再取得をして書き直してみました。

＜５極管ミクサーの特性再取得＞【2015.12.18】

　無線周波数帯域真空管増幅器（笑）の基本的な特性が解ったので、懸案の周波数変換器いわゆるミクサーの話に戻ります。まずは、ミクサー出力同調回路のホットエンド（下の回路図のA点）の電圧振幅が７Ｖｐ−ｐになるときのＩＭＤで見てみましょう。この場合、ミクサー出力同調回路には、ローカル信号の漏れ、入力信号の漏れ、周波数変換された信号とで合成された信号になるので、オシロで見ると、単一周波数の振幅なんて目視で測ることが出来ません。そこで、例によって、疎に巻いたリンクコイル端をＩＦスペアナのハイインピーダンス入力か、ハイインピーダンスプローブで測定することになります。まずはミクサーを単一周波数のアンプとみなして、その出力信号振幅のオシロ表示と、リンクコイルの出力をハイインピーダンス測定した値を測定します。その相対関係を把握しておけば、周波数変換器として使った場合のスペクトラム波形から、オシロでは直接測れない同調回路端に周波数変換された出力信号の振幅が決定できます。各種真空管の周波数変換動作では、出力に現れる周波数変換された信号振幅を揃えておいて、その時に生じるＩＭ３を測って、差異をみることにしました。

とその前に回路図を修正します。アンプの回路を少し変えて、カソードインジェクションにしています。

ミクサー回路

で、IM測定の結果は以下の通りです。

６SJ７のIMD特性

入力信号は７MHｚ帯　出力は３．４MHｚ





６SK７のIMD特性

入力信号は７MHｚ帯　出力は３．４MHｚ





６AC７のIMD特性

入力信号は７MHｚ帯　出力は３．４MHｚ





６AG７のIMD特性

入力信号は７MHｚ帯　出力は３．４MHｚ

各種真空管のミクサー動作時のデータ

　上記は、入力がまず５０Ωで測定したスペクトラム図とまとめの表です。低Ｇｍ管グループ（６ＳＪ７，６ＳＫ７）では電圧ゲインが適度に得られることが解ります。その時のＩＩＰ３は２０ｄＢｍを超えてきますので、これは、まぁ真空管としてはいい値じゃないかと思えてきます。

　ただ、ハイＧｍ管（６ＡＣ７，６ＡＧ７）だと、この様相は一転してゲイン過多＆ＩＩＰ３が低いという、ミクサーにとっては「苦痛」にもろ見舞われてしまいます。これは、電流をたくさん流したパワー管の６ＡＧ７であっても、この軛（くびき）から逃れることはできません。なので、無体にハイＧｍ（１００００μ?程度）のバルブは、ミクサーには適していないのじゃないかという推論が成り立ちます。しかし、これらのハイＧｍ管は、そもそもＴＶ受像機の高ゲインアンプ用なので、畑違いの用途で「不適格」と烙印を押されても、それは「言われなき中傷」なのかもしれませんが。

　さて、ここで、アンプの時と同じように、入力に同調トランスを入れて、実際の受信機の体裁にするとどうなるのか見ていきましょう。それを以下の表に示します。但し、実験は、まずローＧｍ管でやってみます。

６ＳＪ７ミクサーに入力同調回路をつけた場合

　アンプの時と同じように、入力トランスの電圧アップ効果が１６ｄＢ程度あるので、ＩＩＰ３は減少して１０ｄＢｍ以下に、また、ゲインはその分が加算されて、結構な値になってしまいます。しかし、まぁ、トップミクサー構成（ＲＦアンプ無し）であれば、なんとか使えるレベルでしょう。安いＤＢＭよりはちょっと悪いＩＩＰ３ですが、ダイオードＤＢＭと較べるのもアホらしいくらいの利得を得ることができます。これは、これでまぁいい感じと言えます。

　さて、これに対して、ハイＧｍ管に入力同調回路をつけると、どうなるでしょう？これも容易に想像できて、ＩＩＰ３は入力タンク回路のゲイン分だけ劣化して−１０ｄＢｍ以下となるはずです。これではリニアリティの高いと思われてる真空管のご利益が無いということになります。もっとも「電圧利得」に関してみれば、とんでもない値が得られるのですが、いずれにしても、使いにくいことおびただしいということになります。

　おまけに、具体的に測定していないのですが、もしこれが、グリッドインジェクションだと、カソードインジェクションに較べて利得はさらに増えるが、強い信号が入力された場合の動作が不安定になるとも言われ（←記憶に間違いが無ければ）、まぁ、そんなことを勘案すると、「グリッド（Ｇ１）インジェクションのハイＧｍ管をミクサーに用いた受信機なんて「人様に推奨できるような回路ではないな」と、個人的には考えています。あ、これ、ＧＴ管だから悪いんだなんて勘違いしないでください。ＭＴでも同じです。ＪＡ１ＡＣＢ難波田さんの言うごとく、ＧＴの方が、歪に関しては、ＭＴよりいい場合が多いですので。

　さて、ここまで提示してきたデータを見ると、真空管フロントエンド（但しここでは５極管を使った、アンバランスミクサーに限定）を考える時、

　と、しつこいですが、再掲しておくことにします。いずれも、普通に考えれば、（３）以外はあったりまえの事ではあるのですが、データをもとにすれば、少しは説得力が増すのかなぁ・・・と思って、実験をしてみた次第です。


　さて、ちょっとここで応用編を記してておきます。回路図では、ミクサーの負荷同調回路に「並列に」ＴＸのＩＦアンプの真空管の出力を接続している形になっています。これは、どんな影響があるでしょうか？具体的には真空管の負荷インピーダンス（Ｃｐｋも含む）が同調回路に並列に装荷されたことになります。えいやっとこの影響を測ってみましょう。もちろん、Ｃｐｋ分は同調回路のトリマーで補正を行ってはいますが、ＩＦ用真空管の負荷インピーダンスが、同調回路のＱを下げるためにミクサーゲインは低下するはずです。

負荷同調回路を２管で共有する場合のミクサー利得

　ミクサーとしての動作条件を変えず、６Ｄ６のＴＸ−ＩＦアンプをＲＸミクサーの負荷にに装荷した場合で、もちろん、６Ｄ６に「通電」すると、ミクサーゲインが２ｄＢほど劣化しますがＩＭ特性については殆ど変化がないようです。

　さて、この状態で、６Ｄ６のグリッドバイアスを深くかけて（−１００Ｖ位）、カットオフしてしまいましょう。すると、６Ｄ６が「切り離されて」同調回路の負荷が軽くなるために、６ＳＪ７のミクサー利得が復活します。ミクサー管の６ＪＳ７を単独で使った場合と殆ど同じ利得になります。従って、このように、負荷の同調回路を共通にして、互いにカットオフすることで、単独動作の場合と同じ状況で動作させることが可能になります。これは、ＧＴ・メタル・ＳＴ管のような大きな真空管を使う上で、大きなメリットになりますね。

　このような同調回路の「共用」は真空管トランシーバのＴＸとＲＸの間では、グリッド同調回路とプレート同調回路の共有、あるいは２管のプレート同調回路の共用で大いに用いられていました。今回はＸＦに切り替えＳＷを設けず、ＴＸとＲＸの信号経路を一方向に揃えたいために、このような確認もしてみたのです。

　というところで、ミクサー編を終わりにすることにします。まぁ、殆どのお話が識者には「当たり前」の話でしょうけど、真空管若輩者（私）にとっては、データを取ってみると、なかなか面白いことが解るなぁと、勝手に悦に入っています（笑）。

＜無線周波数帯真空管増幅器（笑）＞　【2015.12.3】

　ミクサーの記述を引っ込めたのは訳があります。以前の双三極管シングルバランスドミクサーの場合は、ハイインピーダンスな同調回路端の電圧といってもたかだか１Ｖｐ−ｐ以下だったので、ハイインピーダンスプローブの発生する歪を考えなくて良かったのですが、５極管ミクサーの場合、ゲイン、出力電圧が大きく、出力同調回路端でＩＭを見ると、これはプローブの特性で真の値がゆがめられていたようでした。まぁ、間抜けな話ではあるのですが、ハイインピーダンスプローブなんて言っても、真空管回路だと扱う電圧が大きいので無益なことが多く、いっそのこと真空管入力のプローブでも作ってやるか？なんて、過激なことも考えてしまいます（それでも多分ダメです：苦笑）。こんな基本的なことを失念していたとは、我ながら「焼き」が回ったということですね(苦笑）。

　今回、この反省に基づいて、真空管の場合のＩＭ測定の基本的考え方を整理しておきたいと思っています。まずは、基本に立ち返って、単純な増幅器を例にとりましょう。

　下図は、それを検証する回路図と測定系統図です。

ＲＦ　ＡＭＰ回路




実装図

ST管も測定することを考えて、試験回路を実装した。
説明はこの章後半にあり。
ミクサー回路を流用して（カソードインジェクション廃止）アンプ化している。

　まずは、ＩＭを測定するための道具立てについて、考えて見ます。

　真空管の場合、入出力ともにハイインピーダンスになるので、普通の５０Ω入力のスペアナではＩＭを測ることができません。何らかの工夫に頼ることになります。

　まず、入力は同調回路を廃止し、５０Ωで信号を終端し、この両端電圧をＧ１に供給します。同調回路+リンクコイルで整合してもいいのですが、より正確に電圧測定が可能となるように、「まずは」抵抗終端にしました。また、出力側は同調回路の両端電圧をオシロの１０：１プローブで測る（もちろん、プローブの入力容量は同調回路に影響を与えるので、補正を実施）のではなく、リンクコイルを巻いて、その負荷が極小になるように配意しました。以下、その企みについて記述していきます。

　まず、入力を５０Ωで終端したのは、ＳＳＧの出力表示そのままの電力（あるいは、５０Ω受けのスペアナ表示の電力）がこの５０Ωに供給されるので、入力換算のインターセプトポイントを容易に推定できるためです。もともと「電力増幅系？」の半導体アンプでのＩＩＰ（入力インターセプトポイント）の概念を「電圧増幅系」の真空管アンプに適用するのは、少し無理があるのですが、回路の入力インピーダンスがｒｅａｌ５０Ωにみなせる領域では、半導体アンプと同じ基準でＩＭ量を比較することができるはずで、これは非常に便利です。すなわち、真空管アンプであっても、Ｘ（ｄＢｍ）の入力電力（に相当する電圧ですけど）時、出力側（ハイインピーダンス）には、相対値でＹ（ｄＢ）のＩＭ３が発生することを「測定できれば」、入力換算インターセプトポイント＝ＩＩＰ３（ｄＢｍ）はX+Y/２で規定できるはずです。

　さて、この出力側のＩＭ３を測るのは、「言うは易し行うは難し」です。同調回路の両端に発生する信号はスぺアナの５０Ωインプットには、極めて整合性が悪いです。そのため、ハイインピーダンスプローブを不用意に使うと、今度は、扱う素子が真空管ですから、ハイインピーダンスな負荷（同調回路）の両端電圧（回路図中A点）なんぞを直接測ると、小信号真空管と言えど１０Ｖに近い電圧が発生しますから、プローブが歪発生器に早変わりします。これではＩＭ測定なんざ「夢のまた夢」になっちまいます。（だんだん言葉が下品になりますね：笑）

　冒頭、そんな陥穽にはまり込んでしまったＰＷＺですが、気を取り直して、再チャレンジです。入力電力は分かるので、その時にハイインピーダンス負荷に生じるＩＭ３成分とツートーン信号の片割れとの電力比というか正確には電圧比のほうが的確でしょうが、ともかくその相対値がわかればいいわけです。アンプならば、ＩＭの出方が単純ですから、入力ツートーン信号の片割れの電力に、出力のＩＭ３の相対値Ｚ（ｄＢ）の１/２を加えてやれば、めでたく入力換算インターセプトポイントＩＩＰ３（ｄＢｍ）が求まります。

　真空管機の場合、この回路以降はハイインピーダンスで結合されているのが常でしょうけど、どの段であってもその「ＩＭ３の主信号に対する相対値」を求められれば、ＩＩＰ３の値は特定できます。問題はその方法なのです。

　もったいぶるわけではありませんが、ここがノウハウでありまして、簡単に公開してしまうことは無いと思いつつも、こんなところでケチっても、誰も得をしないので、これから真空管を弄る人が続くために特別に公開しましょう（って何を偉そうに！大笑）。　　ＬＡＯさん、必見ですよ・・・・と手招きしている（これも笑）。

　実は簡単なんです。非常に「疎」な結合のリンクコイルを巻いてやって、この電圧（回路図中B点）をハイインピーダンスプローブかスペアナのハイインピーダンス入力につなげれば、Ｔｈｅ　ＥＮＤです。スペアナのハイインピーダンス入力は古（いにしえ）のＩＦ帯スペアナ（ＴＲ４１７１，ＨＰ３５８８/９とか）には必ずついていますので、この場合はプローブは不要になります。この時、リンクコイルは負荷がハイインピーダンスな同調回路のＱを下げるような「重いもの」にならないように、また、スペアナのハイインピーダンスレンジ（ＨＰ３５８８は表示レンジが固定されている）に収まる範囲内で、「極力少なく巻く」のが「ノウハウ」です。このあたりは、真空管回路によって異なりますので、カットアンドトライをしてください。要するに、ＩＭ３の相対値さえ測れればいいので、絶対レベルは真面目に考えなくていいというところが「ミソ」なのです。

　この様にすることで、半導体回路と同様にＩＩＰ３でＲＸフロントエンドのリニアリティを比較することが可能になります。どうですか、すごいことでしょう！（お前しかそう思ってないよ、と言われそうですが）。

　ここまでお膳立てしておいて、実際に、測定してみることにしましょう。まずは、ミクサーでいじっていたメタル管（シャープカットオフ）とハムフェアで買ったＧＴ管（リモートカットオフ）を単純なアンプとして動作させます。

　結果を以下に示します。これらはピンコンパチなので、カソード抵抗の調整だけで、差し替えて特性を取得することが出来ます。

６SJ７のＩＭ3特性





６AC７のＩＭ3特性





６SK７のＩＭ3特性



メタル管の特性　（出力レベルは８Vｐ−ｐ時）

　一応、利得を大きく犠牲にしない範囲でＩＭの出にくい動作点を選んだつもりですが、これ、けっこうブロードで、ピンポイントの最適点があるわけではありませんでした。なので、カソード抵抗もこの値で決め打ち！というわけでは無いことをご了解ください。

　結果をみると、ハイＧｍ管のゲインが大きいですが、出力振幅レベルを一定にしたときのＩＭ３の相対値はほとんど似たようなもので、例えば２-トーンで８Ｖｐ−ｐを出力した場合、ＩＭ３の相対値は−４５ｄＢ内外でした。こうなると、入力換算のＩＩＰ３はゲインが大きいほど不利になって、６ＡＣ７が最低となってしまいます。当たり前と言えばあたりまえで、出力の歪量が同じなら、ゲインの大きい分だけ、入力として許容できる信号レベルも小さくなってしまうという結果になります。

　一般的に真空管は供給電圧が半導体の２０〜３０倍になるので、ハンドリングできる入力（電圧）も同じような傾向だろうと勘違いしてしまいますが、真空管のＡクラス電圧増幅器ではＶｐの１/２にも及ぶ出力振幅をハンドリングできません。なので入力換算のＩＩＰ３は「意外と」いうほどに小さいのです。ちなみに６ＳＪ７の出力信号振幅が８Ｖｐ―ｐでＩＭ３が−４５ｄＢ時（決して良好な歪率ではありません・・電圧でみると歪率０．５％です）の入力電圧はなんと２-トーンで２５０ｍＶ（ｐ−ｐ）になっちまいます。５０Ω端では−１０ｄＢｍ×２内外です。このあとミクサーを測定しますが、これを見ると、如何に真空管のＲＦアンプが有害であるかを示すことになろうかと思います。だって、ミクサーに前置したＲＦアンプの利得の分だけＩＩＰ３は劣化するからです。


　さて、ちょっと趣をかえて、どうせやるなら、ＳＴ管も遊んでしまえ！と思って、昔仕入れていたタマタマを引っ張り出してきました。なんと中古の６Ｄ６が一本、新品の６Ｄ６が４本、新品に近い６Ｃ６が一本ありました。こいつも使ってやらねば（いや・・試して・・かな）可哀想です。

６Ｄ６達の外観





６C６と６SK７

先に使った６SK７ですがお姿はここに登場です

　さて、これは試すといってもどこに使いましょうか？まぁ、順当なところで、６Ｄ６をＲＸ−ＩＦでＡＧＣアンプ、ＴＸ−ＩＦでＡＬＣアンプといったところでしょう。６Ｃ６は・・・マイクアンプにでも使いますか（笑）？？　しかし、ガタイがでかいなぁ。これは空間利用率が極めて非効率です。で、まずは６Ｄ６をＴＸ−ＩＦのＡＬＣアンプに使うと想定して、測定回路を組んだというのが冒頭の写真です。　なんとマンハッタンよろしく垂直構造物が追加になっています。実は、このトップグリッドの球を使うには少し配置の工夫がいるのです。延々とグリッド系配線を実際はシャーシ下まで引き込むのは、何ぼＧｍの低い球でも気持ちが悪いです。なので、実際も、このトップグリッドの位置に、ＤｉのＳＢＭを組んで、垂直構造物に張り付けてしまえ！という計略を考えました。これなら、トップグリッドの構造を逆手に取ってうまく配置できます。実際のケーシング時も、この構造が可能で、この機器は前後左右をアルミ板で囲った構造のケースを使いますから（ＨＰのどこかにそれっぽいも機器がありますね）。

　で、まずは、今までと同じように入力は５０Ω終端して、ハイインピーダンス負荷のＩＭ３を測ってみましょう。やり方はメタル/ＧＴの時と同じです。結果は以下の通りです。

６C６のＩＭ3特性





６D６のＩＭ3特性

たくさんの６D６がありますが、みな同じような特性なので一本で済ませます

ST管の特性　（出力レベルは８Vｐ−ｐ時）

　これがその結果です。なんだか、メタル/ＧＴ管よりｇｍが低い分だけ利得も低いけど、同じ出力電圧における発生ＩＭ量はあまり変化がなさそうです。ということは、リニアリティに関しては、ＳＴとＧＴではそんなに大きな差はないということなのですね。これは意外でした。ＳＴ管なんて、歪のことなんか考えて作られてないだろうから、極悪の結果が待っていると思っていましたから。そうなると、もっと古い５６とかナスのバリμ４極管（３５とか２３５とか）なんかも手をつけて見たくなりますが、いかんせん、肝心のブツがありません。でも、なにかの機会にＪＩＴさんにナスを借りて測定してみたくなりましたよ（笑）。ＪＩＴさん、見てますかぁ(笑)？？

　さて、結果をみると、利得が必要なＲＸ−ＩＦはともかく、ＴＸ−ＩＦにはＳＴ管も使えそうですね。次回はＲＸミクサーの特性取得に返る前に、アンプ入力に昇圧の同調回路を付けた時のＩＩＰ３の劣化とかリモートカットオフ管を絞った（−Ｖｇｓを与えて）時の利得変化時のＩＭ特性とか見てみたくなりました。なんだか、どんどん深みにはまっていきそうですが、ここまで来ると、もう、やるっきゃないという心境になっています(笑)。

　参考までに、如何に実験とはいえ、５０Ω入力の真空管回路じゃ、実際の入力同調回路付の回路の特性が類推のできない方々にとっては不親切だろうということで、実際の回路に近くなるように、入力電圧のステップアップ同調回路を組んでみましょう。問題は、入力側のリンクコイルですが、これは５０Ωに整合させるために、わざわざ、ＶＮＡ２．６を引っ張り出して、Ｓ１１を測ってみます。ブツとその測定結果を以下に示します。

入力同調回路





入力同調回路の特性

　同調回路側には真空管のＧ１に接続されますので、事実上、インピーダンスは∞と見ていいです。なので、特に同調回路の負荷を付けずにＳ１１のインピーダンスを測ったのが上図です。。

　結果はリンクの巻き数が２ｔでインピーダンスはリアル｜Ｚ｜が４７Ω、イメージ｜Ｚ｜がほぼ０Ωと、５０Ω系によく整合できることが解ります。ここまで確認したうえで、６Ｄ６（ＳＴ管）の入力回路に接続し、特性を測ってみます。結果を以下の表に示します。

ST管の入力タンク回路挿入時の特性　（出力レベルは８Vｐ−ｐ時）

　結果をみると、当たり前な形になっています。入力電圧は１７ｄＢくらいステップアップされて、Ｇ１に入力されるのでしょう。アンテナ入力（５０Ω）から見て、６Ｄ６の負荷同調回路の両端に発生する電圧の利得は４５ｄＢにもなります。如何に入力トランスのゲインが大きいかわかりますね。

　と喜んでいてはいけません。この入力のステップアップの結果、ＩＩＰ３はその利得分だけ低下して、−５ｄＢｍ近辺になってしまいます。これはどうしたことでしょう？真空管回路のリニアリティはいいから、ＩＦフィルタ前に何段ものミクサーやアンプを噛ましていい？なんて都市伝説がありますが、これは眉唾に考えておいたほうがいいと思います。ＩＩＰ３が−５ｄＢｍなんてのは、２ｓＫ２４１でも楽に実現できるのじゃないでしょうか？

　要するに、真空管だから大きな電圧を与えてもいいよ！は都市伝説にすぎないということなのです。ＳＴ管じゃなくてＭＴ管なら違うだろ！なんていう人がいるかもしれませんが、入力にステップアップの同調回路をつけてしまえば、ＭＴ管でもメタル/ＳＴ管と同じ結果が待っています。

　事実、ＪＡ１ＡＣＢ難波田ＯＭが書いた「アマチュア無線の新技術」で、ＴＸのプリドライバ〜ドライバの歪を測ったデータがありますが、ＭＴの６ＢＡ６はメタルの同等管である６ＳＧ７に遠く及ばないので、ＭＴ管は新しいだけで、特性についてはは「MTはもっと勉強しなきゃいかん！」のだと断罪していた（下図参照）ほどですから（大笑）。

「アマチュア無線の新技術」から抜粋

　これはＲＦアンプとしての動作ですが、実は、ミクサーの動作も見てみて、また新たな都市伝説を発見してしまいました。これは禁じ手の高ｇｍのミクサーについてです。上記の結果をよく吟味すれば、容易に類推できるのですが、何事も「過ぎたるは及ばざるがごとし」という諺を如実に示す結果を得ました。これは面白いですから、次回のミクサー編を楽しみに待っていてください。