このパートでは、RX,TX、Local以外の部分について記述していくことにします。

＜TRX共有フィルタ、RX-RF　AMP　ブロック＞　【2012.6.30】

前回は、単同調トランスをVNAで測った特性をUPしてみました。ここではその結果を踏まえて、TRX共用フィルタブロックについて考えてみることにします。下図は、今回検討したモジュールです。TXについていえば、ダウンコンバージョンミクサーの出力を帯域制限するDWMさんフィルタのバンド毎の切り替え回路と、それに続くステップアップトランスでTXプリドライバーの６DC６にインターフェースする回路になります。

TRX　共用フィルタ＆RX　トップアンプの構成

　RXに関しては、アンテナから入力された信号を強力に帯域制限して、場合によっては小ゲインのアンプを追加することができるようにしています。このアンプはNorton　Ampで６-７ｄBの利得を持っています。前にも言い訳したとおり、これはあくまでオプションですから、これを半導体で作ったからといって、「真空管アップコンバージョン機」の「看板に偽り有り」と非難しないでください。少なくても主な信号系統は真空管でやっていますから（笑）。

TRX　共用フィルタ＆RX　トップアンプの配線の様子
なんだか文字がにじんでしまったのはどうしてだろう？？？

　上図はそのモジュールの外観です。BPFは３段のDWMさんフィルタで構成しています。以下に設計条件を示します。各バンドともに通過帯域幅を中心周波数の１/１０くらいに組んでみました。そうすると、だいたい損失が２ｄBくらいにはなりました。ただし、ここの直列共振回路のCはトリマーを使わないと、絶対に特性を追い込めません。トラッキングジェネレータ+スペアナが便利です。もしもVNAを使って、その表示が遅い場合は、特性を追い込むのにはいらいらします。実は、セラミックトリマーはあまりQが高くなさそうなので、本当は多用したくないのですが、特性追い込みのために背に腹は変えられません。

BPFの回路図

数　値　例

　上記はBPFの設計数値例です。LはトロイダルトランスのT37-6（１４/２１MHｚ）とT-37-2（３．５/７MHｚ）を使っています。共振用コンデンサですが、厳密にはC1=C3でC1とC2は同じ数値ではないのですが、TCで追い込む前提なので、ここでは同じ値のCとTCを使うとしています。また、C4とC5は（内）の数値が設計値なのですが、ここは主に直列共振回路の結合度を決めているのだろうと考えて、ちょっとラフな値に丸めています。この変更は共振周波数に少し影響を与えますが、TCの調整で特性を押さえ込むことができました。

　アンプは６ｄBに利得を設定したノートンアンプです。TRは謎TRではなくて、まだ在庫のある２SC1251を贅沢に使っています。IIP3はここではしつこいので挙げませんが、３９-４０ｄBmでした。まぁ普通の特性だと思ってください。この後のミクサーがそんなにIIP3が取れないので、このレベルで十分で、シャカリキにがんばっても意味がありません。

共用フィルタ（７MHｚ）の入力リターンロス、入力インピーダンス、伝送特性

　最近、VNAを引っ張り出すことが多かったので、ちょっと気になっていたS11を見てみました。出力側に１０ｄBの同軸ATTをかましているので、S21（ｄB)では１０ｄBだけ余分に損失があるように見えます。これは７MHｚの特性ですが、帯域内ではほぼ５０Ωに整合されています。殆どimage成分が見えないので、理想的です。相変わらず、周波数のちょっと高い領域にS11のぶっ飛んでいる部分がありますが、原因が良く分かりません。

　下の表は各バンドのS11｜Z｜を示しています。いずれの周波数でもまぁ整合していると言っても差し支えないと思います。

各バンドの入力インピーダンス

　以下の図はBPFの後にアンプ、１０ｄBATTをかまして、VNAで測った場合です。ちょっと利得上昇が少なく見えます。１０ｄBのATTを入れたのは、AMPを入れると、VNAの入力レベルオーバーになると思ってのことです。BPFの場合、後につながるインピーダンスの変化が入力側にどう見えるのかという興味で測ってみたものです。AMPの入力インピーダンスはここに示すように４５Ω近辺ですが、BPFの入力インピーダンスは６０Ω近辺に見えます。このあたりの若干の変化の因果関係については良く分かりませんが、まぁ、整合といえる範囲なので、これ以上は突っ込みません。

共用フィルタ+AMP（７MHｚ）の入力リターンロス、入力インピーダンス、伝送特性

　下の特性は、アンプ単体の広域のインピーダンス特性です。これを見ると、HFでは４５Ω近辺、５０MHｚでは４０Ωくらいになってることが分かります。ノートンアンプは５０Ωに整合できてる・・・という仮定でいままで使ってきましたが、下の図からほぼそれが正しいということがわかりました。また、ImageZ成分も殆どないことが分かりました。これは楽ですね。インピーダンスマッチングは回路いじりの基本中の基本ですが、今回、その基本がやっと分かったというかんじでしょうかね。

RX　アンプの入力リターンロス、入力インピーダンス特性

　さて、話変わって、送信側に戻りますが、ここでちょっとしたノウハウを残しておきます。下は共用BPFのあとに続くステップアップコイルからなる同調回路群です。リレーで５０Ω側を切り替えて、ここで評価した同調回路をシリーズ接続してしまっています。

プリドライバ（６DC６）の入力回路

　もともとは、５０MHｚのモノバンドトランシーバに付加するクリコン（死語ですねぇ・・・クリスタルコンバータの略です）に使用したのが最初ですが、けっこう便利だったので、また、使ってみました。これだと、バンド切り替えのためのスイッチ接点（リレー）を半減させることが出来ます。原理は簡単で、共振回路以外の並列共振回路のインピーダンスが共振点以外で低くなることを利用して、並列共振回路をシリーズにつなぐと、共振する信号が入ってきたときは（この場合は４共振）その信号が上図のA-B間に発生するという具合です。

４BANDシリーズ化同調回路の共振特性

　念のため、回路図のA-B間（Bはアースから外す）をTGとスペアナにつないで、共振の様子を見てみました。上図のように、周波数は３．５、７、１４、２１MHｚにしっかりディップが出ていて、A-B間が共振回路として動作していることが分かります。このくらいの周波数間隔があると、共振点の分離は容易ですね。もちろん、一次側はリレーがあるので、目的周波数以外の周波数の信号は現れません。要は共振回路のシリーズ化でバンドSWを無くそうというたくらみでした。

　最後に、TX　Down　Mixer端子から　TX　Pre　DRV端子までの信号レベルを測ってみました。TX　Down　Mixer端子は５０Ωドライブで、TX　Pre　DRV端子はハイインピーダンス受けです。各バンドともに電圧レベルで３〜３．数倍になるようにレベル調整をしてあります。

　以上で、共用フィルタ、アンプの回路をでかすことが出来ました。このモジュールは本体の中央部のシャーシ内に設置することになっていて、それにあわせて入出力のレイアウトを考えてあります。これで、殆どの回路モジュールが作りあがりました（UPはまだしていませんが）。さて、あと、作るものは何が残っているのかな？？