パワーアンプの実験


RD15HVF1


  【2010.5.8】

 最近、無線機のパワーアンプに適した安価なTRが枯渇していました。2SC1971なんて一時期、某店では3500円なんて値段がつき、中国製の1971なんて「得体の知れない」TRが出回る始末です。世の中デフレなのに、こんな価格の小パワーTRを買ってる人が存在するとはとても思えないのですが・・・・・

 と嘆いていても仕方ありません。ついこの前、はるか昔に製造中止の2SK408/409の騒ぎでは、ご親切な方々に支えられ、なんとかスペアは用意できましたが、怖くて、新たな機器への採用には至らないでしょう。VN66AFDも30個くらいありますが、ちょっと小ぶりなのと50MHzで利得が下がるのが、すこし残念です。謎TRは小ぶりすぎて、(プリ)ドライバーというかんじでしょうか?こいつも95個あるのですが、まぁ、必要に応じてNFBアンプとかに使っていくのでしょう。要するに、供給に不安がない小パワー(10Wくらい)のTRがあればと常々思っていました。

 昨年あたりから、三菱がFETのラインアップを揃えて供給していたのは知っていましたが、まだ、実施例も少なく静観を決め込んでいました。しかし、けっこうあちこちで供給され、価格もリーズナブルになってきたので、思い切って10個ばかり購入してみました。ただ、使用例はここくらいしか見当たらず、実際にくみ上げるには二の足を踏んでいました。そんな時、ふと見たSDRのページで、このFETを使った具体的な例を見つけたので、さっそく食いついてみました。

 これはPPで10W相当のアプリケーションで、ちょうどいい事例です。素子は12V系なので10W出すには、Idが2Aくらい流れるのはちょっと好きくないのですが、まぁ、この際、贅沢は言っていられません。

 

 
 これは、実は、このPAをばらしたあとに残った生基板に組みなおしたものです。オリジナルは2SC1972のPPで軽く10Wは出ていたように思います。なんかの拍子にC1972がご昇天めされて、一本のみ残っていたのですが、リカバル元気が出ずに放置プレイになっていたものです。だって、1972なんて某店で2500円もして、(昇天時はたまたま市場に無かったのですが・・・)また、こかしたら面倒だ・・・と思っていました。しかし、この基板、ひどく使いまわした跡があるものです。これに組みなおした回路は以下のとおりです。


 見ればすぐに分かるとおり、オリジナル回路をほぼ踏襲しています。NFB抵抗に関しては、オリジナルには記載が無かったのですが、利得との兼ね合いで300Ωにしていますが、ここは、歪との関係でいじくる余地はあります。バイアスに関しては、マッチドペアが入手できないことを考えて、独立しているようですね。まぁ、パワーがでさえすりゃいいよ というのなら、ここは一括してバイアス供給も可能かもしれません。入力トランスは4:1 出力トランスは1:4のインピーダンス比になっています。出力トランスの構造は以下のとおりです。



#43材のメガネコアと銅パイプの加工の様子
銅パイプは0.1mmのりん青銅板をまるめて半田付けしてある.
これがプライマリー巻き線になる
.





プライマリ巻き線をメガネコアに挿入した様子
右側にタップをつけてセンタータップとする.





セカンダリ巻き線を胴パイプの中に通して出来上がり
テフロンコートの配線材が余っていたので利用してみた.


 このトランスは10W程度の出力ではやりすぎかもしれませんが、プライマリーは薄い銅版から銅パイプを作って連結し、#43材のめがねコア(秋葉の斉藤電気で購入)に通せるように加工してあります。これで、電源はロード側のセンタータップと言う構造になります。その中にテフロン被服の0.6Φ線を2t巻いています。ここまでする必要はないかも知れないのですが、この構造はハイパワーのアンプには良く使われるので、予習と思ってやってみました。

 さて、とりあえず動かしてみます。はじめての素子なので慎重になっています。まずは、F特性から。これは1Wくらいの出力時の特性です。利得はNFBをかけているので50MHzでは15dB、HF帯は16dBといったところです。VN66AFDよりは高利得なかんじです。-3dB点は65MHzで、けっこう伸びているなぁというのが感想です。



F特性図

  さて、下図はお決まりのIMD特性です。バイアス関係ですが、マッチドペアではないので個別に調整できるため、ゲート電圧を低いほうから交互に少しづつ上げていって、ひずみの最小点を探します。周波数の低いほうからやってみたのですが、2〜3Vの間に最適点があるようです。そのときのアイドリング電流は0.6〜0.8Aですので、Aクラスに近い領域だと思われます。以下は34dBm×2の出力時のIMD特性です。6dBアップで10Wになるところです。スペアナ入力に40dBのアッテネータを挿入しています。 この状態では電流は1〜1.2A流れます。効率は42〜35%となり、ABクラスというよりAクラスよりになりました。これで、アイドル電流を節約しはじめると、IMDは急激に増加します。据え置きで使うのであれば、こんな電流もOKでしょうが、移動向けにはIMDを犠牲にして、消費電力を抑えないといけないでしょう。

  



3.5MHz時
ΔIM3=
-47dB
ΔF=20kHz





14MHz時
ΔIM3=
-49.9dB
ΔF=20kHz




21MHz時
ΔIM3=
-44dB
ΔF=20kHz

 低い周波数のHF帯域では、ほとんどひずみらしい歪みがでません。これが、28MHz〜50MHzになるにつれて、歪みが増加して、50MHzでは-30dBを切っちまうか?というレベルになります。素子は十分にF特性が伸びているはずですが、NFB回路(どうもこのコンデンサが影響アリとの情報も!)か出力トランスのコア材質かが影響しているのかもしれません。このあたりは少し時間をかけてカットアンドトライしてみる必要がありそうですが、とりあえずここでは中間結果をアップしておくことにいたします。(すぐに解決するとiいいのですが・・・・・)


<備考> 【2010.6.12】

 その後、トロ活を読み直してみると、コンベンショナルトランスタイプのF特がp65(初版)にありまして、それを見ると、うーん、50MHzはこの構成じゃ絶対不可能じゃぁ。。と思っています。まぁ、高μで高い周波数まで使えるメガネコア(おまけにパワーがかけられる)があれば、いいのでしょうが、それは、運がよければ入手できるかもしれない・・・・・てなところでしょう。

 ということで、1対4のFT50#61で作った伝送線路トランスとフロートバラン(出力側の定番ですね)で実験してみましたが、各バンド(3.5〜50MHz)でIMDは-30〜-35dB(NFBあり)でした。これをみると、まぁ普通に使うなら文句も出ないでしょうが、「あたりまえ」の特性ですので特に追求することは止めにしようと思っています。

 要は、「普通のPA」を作るなら、1対4の伝送線路トランス+フロートバランで、ちょっとIMDにこだわるなら、↑のようなやり方(ただしHFのみ)がいいのじゃないでしょうか?

<各種トロイダルコアと50MHz特性> 【2010.9.4】  以下↓赤字で修正をいれました【20109.11】

 この項目もかなり長く引きずっています。50MHz帯の特性があまりよくないので、カットアンドトライを続けていましたが、ちょっと行き詰っていました。FETの特性を引き出すための出力トランスを見つけたいという気持ちがあります。HF〜50MHzまでの広帯域でしっかり動作するのものが作れるのかどうか。。。。興味があるのですが、簡単にはできません。実は、高電圧タイプのVN66AFDとか2SK408/409等はすでに実験していますが、HF-50MHzまでそこそこの特性を1対4の伝送線路トランス+フロートバラン(#61材)で実現できているのですが、どうも低電圧タイプのFETではうまくいかないのです。

 突然ですが、コアが影響ありそうだということで、すこし集めて特性を取ってみることにしました。発端はLAOさんに「正体不明のコア」をハムフェアでお会いしたときに戴いたことです。この帰りに秋葉でTDK(トミタではありませんでした)のコアも入手して、いろいろいじってみることにしました。結論からいうと、LAOさんからQSYいただいた「謎コア」でコンベンショナルトランスを作ると、意外や意外、特性が出たので、「これってコアのせい?」と特性を見てみたというのが正直なところです。



上図はそれらのコアです。多くの記事が#61でつくる伝送線路トランスで50MHzはなんとか動作させているという感じでしょうか。今回、これと謎コア(UKコアとします)とTDK(トミタではありませんでした)のコアを見てみました。



トランスモードの特性
CF:50MHz Span:100MHz

 まずは、コンベンショナルトランスモードです。測定のための結線は

        TG out ------------  ------------- Speana IN
                      | |
                       | |
          E    ------------  ------------- E
                      1t 1t

 こんな感じで、コアに1tずつ巻いてトランスを作り伝送特性を見ています。UKコアは#43材よりも遥かに低い周波数まで伝送できるので、μがかなり大きいのではないかと推定できます。50MHzではかなり損失が大きく、#43でIM特性が出なかったトランスよりはるかにロッシーです。TDK(トミタではありませんでした)のコアは材質がわからないのですが、#61(μs=125)よりμsが低そうです(70らしい)。6B2がμs=40近辺らしいので、もしかしたらこの材質なのかもしれません。#43と#61はμsどおりの特性だろうと思います。




チョークモードの特性
CF:50MHz Span:100MHz

 ではということで、伝送線路を作るときに参考になるチョークモードで損失特性を見ておきます。測定のための結線は

        TG out ---------  DUT ----------- Speana IN
                           5t
               
          E    --------------------------- E

 です。UKコアは3MHz付近に損失最大点がありこれより低い周波数ではLとして働いているようですが、それ以上の周波数ではjωLなる誘導性リアクタンスではないようなオカシナ動作になっています。その他のコアは周波数に対応してリアクタンスが増減するる「L」の動作が見て取れます。これから判るように、どうも、謎コアはC成分があるようですね。これはVNAでないとわからないので、また別の機会にみてみることにします。(うーん、分布容量で共振しているのか?)

 いずれにしても、特性が出たので、このコアを見てみましたが、上記のような特性が判っただけで、「ではどんなコアを選べばいいのか?」という答えにはたどり着いていません。




謎コアトランスの実装

 上図は謎コアを使ったコンベンショナルタイプのトランスの実装状況です。トランスの作り方はこれと同じでやっぱり1対4のインイーダンス比になっています。たかだか10Wのアンプには不釣合いな巻き線ですが、ここまでやる必要はないと思います。コアも4つで十分じゃないかと思います。この状態で特性を取ってみたのが下の図です。34dBm×2の出力でΔIM3が-40dB以下になりました。このときのFETのアイドリング電流は250mA 34dBm×2の出力時のIdは1.2A(Vd=12V)ですから効率は約35%でした。スペクトラムを見ると、Aクラスに特有な高次の歪みが減ってるわけではないので、動作はABクラスで、コアで損失が出てるのだと思います。そのせいか、結構コアが発熱します。言い忘れましたが、これはNFBはかけていません。動作はかなり安定なので(出力側でロスっているせいか?)、NFBをかければ少しは歪みも下がる可能性があります。




50MHzでのIMD3特性

 なんだか釈然としないのですが、Tomitaの6B2コア(下図参照)も同じようにいじってみましたが、ここまでの特性は得られませんでした。また、低いHF帯の特性はあまり良くなくて、これも釈然としない結果になりました。本機は50MHz専用ということになるかもしれません。低電圧大電流型のFETは、なかなか広いF範囲でリニアリティをあげるのはしんどいなぁ(←腕が悪いと言ってる!)。




tomita 6B2コアによるコンベンショナルトランス

 なお、興味本位で、DC重畳時のトランス特性の変化を見てみました。上記のトランスモードの時に1次側にDCを重畳(もちろん測定系はCでアイソレート)したときの特性変化です。謎コアはDC重畳時にはかなり損失が増えるようです。これに比べ、μの比較的大きな#43材はこの謎コアの1/3程度の損失変化、#61やTDK(トミタではありませんでした)のコアはまったく損失特性が変化しないように見えました。さて。。。。。



謎コアのトランスモード(DC重畳時の特性変化)
上から重畳DC電流は0A、0.9A、1.3A、2Aの順

 

RD16HHF1

【2010.10.31】

 ずいぶんと更新をサボっていました。途中、ハイパワー(といってのたがだか200W)をやろうとしたのですが、やってる最中にドライバーたるアップコンバージョン機のファイナルを派手にすっ飛ばすなど、まだまだ、ハイパワー素子に手をつけたら、これも派手に飛ばすような気がして、すこし落ち着いて勉強をすることにしました。

 というのも、どうもリニアの入力整合回路が曲者で、50MHzでCissの比較的大きなFETをドライブしようとすると、コーナー周波数をあげるために、大きな変換比の伝送線路トランスを使いたくなります。しかし、巻き方がまずかったのか、リターンロスが取れなくて、VSWRが極度に悪くなっていたのだと推定しました。こんな状態で、パワーアンプとしては比較的華奢なVN66AFDなんか10Wをフルにスイングしたら、あっけなく昇天しちまったというのが、事の顛末です。

 それで、こんな、回路の状態も把握しないで、ハイパワー回路を動かすのは、群盲ゾウをなでる状態で、虎の子のFETをいくつ飛ばすか判りません。で、もっと楽な回路で勉強しなおそうということになったのです。まずは、コアについて、特性を見始めました。

 以前に、なんだか判らない測定をしていたのですが、すこしコアが集まってきたので、1対4のインピーダンス比のコンベンショナルトランスをチェックしはじめました。コア材としては謎コア(LAOさんから紹介)、#43、#61、TDKのμs=70のもの、トミタ6B2(μs=40?)その他、リニアアンプ基板ということで戴いた、2枚のジャンク基板についていた出力用大コア2個、入力用中型コア2個、等々です。まぁ、リターンロスを見ると、それこそ、千差万別でした。ただ、そのどれもが、50MHzではうまくやったたとしても10dB程度のリターンロスでした。



あるコアのC補償時RL変化特性

5dB/div CF:50MHz Span:100MHz 

 これは、そのコアのうち、戴いたリニア基板の出力側コアの例です。12.5Ωのインピーダンスがちゃんと50Ωに変換されているか見ているということになります。材質はどうも#61に近いような気がしています。これは結構いい特性のもので、補正用Cが無くてもRLが50MHzで約10dB(VSWR=2くらい)とれています。これを100PFで補正すると、ほぼRL=16dBということで、VSWR=1.4くらいまで下がります。50MHzでは、これ以下にはできませんでした。ただ、これだと、3.5MHzではRL<10dBなのでかなり苦しくなると想定されます。



Power AMP コアの様子

 これは、実は#61材を使って、謎コアのフレームに装填しなおしたトランスです。テフロン線をダブルで巻いています。おっとぉ、紹介が遅れました。FETはRD16HHF1です。これは、やまもとさんがLAOさんのところで有益なデータをUPしていただきましたので、私も追試と思って買いました。これ、改めて規格表を見ると、すげー石ですね。Vdss=50V、Pdは54Wもあって、Ciss=40pFくらいなので、すごくドライブしやすそうです。なんだか、↑の写真はFocusが51pFとトランスに合ってしまっていて、FETがぼけていますがご愛嬌ということで。(一眼取り出して、Fを32くらいに絞ってパンフォーカスにすればいいのかな?)



各種コアのコンベンショナルトランスの様子
右からTDK、6B2 #43メガネコア

 それ以外にも上図でTDKコア、トミタ6B2コア、#43メガネコアと試すのでコンベンショナルトランスを巻いてみました。#43はシングル巻きですが、他はテフロン線の並行ダブル巻きです。これに補正用Cを抱きかかえています。そのRLが以下の特性です。




各種コアのコンベンショナルトランスのC補償時RL変化特性

5dB/div CF:50MHz Span:100MHz 


 予想通り、μsの順に低域が延びています。#43なら、かなり低い周波数まで生きているようです。50MHzでのRLは10dB+αというところで、動作させるには限界のポイントだと思います。いずれも、C補正しています。補正しないと6B2なんて50MHzでのRL=5dBとかそこらでした。いずれにしても、帯に短したすきに長しというところで、HF〜50MHzまでRL>20dBなんてFBな特性が期待できません。



Power AMP 回路

 冒頭のアンプの回路を示します。入力トランスはFB801-#43ですが、これで、C補正をすると、50MHzでもRLが15dBを超えるので、電力消費の少ないところでは#43材も「使える」コアです。一応、まだ、NFBは掛けていません。VCCは12Vとあるのは間違いで18Vを掛けています。



3次IM特性


CF:50MHz Spsn:200kHz

 まずは、50MHzのIMDです34dBm×2の特性で、殆ど歪みらしい歪みはでません。ベースカレントは350mA、34dBm×2の出力時は1.2Aですから効率は23%と恐ろしく低能率です。バックオフが大きく、10WPEPはまだ最大出力よりずいぶん小さいので、効率が悪い領域なのでしょう。ただ、コアもけっこう発熱しています。これをVdd=25VにするとPEP=30Wは楽勝ででます。このときのIMD3は30dBは取れますので、このアンプは30Wアンプとして十分機能することがわかりました。ただ、思ったとおり、3.5MHzでは出力が「出るだけ」でIMDはよくありません。コンベンショナルトランスの場合、帯域が狭いので、出力が出るのと、IMDの特性は別物と考えたほうが良さそうです。

<50Wアンプの実験> 【2010.11.28】

 さて、RD16HHF1の基本的な特性がわかってきたところで、すこし、最終形にむけてのトレーニングをしておきたいと思います。最終形とは、200WPEPまで行きたいのですが、そのあたりの出力がだせるFETを実装したまんま、コアとかいじっていると、なにかの拍子に一気にすっ飛ばしそうなので、@380円と安くて、いくら飛ばしても(心理的)ダメージの少ないこの石に犠牲になってもらおうと考えているからです(笑)。とはいっても、一本54WものPdですから、たとえば4パラプッシュなんてのができれば、Pdだけなら合計400W以上で、楽勝で200W出力は出ると思いますが、そこには、いろいろな制約がありそうなことが、実験したり文献を参照しているとわかってきました。

 と言っていても始まらないので、まずは、コアあそびで、特性を見ていくことにします。とっかかりは、まずは50MHzで特性のでるものとしてみていくことにしました。トランスは伝送線路型とコンベンショナル型に分かれますが、メーカー機器は全てがコンベンショナル型なので、なにか理由があるのか探ってみたかったのと、もともと今回25V系でパワーを出そうとすると1:N(N=3〜4)のトランスが要るのですが、プッシュプルの場合、コンベンショナル型のほうが作りやすいかな?との先入観があってのことです。

 ↓の写真は検討したトランスたちです。いろいろ試行錯誤したあとの結果なので、その経緯は話し出すと長いので省略しますが、けっこうノウハウを得ることができました。ここでは使えそうな形を示すことのみにとどめたいと思っています。



各コアを用いたコンベンショナルトランス

 左から、トミタ6B2コアを用いた1:4のトランス2個で、これはコアを4個用いたほうが200Wの出力用(50MHz専用か)、2個のほうは100Wクラスの出力用(同じく50MHz専用)かあるいは、200W機の入力用として考えたものです。その隣、まんなか右は#43材のスリーブコアを瞬間接着剤で固定したHF帯ローバンド向け中出力(〜30Wくらい?)の出力か、あるいはHF〜50MHzの200W機の入力用と考えています。インピーダンス比は1対4です。一番右はMRF448ppの基板をあるかたから戴いたのですが、それについていた出力側コアで、1対4のものです。なお、巻き線は、シロいのは錫めっきテフロン被覆より線、透明なのは銀メッキテフロン被覆の単線で、いずれも秋葉の有名なオヤイデ電気で購入しました。これは、全部1対4ですが、本当は1対9が欲しいので、このトランスもラインアップさせておきます。TDKのK6Aのコアを8個用いて錫めっきテフロン皮膜より線をダブルで3回巻いています。いずれも、穴のなかは0.1〜0.2mmのりん青銅板を加工してスリーブを作っています。やり方はここと同じです。



各トランスのRL特性

 上図は、それらの特性を一気に示しておきます。まず、6B2シリーズですが、C補正とすることで、特定のポイントでRLが急激に下がる、「共振」点のようなものが観測されます。この図では50MHzにぴったりあわせてみましたが、この状態で素子の特性が一番良好になるのかどうかは、これからの検証です。でも、まぁ、この特性なら、少なくても、アンプの入力側においては、ミスマッチで、ドライバーを飛ばすことはなさそうですし、出力側にあっては、SWR異常でPA素子をつぶすことも無いのでは?と思っています。#43はまぁ、参考ですが、大きなコアを使って、小電力のところに使えば、結構広帯域な特性が得られます。このことは、200W機の入力トランスとしても有望なのじゃないかと考えています。最後のTDKのK6Aのトランスですが、これだけが1対9です。50/9Ωを変換させて、RLを見ています。この大きさになると、低域ものびて、RLが10dBの点は5MHzくらいまで来ています。少し、線路長を工夫すれば、HF〜50MHzもいけるかもしれません。実は、このトランスは1対4で巻いてみて、RL特性がよかったので、1対9に巻きなおしたものです。1対9になると、大きくRLは劣化して、こんな感じで10dB取るのがやっとという状況になります。最後に、この写真の一番右のトランスの特性は実は、ここに示してあります。参考までに。



50MHz帯50Wアンプ

 というかんじにトランスが出来てきたので、一気にアンプをくみ上げたのが上図です。最初はパラレルプッシュプルで動かしていましたが、その後2個追加して3パラプッシュプルになっています。50W機としては、パラプッシュで十分過ぎるくらい十分で、3パラにする必要はまったくありません。入力トランスは1対4で、これと同じ構成のFT50-#61×6です。まぁ、このトランスは、低いほうは伸びていませんが、50MHzだと、RL=18dBくらいです。FETの上には0.1mm厚のりん青銅板で入力基板と出力基板のアースパターンを構成し、同時にFETをシールドしたつもりになっていますが、効果のほどは不明です(笑)。出力トランスとFETの結線がちょっと不安なのですが極太のテフロン皮膜より線なので、一個のFETあたり1A以下なので、容量的には問題ないでしょうが、高周波的なバランスは、ちょっと心配です。



50MHz帯50Wアンプの回路図

 回路図は上記のとおりです。入力は4対1のステップダウン、出力は1対9のステップアップになっています。しつこいですが、50Wアンプなら、パラプッシュで十分です。外観図にしても、回路図にしても、ちょっと大げさなトランスを使っているのは、次のステップの検証用と思っているからで、単に50W出すだけならずーっと小さなものでOKだと思います。まだ、NFBは掛けていませんが、実際回路はすごく安定で、非常に使いやすい石だという印象です。電源電圧を低く守って、無理をさせず、トランスの特性も事前にチェックしているので、いまのところRD16HHF1は一本も飛ばしていません。この石、Cissが45pFですから、4パラでも200pFにならず、大変ドライブしやすいのですが、Vdssを100〜120Vで三菱さんが作ってくれたら、1対4の楽なトランスが使えて本当にアマチュア向きなのですが、そんな手前勝手な話は需要がなければダメですかねぇ(笑)。




50MHz帯50WアンプのIMD特性

 これは、PEP=50W時のIM特性です。41dBm×2の出力のとき、−38dBですから、まぁまぁというところでしょう。NFBを掛ければ、少しは改善される可能性も残しています。もっとチューニングをすれば追い込めるかもしれませんが、今回の目的が「トランスの特性を知る」ということを第一義に考えていますので、この辺で次のステップに進みたいと思います。この50Wアンプと以前の10Wアンプについては、一応、使い道を考えてありますので、作って無駄になったわけではありません。

 50Wアンプの最後にクローズアップ写真↓を掲げておきます。



50MHz帯50Wアンプのクローズアップ


<100Wと思ったが・・・> 【2010.12.11】

 実はしつこく50Wならパラプッシュで十分と言ってきたのは訳があります。もしかすると、出力トランスで1対16のインピーダンス比ができれば、100Wも可能なはずだから、こんなちっぽけな回路で、おまけに310円×6=1860円で100Wだったら、18.6円/Wと、結構安いユニットになるなぁ・・・とほくそえんでいたからです。ちなみに、某店の2SC1971シングルで-30dBのIMDだと、まぁせいぜい出力は2Wでしょうから、1750円/Wです。なんと100倍もの差があることになって、如何に馬鹿らしい値段かわかるというものですねぇ。これは冗談として、ま、とにかく100Wにトライしてみました。ここで、トランスはこれの左から2番目のトランスをほどいて、二次を4回巻き(1mmΦテフロンケーブル、ダブル巻き)にしたものです。マウントした様子を以下に示します。




100Wpepを狙ったコアの様子


 なんともまぁ、トミタ6B2×2個に4回まいてC補正したものですが、裸だと50MHz近辺のRLは-15dBくらい取れていますので、まぁ使えるのじゃないかと判断していました。いろいろな情報を調べると、トミタ6B2×4個で200WpepがOKらしいので、100Wならコア容量としてはその半分でいいのじゃないか?と安易に作ったものです。なんだか上の50W機より小さいですが大丈夫かなぁ・・・・。

 というわけで、最初の調整で100Wpepが出てIMD3は-38dBまで追い込んだのですが、どうも一過性で、温度変動とともに素子の特性ばらつきが出るのか、現在は70WpepでIMD3=−36dBという状況から変化しません。この状況でさらに今度は、アップコンバージョン機でドライブすると、100Wpepは出ますが、IMD3は-30dBに届くかどうかという状況になります。まぁ、これでも使えることは使えると思います。(IMD特性はくどいので、ここでは省略します。)

さて、この機器はどんな形にまとめようか・・・・・・・(続く)


<広帯域アンプ> 【2010.12.26】

 コアにはまってしまっていろいろチェックをしているうちに、小電力であれば、HF〜50MHzのコアができることがわかりました。ということで、このあとリニアを作るときのドライバーアンプを兼ねて作ってみることにしました。また、うまくいけば、アップコンバージョン機のファイナルを換装するかもしれないと思って始めました。

 ↓は作ったアンプの外観です。作り方は今までと同じ方法で、RD16HHF1を二本使っています。でも、なんだか、コアの大きさが尋常じゃなさそうなのがよくわかります。





小出力ドライバーアンプ

実はこのアンプのオリジナル写真を喪失してしまっています。
「Original Trans」と示したトランスが↓の回路図に対応します。
このユニットはTRX-305用PAに転用しました。



 回路図は↓のようです。4対1で受けて、1対4で出力側を整合しています。実は、このレベルのFETの場合、入力側は1対1で十分で、入力容量が極小(45pF)なので、整合は楽です。そのほうがゲインが取れていいと思います。今回は、いろいろ、トランスを換装するのを目的にしていますので、4対1で統一してみました。その影響で利得は11dB程度です(1対1なら6dBアップ)。






小出力ドライバーアンプ回路図

 バイアス回路を少し変えていて、いままでのシリーズ給電からパラレル給電にしました。入力インピーダンスが低くなってるので、入力トランスをCで交流的に接地するより、直接接地したほうが良かろうと考えたためです。



入力トランスRL特性

 これは入力トランスの単体時RL特性です。例の#43材の平型メガネコアです。本稿の一番初めにRH15HVF1の出力側に使っていたヤツです。これを6.25Ω×2で受けて、400pFのC補正をしたケースです。Cの補正方法によってはHFまで、あるいはHF〜50MHzまでにまともに整合することができそうです。



出力トランスRL特性@

 上図は同じく#43材大型メガネコアの特性です。この図の右から2番目のものです。すこし、RLが悪くなっていますが、十分使えそうです。当初はこれを出力側に使おうかと思っていましたが、やはり、電流を流すと低域で歪み特性が劣化するようなので、ここでは一応、遠慮することにしました。




出力トランスRL特性A


 それに変わって、採用したのが、この写真の一番右側のヤツです。なんとMRF448×2のリニア基板(頂き物)の出力側についていたものですが、100Wクラスのコア容量としてはちょいと小さいなと思っていたので、「何に使おうか?」と考え込んでいたものです。まずは、ここで活躍していただくことにしましたが、どこかにQSYされる可能性は極めて高いです(笑)。



動作時入力RL&伝送特性

 これは、動作時の特性です。入力RLと伝送特性(F特性)です。通電状態で、入力RLを測ると、FETの入力容量(45PF×2)が装荷されるので、ディップが50MHz近辺に出ています。これは400pFのTCでも周波数変化させることが出来ます。伝送特性では70MHzくらいまでは伸びていることが判りますが、これは大電力特性ではないので、フルにスイングすると、特性が変わるかもしれません。

 以下、50、14、3.5MHzのIMD特性を示しておきます。一応、-40dB近辺を確保できるようにバイアスを選んであります。25V0.8Aで出力が34dBm×2なので効率は25%ということで、だいぶバックオフを取ってある点です。まだまだ、出力は伸びていって一般にいうところの25Wアンプとして使える特性です。



IM3@50MHz




IM3@14MHz




IM3@3.5MHz


 RD16HHF1については大変楽しませてもらいました。次はもっと大きな出力にチャレンジです。