以前から、ＤＢＭをいじっていて、高出力タイプと通常タイプの差が気になっていました。また、最近ではＳＤ8901やＮＦＢアンプのＩＭを取得していたので、これらを同じ条件下で特性を取ってみたくなりました。

　まず、測定系ですが、下記に示すように、ＳＳＧを３台用いています。２台のＭＧ645Ｂは出力のＡGＣアンプのアイソレーションが良好なのか、通常のＨＢをつないだだけで、70ｄＢ近くのＩＭ３特性が得られます。これで実験をすることにします。

ＩＭ3の測定系

　ところで、以前にＮＦＢアンプを組んでいるときにＩＭ３成分を測っていて、気になることがありました。下の図のようにある領域ではＩＭ成分の傾きが1：3を超えて、1：4-5くらいになってしまうところがあるということです。これは素子によっても領域が異なり、なんとも気持ちの悪いものです。ただし、ＩＭ比が50ｄＢ以上取れている領域ではほとんど1：3になっているようです。そこで、今回は、ＩＭ比が50ｄＢ取れている入力レベルに25ｄＢアップした点を入力ＩＰ３（ｄＢｍ）とすることにします。1：1の基本波成分と1：3のＩＭ成分の交点がＩＭ3ですから、このような簡便法が図から理解できると思います。

ＩＭと基本波の関係図

　さて、使ったＤＢＭは以下のとおりです。ＳＤ8901ＣＹ/ＨＤ、ミニサーキットＳＲＡ-1、ＳＲＡ-1Ｈ，Ｒ＆ＫのＭ1です。このうち、ミニサーキットのＳＲＡ-1は標準のＬｏが7ｄＢｍタイプ、ＳＲＡ-1Ｈが高出力のＬｏ＝17ｄＢｍのものです。また、Ｍ１も通常タイプです。

ＳＤ8901ＣＹです。
（何とか特性が出て欲しい）



　　左：ＳＲＡ-1　　　　右：ＳＲＡ-1Ｈ

　上記の測定系で測ったポイントはＤＢＭ出力のＩＭ比が-50ｄＢになる入力レベルです。ＤＵＴなしの測定系単独のＩＭは70ｄＢ程度取れているので、なんとか-50ｄＢのＩＭ比は測定することができます。下図は-50ｄＢのＩＭレベルの測定例です。

ＩＮ：15ＭＨｚ帯の100ｋＨｚ離れの２波
Ｌｏ＝25.7ＭＨｚ、ＩＦ＝10.7ＭＨｚで測定

　下表が測定結果です。とはいっても予想されたとおりの結果でした。相変わらずＳＤ8901ＨＤはダントツの特性で、他の追随を許しません。ＤＢＭのうち、高出力タイプ（リングダイオードを２組持っているタイプです）はＬｏを20ｄＢｍとすると、かなりの特性が得られますが、それでもカタログどおりの25ｄＢｍ近辺です。通常タイプとの差は7-8ｄＢになるようです。一方、通常タイプに20ｄＢｍもローカルを「食わす」とかえって特性が劣化します。ＳＤ8901ＣＹはＬｏを20ｄＢｍ程度にすると、高出力ＤＢＭと同等になりますが、トランスが３個も外付けで要るるので、これなら、高出力ＤＢＭを使ったほうがよさそうです。なお、利得はそれぞれ-7ｄＢ程度で大きく外れるものはありませんでした。

　
　さて、ＳＤ8901ＣＹの特性向上を画策して、ＩＦ側にdiplexerを入れてみました。ＤＢＭの利用例としては、あまりポピュラーではないのですが、昔から、ＤＢＭを扱った「ものの本」には必ずといっていいほど解説があります。ＩＦサイドはＩＦ周波数に対しては５０オーム（Ｉフィルタのインピーダンス）に整合し、それ以外のローカルやイメージ周波数でもインピーダンスが５０オームになっていないとＩＭ特性が劣化すると説かれています。一般には３ｄＢパッドでの整合でお茶を濁しているようですが、今回、ＱＳＴの１９９３年２月号に載っていた回路で遊んでみました。

　下記の回路は直列共振と並列共振をうまく利用した回路で、ＩＦ帯域に生じるＩＦ信号、イメージ、ローカルの漏れのすべてに対してインピーダンスマッチングが取れます。並列共振でＩＦ周波数では５０オーム（Ｒ３/Ｒ４）を分離して、直列共振で信号をスルーにします。その他の周波数では並列共振回路がスルーになってＤＢＭ出力、ＩＦフィルタの入力のいずれも５０オームに整合できるようになっているようです。

ＤIＰＬＥＸＥＲ回路
Ｒ１は負荷（ＩＦフィルタ）、Ｒ２はＳＳＧの出力抵抗を表す。

　Ａ点のＦ特性は以下のような直列共振回路そのものです。並列共振回路のホット側がＤＢＭ、ＩＦフィルタから見て、ちゃんと接地に見えるのか知りたいのですが、シミュレータではかないませんでした。

ＤIＰＬＥＸＥＲの特性

　これを作ってみました。下図のような簡単な回路です。トリマーで共振周波数が可変できます。

　さて、これを使って、ＩＭ3の特性の大幅改善が図れるか？？？？と思いきや、下のとおりで、ほとんど裸の特性と変化はありません。Ｄｕｐのせいではないとすると、ＳＤ8901ＣＹの特性改善に残された手段は、ローカル入力を矩形波でドライブすることくらいしか無く、だんだんと選択肢が限られてきた感じがします・・・・・・・・・・・・。

【ＳＤ８９０１ＣＹ最後の悪あがき】　<2002.9.23>

　どうも、上記の結果では、ＳＤ8901ＣＹをあきらめるのには納得がいきません。最後の悪あがきをやって見ます。方法はＱＳＴの原典回路をそのまま複製することです。これでだめならあきらめもつきます。ということで、回路と実装の様子を以下に示します。

　しかし、結果はあまり芳しくありませんでした。ＩＭＤ＝-50ｄＢを得る入力が-3ｄＢｍと、入力換算のＩＰ3は22ｄＢｍで一般の高出力ＤＢＭとなんら変わりません。ということで、これ以上の深追いはやめることにします。

　ただし、この結果を見て、「我こそは」と思われる方はメール（ｔｏｐ　ｐａｇｅからどうぞ）をください。先着５名さまに限り、3個無償提供させていただきます。条件としては、入力ＩＰ3が33ｄＢｍを超える使い方を発見したら、ＪＲ１ＰＷＺまでご連絡いただくことです。ＳＤ8901ＣＹのテクニカルノートも差し上げます。発見できなければ、何も無しです！でも、遊んだ様子は教えてくださいね。もし、できたら御礼に追加で５個差し上げます。ふるってご応募ください。結果は本ＨＰで報告いたします。

原典はＱＳＴ　1993-2月　　　ＬＯ回路を矩形波でドライブする。




左：ＳＤ8901ＣＹ　右：74ＨＣ74のＬｏ　ＤＲＩＶＥ




ＳＤ8901のＩＭ＝-50ｄＢ

　
　＜2002.9.27＞

　ＨＰの威力はたいしたものだと思います。上記のようにギブアップ寸前で、ここをご覧の皆様に「お助け」を求めたら、翌日には解決してしまいました。ＳＤ8901ＨＤはサブストレートがＣＡＮに接続されていて、これはアースするようにＱＳＴ1993ＦＥＢにあったので、これが先入観としてこびりついていたのが失敗でした。ＳＤ8901ＣＹは各素子のサブストレートが分離されており、この処理が規格表からはあまり明確ではないようです。マイナス電圧を掛けるように見えますが、言い訳になりますが、8901ＨＤでアースしていて良好な特性だったのが頭にこびりついていて、同じようにやっていました。こういった隘路に入り込んだときは一歩はなれた識者のアドバイスはきわめて貴重です。Ｙさまには重ねて御礼申し上げます。

　しかしgatenなoyajiはあまり規格表も読んでいなかったと反省しきりです。その点、やっぱり、「エンジニア」の方は私のような職人とちがって、冷静だなーーーと感心しています。

　では、とりあえずの特性を以下に示します。入力：11ｄＢｍ×2、損失：-7ｄＢ　でＩＭ3＝-50ｄＢですので、ＩＰ3＝36ｄＢｍということになります。サブストレートのピン2,4,6,9,11,13を連接してバイパス1000ｐＦをかまして�@開放�A-5Ｖ程度のバイアスを印加のいずれの場合もＩＰ3は変化ありませんでした。したがってどっちでもいいような気がしますが、開放してると外乱を受けるでしょうから、-5Ｖくらいを印加したほうがいいと思います。

　さて、このページも重たくなってきましたので、別のページを起こして、ＳＤ8901を骨までしゃぶるシリーズをはじめたいと思います。回路やデータはそちらで記載いたします。

ＳＤ8901ＣＹのＩＭ特性（条件は上に記載）
ＲＦ：18ＭＨｚ帯　ＬＯ：22ＭＨｚ（動作は11ＭＨｚ）　ＩＦ：７ＭＨｚ帯

　　　　　＜2002.8.3＞


　悪い移り気が出てきて、また趣向を変えて実験を始めました。ＨＪ１９９４年１１,１２月の「受信機最適設計法とキーコンポーネント」（その筋では有名な記事です）に載っていたトランジスタシングルバランスドミクサーを試しています。最初にこの記事を見たときには、電源電圧といい、負荷抵抗の高さといい、にわかに「低歪」とは信じがたく、高をくくって実験する気にならなかったのを覚えています。いわく「ＩＰ3＝33ｄＢｍなんて嘘だろ！」と。
　ところが、いろいろ実験していくうちに、そういえば、こんな回路もあったっけ、と思い出して軽いのりで作ってみたのが今回の結果です。

　回路は上記のとおりで、原回路と異なるのは、Ｖｃｃを18Ｖ、ＩＦの負荷抵抗を可変ＶＲにして歪の最適点を選べるようにしたこと、Ｌ1に小型のＲＦＣを使わず、ＦＢ801を使ったこと、ＲＦ入力のダブル巻き線をトリファイラコイルで代用したことです。ＶＲは１７０Ωくらい（負荷が５０Ω純抵抗の場合）で歪の最適点になりました。このときの特性として、損失：-7ｄＢ、ＩＭ3＝-50ｄＢを得る入力レベル：8ｄＢｍ、従って、ＩＰ3＝33ｄＢｍ（奇しくも原典に一致）、ＬＯ：20ｄＢｍでした。周波数関係は上記のＤＢＭの特性試験と同じです。おっと、動作電流は２本で80ｍＡ近辺です。

　出典の回路は負荷抵抗に1ｋΩ固定になっていますが、少なくともＣ1426で実験した限りでは、ＩＦ負荷が５０Ωではこんな高い抵抗値ではろくにＩＰ3は下がりません。原典には負荷インピーダンスの記述が無いので、わかりませんが、すぐ後にルーフィングフィルタ（ＭＣＦ）の数キロΩ（トランスでタップダウンなら数百Ω？）で受けるなら、原回路のままでいいのかもしれません。でも、その場合、ＩＰを測る方法がちょっと厄介なのと、私の場合、いずれにしてもＩＦは５０Ωで受ける気なので、すなおに５０Ω負荷で測定しました。

2ＳＣ1426ＰＰ　ＭＩＸＥＲ

　さて、上記のＤＢＭの実験からわかるとおり、ＳＤ8901ＨＤには及びませんが、かなり低歪であることは間違いなさそうです。もう少しいろいろいじって、特性向上を画策してみます。

＜2002.8.４＞


　2SC1426である程度の特性が得られたら、次は、これをＣ1251に置き換えてみます。たっぷり電流を流して、さらに低歪を目指します。回路はＣ1426と同等で、ＶＲは100Ω。また、エミッタ抵抗は２０Ω*2本とし、ＶＲを止めました。

C1251PP　Ｍｉｘｅｒ　の外観
右の穴はポストアンプ用？
（困った！こんな大きなＩＰ３のアンプが無い！）

　このような状態で得られた特性は以下のとおりです。とりあえずのレベルなので、各部のパラメータを詳細にチューニングしていけば、夢のＩＰ３＝40ｄＢｍも不可能ではないと考えられます。

入力：14ｄＢｍ（シングルトーン）×2の時の出力ＩＭ（＝-50ｄＢ）

　受信機のフロントエンドとして考えた場合、これ以上のパフォーマンスの回路は必要無いと思いますが、ＳＢＭというところが気になっています。送信側にも使えるかどうかはフィルタリングにかかってくるでしょう。

　原回路を良く眺めていると、この回路は非常に面白い動作をしていることに気がつきました。それは、ＲＦ/ＩＦの信号関係を見れば明らかで、一般のリングタイプのＤＢＭのように構成素子でＬｏ信号によってＲＦ-ＩＦパスをＯｎ/Ｏｆｆするタイプ（すなわち、ＲＦ信号が構成素子を通過する）と異なり、このＳＢＭはＴｒがＬｏ信号によりＯｎ/Ｏｆｆされるのですが、このＴｒにＲＦ信号は通らないように見えます。コイルのコールドエンドをアースか開放に制御していると考えると、厳密には信号は素子を通過しますが、コールドエンドというのが「ミソ」のような気がします。（間違っていたらご指摘ください。これ以上は、回路の専門家ではないので良くわかりません。）

＜2002.8.4＞

　先の２ＳＣ1251ＳＢＭの回路を見ていて、この動作は単なるスイッチなので、ＴｒよりはＦＥＴのほうが適しているのでは？と考えました。例のＶＮ66ＡＦＤを使ったらもっとすばらしいことになりはしないかと「夢想」したのです。もともとスイッチング用の石ですし、ＯＮ抵抗も少ないはずとあたりをつけました。回路は以下のとおりです。

ＶＮ-66ＡＦＤを使ったＳＢＭの回路

　えらくシンプルになってしまいましたが、gateのバランス用Ｒ、sourceの電流帰還用Ｒは不要のようです。特にsourceにＲを入れると利得が最大-10ｄＢを超えることができません。こんな回路でも特性は驚異的です。下記のごとく、入力が14ｄｂｍの時にＩＭ3は-65ｄＢです。これは入力換算ＩＰ3が46.5ｄＢｍにもなることを示しています。このときの損失は-7ｄＢ、アイソレーションはＬｏ-ＩＦ間が30ｄＢ、ＲＦ-ＩＦ間22ｄＢ、動作電流/電圧は180ｍＡ/15Ｖ、Ｌｏは20ｄＢｍでした。いやはや、とんでもないミクサーができたものです。実際に使うかどうかはともかく、もう、これ以上の低歪化は必要なさそうです。 　

ＶＮ-66ＡＦＤミクサーのＩＭ3（-65ｄＢ）

　まだまだ、さわりの段階ですが、いろいろなパラメータを最適化すれば、もしかするとさらに特性向上が図れるかもしれません。時間があったらトライしてみることにします。

ＶＮ-66ＡＦＤ*2ＭＩＸＥＲの様子
リレーや関係ないパーツがついています。２00ｍＡ近く流すので放熱器は必須です。

　【2006.8.11】

　7360の項でも書きましたが、ＪＨ２ＣＬＶさんにＳＤ8901ＣＹを提供したのに始まり、T様のご尽力の結果、ＳＤ8901ＨＤを再入手することができました。ＨＤタイプに関しては、静観していようと思ったのですが、ＣＬＶさんの製作スピードが驚異的で、結局、ＨＤに関しても特性測定をしてみることになりました。結果については、やはり、こちらを参照するのがスジでしょうが、私のＨＰにも記録を残しておこうと思ったので、ここに追加しています。

ＪＨ２ＣＬＶ製作のＳＤ8901ＨＤミクサー

　本来なら、箱の中身をＵＰするのは失礼にあたるのでしょうが、ご本家にもＵＰされているので、画像を小さくして掲載させていただきます。　さて、肝心の特性ですが、まずはＩＦ出力が455ｋＨｚの場合です。

ＩＦ＝455ｋＨｚの場合

ＩＮＰＵＴ＝14ＭＨｚ　+/-20ｋＨｚ　3ｄＢｍ
ＧＡＩＮ＝-5ｄＢ　　　　ＩＭ３＝-58ｄＢ　
ＩＩＰ３＝3+58/2＝32ｄＢｍ
ＬＯ＝14.455ＭＨｚ　23ｄＢｍ　ＰＩＮ４＝ｏｐｅｎ

　このようにちょっとＩＭ特性が伸びていません。最初にＣＬＶさんに送った8901ＣＹに比べて3次のＩＭが劣化しています。ただ、8901ＣＹの場合は、もしかすると、コアの特性等の要因で8901ＣＹの発生する３次ＩＭをキャンセルしている可能性があります。5次のＩＭのほうが大きく現れていることからも、このような推測も成り立つのではないでしょうか？ただし、これは推測であって確認できていません。コアや巻き線数をいろいろ替えて試しみる必要があるかもしれません。しかし、これでは収まらないので、ＩＦをアップしてコアの影響を除いてみることにしました。

ＩＦ＝3ＭＨｚの場合

ＩＮＰＵＴ＝14ＭＨｚ　+/-20ｋＨｚ　3ｄＢｍ
ＧＡＩＮ＝-5ｄＢ　　　　ＩＭ３＝(-74+(-76))/2=-75ｄＢ　
ＩＩＰ３＝3+75/2＝40.5ｄＢｍ
ＬＯ＝1１ＭＨｚ　25ｄＢｍ 　ＰＩＮ４＝ｏｐｅｎ

　ここに見られるように、ＩＩＰ３が40ｄＢｍ近辺であることが解りました。ただ、測定系の精度もこれありで、1-2ｄＢの誤差はあるのかもしれません。しかし、素子の持ってるポテンシャルはほぼ引き出せたのではないかと思っています。ここで注意しなければならないのは、ＬＯレベルが極めてクリチカルで、ピンポイントを外すと、すっとＩＭが劣化します。昔、ＳＤ8901ＨＤがのＩＩＰ３が36ｄＢｍしか取れてなかったのも、このあたりを見逃した可能性もあります。そこで、「私の」ＳＤ8901ＨＤでモジュールを組んでみようとは思いますが、なんせ時間が取れないので、ＣＬＶさんのミクサーを測定でき、いい特性が得られたことで満足したいと思います。