Driver/Final




 以前の8バンドトランシーバは2SK408/409が入手できたので、パラレルプッシュプルで50Wを実現しました。しかし、この石は製造中止後かなりの時間がたっており、レアもので入手が困難です。個人的にはストックがありますが、8バンドTRX用に取っておくため、新たに使用するのは勇気が要ります。トランジスタもいいのでしょうが、IMD特性を考えるとFETのほうが使いやすいため、ここは、私の作品のあちこちで使っているVN66AFDをPAに利用することにしました。もっとも、この石も国内では入手できませんが、まだ、海外からなら安く買い入れができます。私はUKの販売店で40個ばかりまとめて入手しました。ドレイン損失Pdが15Wと小さいのでシングルプッシュプルで10-15W程度が限界です。また、若干高いVd(24V以上)が必要になります。

さて、この石をPAに使うと、ミクサー後のバンドパスアンプの出力(-5dBm程度を想定)から、35dB程度のゲインを持つドライブ段が必要になります。これは、50MHzまでの帯域を1段でカバーするのは無理なので、プリドライブ、ドライブ段の2段アンプ構成とします。さて、その石ですが、通常は1W出力には2SC1970,その前段には2SC1973や2SC2053クラスの石を用いるのが普通でしょう。しかし、この構成だと、丁度ぴったりのレベルダイヤになるため、IMDがあまりよくありません。2SC1970クラスで1W時−20dBくらいでしょう。これでは、終段がひずむ前にドライバでIMD劣化が起こります。

そこで、今回は贅沢とも言える構成にしてみました。ドライバーにパワーと利得の取れる2SC1971のNFB付き、プリドライバーも2SC1426のNFBアンプというラインアップです。この構成でドライバー出力1W時に−40dB以下のIMD特性が実現できます。終段がひずみはじめるまでは(あたりまえですが)ドライバーで大きくひずむことは有りません。トータルで利得も35dBat50MHz程度実現できます。下図(真中)に1W時のIMD特性を示します。

このあとは、VN66AFDのファイナルです。V−MOSはあまり効率がよくないのですが、たまたま、手元に潤沢にあるという理由で選択したので、IMDに関してはあまり自信がありませんでした。以下の構成で、10W時−34dBの特性を実現しています。下図の右のスペクトラムを参照ください。自作広帯域アンプとしては、平均的なIMD特性でしょう。本当はファイナルもNFBをかけたかったのですが、そうすると、50MHz帯で利得が足りなくなりそうなので止めにしておきました。(この点は2SK408/409のほうが使いやすそうです)

 本当は、このように、一段一段を分離して作るのは効率が悪いのですが、一方、動作を確実に把握できますので、いろいろ勉強になることは確かです。(いかにもアマチュア的ですが)


送信系回路図
上図の指定無きCは0.02μF50V  但し、Final回路の出力側は0.02μFパラを2個シリーズにしています。


      
各段の2トーン入力時出力スペクトラム
左:2SC1426出力(8dBm)
中:2SC1426−2SC1971出力(30dBm)
右:2SC1426-2SC1971-VN66AFDpp出力(40dBm)

周波数:50MHz帯   レベルは-5dBmを2SC1426に入れている。VN66AFDの出力は10W時
2SC1971のアイドリング時Icは100mA VN66AFDの同Idは300mA近辺に設定



 プリドライバー/ドライバー(左)とファイナル段(右)
左に2SC1426と2SC1971のモジュール、右はVN66AFDのPPモジュールです。
当初はVN66×4(パラプッシュプル)でやろうと思っていましたが、どうも50MHzで
利得が取れない(8-9dBくらいになってしまう)ので、シングルPPに変えました。
4個のVN66AFDうち、2個は使っていません。


<Pre-Driverの変更>  【2005.4.24】

 3月から4月にかけて、ぱったりと半田ごての動きが止まってしまっていましたが、やっと、すこしずつ動かそうという気になってきました。このページは、なんと3年前に書いたところなので、我ながら気の長い工作をやってるなぁと感心するやらあきれるやら・・・・

 ところで、また上記のユニットをいじってるうちに、プリドライバーの余力が少ないことに気がつきました。周波数によっては歪みの発生が大きいところもあったため、もったいないのですが、プリドライバーとしては破格の大きさのC1970を持ってきてしまいました。



2SC1426の代わりに2SC1970を無理やり実装したドライバーユニッ


 C1426を除いて、C1970を無理してつけたいのですが、P板の穴がないため、C1970をヒートシンクに付けられません。C1971のドライバー回路をばらすのも忍びなく、なんと、部品を実装したままで、カッターでP板をきざんで折ってしまいました。それで、ご覧のようにめでたくC1970がプリドライバーの位置に収まっています。回路はまったくドライバーと同じです。ただ、ドライバーのNFB抵抗を200Ωにして、少し深くNFBをかけてみました。




2SC1970(Pre)+2SC1971(Drv)の周波数特性
CF:50MHz SPAN:100MHz

 上図はF特性です。トータルで35dB程度を狙っています。下側の直線は、DUTがスルー時のTG信号レベルです。ゲインは20-50MHzでちょっと膨らんで、50MHzから上はどんどん下がります。しかし、3.5-21MHz近辺と50MHzで、35+/-1.5dB程度に収まってるのでまあ、よしとします。これで、NFBがないと、3.5MHzでは52dB以上、50MHzで38dBと、とんでもないレベル偏差になります。いずれにしても、バンド切り替え時に、どこかのステージでゲイン補正をするのですが、レベル偏差が少なく、歪みも少ないと期待される、NFB付のほうがいいと思います。



PEP1W時のIMD特性
CF:50MHz SPAN:200kHz キャリア2−toneは20kHzセパレーション
(ATT使用)


 さすがに大馬力のトランジスタを軽く使ってるので、1Wpep時、2ト−ン信号のうちシングルトーンから-45dB、PEPからなら51dBという、良好なIMD特性になりました。まあ、1971は1Wで使うには、なんとももったいないのですが、大きな石を軽く使うほうが、IMDは良好な感じがします。しかし、レベルダイヤグラムは、歪みのことを考慮に入れるなら、2トーンのPEPに対して歪みが○●dBの時の入出力特性で考えていったほうがいいのかもしれません。