ＪＡ２ＮＫＤ無線工房（その１）

 久しぶりに秋葉原を散策。最近は、掘り出し物も、ジャンク袋も滅多に御目にかからなくなった。さびしい限りである。
それでも少しは目を引くものもある。というか、それを探すのである。

　今回は、写真のラインノイズフィルタ用コイルをGETしてみた。直系13mm厚さ7mm程度のフェライトと思われるコアにバイファイラ8回巻き。これだけであればどこにでもありそうであるが、このコイルは写真のように4pinの台座に載っており、しかもpinが2.54mmピッチで、4本のコイルが接続されている。直感的に伝送線路トランス等に活用できるのではないかと思うのは当然であろう。
　横着ものとしては、コイルを巻かなくてもよいし、基板への取り付けが容易なところが、大いに魅力である。サイズとしては、FT50を分厚くした感じである。うまく活用できれば10W程度の送信機の広帯域トランス等に使えそう。
　ということで取り敢えず周波数特性を調べてみた。1:4の伝送線路的トランスを相対して2個接続し、スペアナで見たのが次の写真である。2MHz～100MHz程度には十分な特性であった。HF～50MHzには十分いけそう。

　これで1個50円は、十分お得。こんなものでも手に入れれば、何となくうれしくなるのは私だけであろうか。

　後は、いつものところでAVR等を補充して散策終了でした。

FRG-7700修理

 　YAESUのレシーバーで1980年の発売。すでに30年以上前であり、1979年発売のTRIO（現KENWOOD）R-1000とともに人気のあったBCL受信機であった。
　回路は、ほぼ同じようなものであるが、FRG-7700が多少後発の為か若干機能が多い。
　音質ではやはりR=1000に軍配が上がるといわれているが、好みの問題であろう。
　

さて、この2機種であるが、故障も同じようなものが多い。
　　・    PLLのアンロック
　　・    バンドスイッチの接触不良
　　・    表示不良（左写真）
　　・    ハンダ不良による感度低下
が主な故障である。
　私が入手したものも、PLLが不安定、表示不良であった。PLLは、調整とハンダあげ直しで無事修理できたが、表示不良が厄介。
　表示回路は、FRG-7700、R-1000ともに沖電気のMSM5524RSというVFD（蛍光表示管）ｲﾝﾀｰﾌｪｰｽ内蔵で周波数カウンタ及び時計/タイマ機能が入った特殊なICである。当然のことだが、絶滅危惧種（絶滅種かも？）であり、色々探ってみたが入手できない。海外ではまだ在庫があるようだが、ミニマムオーダーが何万円もするようなところばかりである。当然中国からの購入はやばい。
　やむなくマイコンで自作することとした。とは言っても、私にはハードルが結構高い。

【MSM5524RSというIC】
　沖電気製　40PのLSIで以下の機能がある。同種でLED用（MSM5523）やMSM5524,MSM5525等のバリエーションがあったようだ。秋月でもかなり以前に5524だか5525だかが販売されていたと記憶している。
　　・    VFD5ﾃﾞｼﾞｯﾄ7seg表示
　　・    IF周波数シフト機能付き周波数カウンタ
　　・    時計機能（AM,PM12時間表示）
　　・    タイマ機能（ON/OFFタイマ、60minスリープタイマ）
当然であるが、時計機能があるため常時電源が入った状態で使用されていることが多い。
　また、VFDには30V近い電圧が常時かかっている。このためかLSI内部が故障し表示回路のドライバーが壊れやすいようだ。中にはクラックが入っているものもある。熱破壊したのではと想像できる。当時のCMOS製造プロセスも、現在と比べると劣っていたのであろう。なにせ30年前だから致し方ないところ。

【修理概要】
　今回修理の方法としてマイコンを使い周波数カウンタ回路のみとした。これは、私の技量の問題と使用するマイコンATmegaシリーズでは、ポート数などの問題からの制約である。
　全機能を目指すとすればカウンタとクロックで2個のATmegaを使う等の対応が必要となり、プログラムもかなり高度なものとなる。FPGA等が使えれば解決できるかもしれない。（私には無理） 

【回路考察】
　VFDは5桁でアノードコモン（接地）でカソード（ヒーター）に-30V弱が掛けられている。
　このVFDとマイコンとのｲﾝﾀｰﾌｪｰｽが必要である。ボルテージバッファのノンインバーティングタイプのものが必要である。古い機械でVFDを使用したものの回路を調べていたら東芝のTC-5066BPを使用したものがあり、データシートを見てみるとアプリケーションにVFDの使用例があった。内部はPチャンネルのMOSFETオープンドレインである。これは現在でも同様のものがあるが、たまたま名古屋の第2アメ横のT無線に在庫があったのでこのTC-5066BPを使用することとした。FRG-7700のﾃﾞｼﾞｯﾄ制御にはPNPトランジスタ（2SA733）が入っているので、これをはずす必要がある。
　周波数は、局発信号を合成し、74LS96で1/10されたものが供給される。具体的周波数として455KHｚ～30.455MHｚの1/10　45.5KHz～3.0455MHzとなっている。このため3MHz程度の周波数カウンタであれば良いことになる。
　基本的にはMSM5524をはずしたところから、必要な接続が可能な為ユニット式で構成できる。ただしMSM5524の電源は常時+5Vなのでスイッチで切れる+5Vからマイコン電源を供給する必要がある。

 【プログラム】
　ATmega48を使用した。言語はBASCOM-AVR。基準周波数は12.8MHｚのクリスタル。インターフェースを別なICで行う為、周波数カウンタと表示データのダイナミック制御をプログラムする。これに関しては、「JA2NKDブログその２」に掲載している「蛍光表示管を使用した周波数カウンタ」で基本プログラムは作ってあるので、これを流用している。ただし元は2個のマイコンで作っているが、今回は1個のマイコンでカウンタと表示を行うよう改造している。実際にはFRG-7700を修理する為の勉強として周波数カウ

ンタを作ってみたのだが。
　表示は100msecでKHｚ単位の表示（0MHz～30.000MHz）となっている。IFシフトはプログラム上で455KHz引いている。

【改造手順】
１）MSM5524RSをはずす。パタンをいためないように注意
２）20pinのソケットを2個取り付ける
３）Q52-Q56（2SA733x5個）をはずす
４）Q52-Q56のコレクタとMSM5524RSの対応ピンをジャンパで接続（図参照）
５）水晶32.768KHzをはずす（高さが邪魔な為）
６）マイコン用電源を74LS96の電源位置あたりから取り出す（図参照）
７）マイコンとｲﾝﾀｰﾌｪｰｽICを基板に組んで差し込む

　今回はユニバーサル基板で組んだので結構配線がぐちゃぐちゃとなってしまった。基板でも作れればいいのだが、回路的に両面基板となってしまう。どなたか作ってくれないかな？
　ほぼ同じ内容でR-1000にも使える。ｲﾝﾀｰﾌｪｰｽを変更すればFT-107,FT-901あたりのYAESUカスタムICにも対応できそうだ。レストアには少し貢献できそう。

【サービス】
　作成するのには少し技量が必要かもしれない。今の所専用基板対応は考えていませんが、ご要望が多ければ検討します。またAT-mega48は88,168等でもかまいません。

 
これで快適にBCL

やっとMRF255プシュプルの実験を始めた。入手してからどれぐらい経ったであろうか。

まったく亀さんの歩みである。

 　回路は、FT-920の回路を参考に手持ち部品で構成。

【入出力トランス】
　入出力トランス用コアは、CBリニアアンプについていたものを使用し、シングルアンプで良好であった耐熱同軸を使用したトランスとした。（写真参照)

【NFB】

　FT-920と同じで考えていたが、ぴったりのコンデンサーがなかったので、0.01uFのセラミックコンデンサーと50Ωとした。NFB用コイルはFT82-43に耐熱電線10tに抵抗のリード線1t。

【バイアス】

　半固定抵抗と固定抵抗のシリーズ接続で、安定化電源から８Vを供給。Idは各400mAとなるよう半固定抵抗を調整。

【動作】

　この回路で作りっぱなしのデータとして、3.5～21MHzにおいては、２W入力で100W以上となっている。28～50MHzにおいては50Wという結果であった。作りっぱなしとしては、まずまずの結果となった。

　なお、入力のマッチングは、SWR2～3以上で、さらに検討が必要。今のところ異常発振は無いようだ。

【今後】

　今後は入力トランスを再検討し、さらにマッチングするようにしていく予定。

　まあ、やっと実験用ユニットができた。完成はいつになるかな。 

　ということで、取りあえずのUPです。

無線機テスター（安藤電気AH-5411S）は時々ヤフオクにも出品されている。たまたま修理をする機会があったので、その内容を簡単に記載します。

　以前AH-5402の修理についてこのブログで掲載したが、それよりも後継機種だけに表示関係は液晶が中心となっている。基本的な測定項目はほぼ同じようだ。
 今回の不具合は、やはり信号が出力されないとのことであった。聞くところによると同様の故障が結構あるとのことだ。
　そこでまず、受信機測定モードにして、信号出力をスペアナで調べてみると信号がスキャン状態であった。これは明らかにPLLがアンロック状態である。そうなれば、PLLの基準信号なのか、分周回路なのか、VCOなのかを順番に調べていけば何とかなるであろうとあたりをつけたが、回路図も、ブロック図もないためどうなるか多少不安ではあった。

早速ケースをはずし内部をみるとAH-5402はブロック毎にユニットとなっていたが、AH-5411Sは信号発生器の部分が1つのアルミくりぬきのユニットとなっている。

順番に回路をチェック　基準信号は10MHzのVCXOから、1KHz,10KHz,100KHzなどを作りPLLに供給。このあたりは問題ないようである。PLLは多重PLLで構成されている。どこかのPLLブロックでアンロックしていると思われるので内部の信号経路を見ていく。

そのときLEDが１個点灯しているのに気づいた。（気づくのが遅い）たぶんアンロックのチェック信号だと気づく。最終段のPLL部分であった。ならばこの前段からの信号がおかしいのかなと調べてみたら、案の定前段のMMIC（高周波増幅用IC）の出力信号が弱い。入力側はOK。（AH-5402のときは、これがハイブリッドICであったが）ICにはA3などと書いてあるが、詳細は不明。とりあえず、同じような形状のミニサーキットのMAR-3にでも変えてみようかなと思い、このICをちょっと触ってみた。突然出力が出てきた。ありゃりゃ、接触不良かいな？半田付けをし直したら復活してしまった。

　あっけない幕切れであった。なのでPLLブロックや周波数構成等をメモるのを忘れてしまった。。もう返却してしまったし。残念。
　そこでおまけとしてこの無線機テスターで何ができるのか項目を挙げてみた。（取扱説明書から）

【送信系試験】
　・     送信電力、周波数測定
　・     送信機の変調ひずみ率測定
　・     送信機のS/N測定
　・     送信機の変調入力感度測定
　・     送信機のトーン信号周波数測定
　・     送信周波数差の測定
【受信系試験】
　・     受信機の復調出力レベル測定
　・     受信機の復調ひずみ率測定
　・     受信機のS/N測定
　・     受信機の12dB SINAD測定
　・     受信機の20dB NQS測定
　・     受信機の通過帯域幅測定
　・     受信機のスケルチ感度測定
　・     受信機のトーンの周波数偏移に対するスケルチ動作

 　業務無線用の測定器で業界の認定測定器と記載されている。昨今の無線機はデジタル化の並が押し寄せてきているので、この手の測定器もだんだん使われなくなっていると思う。当然測定器メーカーもこのような古い測定器の修理も終了している。ヤフオクではまだ、結構高い値段で出品されている。アマチュア無線としては50MHz～430MHzのFMトランシーバーの測定に便利だと思う。

MRF255 リニアアンプその３ 

　しばらく中断していたが、ゴールデンウィークの休みに再開。

前回50MHzに挑戦して、貴重なMRF255を3個も昇天させてしまった。

今回は、INPUT,OUTPUTのコイルを色々試してみた。

INPUT：

①    バイファイラ巻き　４：１（ポリウレタン線）

②    トリファイラ巻き　９：１（ポリウレタン線）

③    バイファイラ巻き　４：１（同軸ケーブル使用）

④    バイファイラ巻き2個　９：１（同軸ケーブル使用） 

OUTPUT：

①   伝送路的トランス　１：４(同軸使用)

②    伝送路的トランス2個　１：９（同軸使用）

③    コンベンショナルトランス　１：９(同軸使用)

④    コンベンショナルトランス　１：１６（同軸使用） 

以上をとっかえひっかえ実験。途中経過は面倒なので省略 

結果としては、3.5MHz～50MHzの広帯域には失敗。

成果としては、50MHzモノバンドリニア及び14MHz～28MHzのリニアとしては何とか形となった。

Fig1:50MHz用回路（回路図参照）

　INPUTコイルは耐熱同軸使用の9:1（写真参照）

　OUTPUTコイルはコンベンショナルトランス1:9（写真参照）コンデンサー330pF

　この組み合わせで、入力2W　出力60Wをマーク

入力には3dBのアッテネータがあるので、MRF255への直接入力は１Wとなる計算だ。入力SWRも1.3程度とGoodな値となった。OUTPUTコイルを1:16にすると20W程度となってしまう。 

Fig2:HF用回路（回路図参照）

　INPUTコイルは耐熱同軸使用の4:1

　OUTPUTコイルは、コンベンショナルトランス1:16

　この組み合わせで7MHz～28MHzで40-60W程度となった。

　コンベンショナルトランスの１次側に抱かせている補正用コンデンサーにより結構クリチカルに変化する。回路図の値でどうにか14-28MHzで50W前後となっている。ローバンドの場合は、もっと大きくする必要があろう。

最後にコンベンショナルトランスであるが、写真でもわかるように耐熱同軸を使用している。CBリニアなどのように耐熱線をくるくる巻いたものではない。前回掲載したFT-920のコイルと同様のつくりとした。同軸はたまたま入手した25Ω同軸を使用したが、50Ωでもいけると思う。ただし耐熱を使用すべきである。

　メガネコアはこれもヤフオクで入手したものであるが、一般的なアミドン61材、43材や6B2コア（秋葉原ラジオセンター３階　S社で入手）を使用したものでもOKだと思う。

機会があれば追実験をしてみる。 

　MRF255シングルとしては、モノバンド用50Wリニアとして使うのが無難と思う。

　なお、出力IMDは測定していない。出力スペクトラム（300MHzまで）を参考に掲載。

　本使用の場合はくれぐれもローパスフィルタ等をお忘れなく。 

　いよいよMRF255ｘ2リニアと進む予定。255も少し飽きてきた。無理して12V用FETを使わなくてもという気持ちもあるが、何せ安いからね。

　とりあえず基板を作成して50MHzリニアとして完成させる予定。

 いつになるやら。

　前回の狭帯域アンプに続き、MRF255を1個使用し広帯域リニアアンプを実験してみた。

　MRF255の入力インピーダンスはデータシートのSパラメータから判断すると6.5Ω(at54MHz)程度とかなり低いため、取りあえず4:1の準伝送路トランスで低下させ10Ω(1W)抵抗でターミネートし直流カットコンデンサー（0.0033uF2個ﾊﾟﾗ）を経由しゲートに接続。この時入力容量140pFなのでコーナー周波数は1/(2πCR)=113.68MHzと計算される。

ID=400mAになるようにボリュームを調整する。実験では直接安定化電源を接続し、実験を行った。

　出力回路は、50W出力と仮定するとRL=（VCC-Vsat）^2/2PO=(13.8-0.4)^2/2*50=1.79Ωとかなり低くなる。 電源電圧が低いから致し方ない。このため50Ωにするためにトランスで昇圧することになる。使用したトランスはCB無線用リニアのジャンク品を使用した。巻数比は1:4（インピーダンス比1：16）である。3.125Ω：50Ωとまだミスマッチである。逆算するとPO=28.7Wとなる。出力トランスには、周波数補正用にコンデンサーを付けている。またドレイン－アース間にも調整用に付けている。これらについてはトランスの特性によりCUT＆TRYで決める必要がある。製作例などを参考にTRYし、今回は470pFと180pFとなった。

　結果としては3.5MHz-28MHzまで１W入力で45W出力となった。（21MHzは少し下がる）

　目標として50MHzを目指し思考錯誤してみたが、FETを2個消耗する羽目となった。

　このトランスでは、無理と判断。CB用で得体が知れないこと、またコイルも結合が弱いのかも知れない。どちらにしてもミスマッチが原因と思われる。時として異常発振の可能性がある。試験を行う際には、かなり小さい信号（0dBm→10dbm→20dBm）と順に入力し、いくらか増幅していることを確認していき、最後に１W入力する等しないと、間違いなくFETが衝天する。電源もある程度電流制限していてもアッと言う間にダウン。このあたりはトランジスタより扱いにくい。狭帯域アンプの時は、特段問題が無かったのに。1個800円とはいえ痛い。

　今回の実験をまとめてみる。

１）    入力回路は、準伝送路トランスでも、メガネトランスでもHF帯においては、問題ない。50MHzにおいては、不明

２）    出力回路は、メガネトランスの場合HFでは問題ないが、50MHzでは要注意。結合を深めるために同軸等を使用するか、伝送路型トランスにすべきかもしれない。

３）    コンデンサーは、極力高周波特性、温度特性の良いものを使う。（ディップドマイカ、チップ等）

４）    調整には、極力小さい入力からスタートし、増幅作用を確認しながら実験を行う。増幅率が低い場合には決して大入力しない。間違いなく破壊される。

５）    ダミー抵抗等しっかりした負荷で実験を行う。間違ってもオープン状態で入力しないこと。

　今回リニアを製作するときの環境を構築する必要性を痛切に感じた。

エキサイターとしてトランシーバーと標準信号発生器（以下SG）を使用したが、トランシーバーでは1W出力に調整するのが手間である。所有しているSGでは+20dBm（0.01W）がMAX。できれば、0dBm～10W位のパワーSGがあると試験がスムーズである。またオーバーパワーのミスも少なくなる。

また、出力測定も結構難しい。アマチュア無線用パワー計は、結構いい加減である。バードのパワー計が入出力2台ほしくなる。（バードが言われるように正確ならば）

出力には高調波も含んでおり、正確な出力測定をするために目的周波数用のローパスフィルタを入れる必要がある。

出力を見るために方向性結合器とスペクトラムアナライザーをセットしておきたい。

今回の実験を踏まえ今後の計画としては、トランスを入手しやすいコアを使ってシングルアンプを完成させる。続いてプシュプル100Wを目指す。

　参考までにFT-920のファイナルの写真を載せておく。トランジスタリニアに比べると実にシンプルである。これを見てもFETが高周波アンプに適していることがわかる。問題は高性能のトランス製作が鍵となる。また、トランス巻き線も同軸がよさそう。入手しやすい部品を使用してこのあたりの実験を行ってみたいが、FETをかなり消耗しそうである。どなたか実験しませんか？

　A通商でRF用パワーFET（MRF255）が販売されていることは、既に巷のうわさとなっているので皆さんもご存知のことと思う。小生もご多分に漏れず入手。

このFETは12V用でメーカー製無線機にも採用されていた。FT-920、FT100、TS-570、IC-706等である。12Vで使えるパワーFETは少ない。従ってFT-920を除きモービル対応機に使用されているのは当然のことである。FT-920は、FT-1000のコストダウン機としてこのFETを使用したものであろう。

　どのくらいのパフォーマンスがあるのかとデータシートを眺めてみる。

　VDSS：36V　ID：22A　Outoput Power：55WattsPEP

　Power Gain 13dBMin(54Mhz)　Two-ToneIMD -25dBc　Ciss：140pF

確かに馬力のあるFETである。54MHzで13dB以上　1W入力で50W以上出力できる。トランジスタでは無理。送信機を作る場合に1段ステージを減らすことが出来る。気になることはIMDである。-25dBはちょっと寂しい。MRF150あたりと比べると10dB以上悪い。トランジスタ並みかな。12V用であることから致し方ないのかもしれない。無理をしてパワーを搾り出すことは禁物。出力には十分なフィルタを使用する必要がある。

とはいえ手軽に使える電圧であるメリットは大きい。

　用途としては、1個で50Wリニア（HF,50MHz）2個で100W（HF,50Mhz）となる。尚VDSSが低いのでAM運用は1個の場合10W程度まで、2個の場合で20W以下が無難。

取りあえず1個でデータシートを参考に50MHz狭帯域アンプで実験を行った。基板及びヒートシンクは、CBリニアジャンクの基板を使用（何度も実験に使っているため汚い。ご容赦）　入力、出力ともにLC同調となってる。エキサイターは、大昔のFMトランシーバーでLow出力2Wで行った。

　VDD13.8Vで簡単に70W位出力された。しかし自己発振をおこした。基板が有り合わせであり、片面であり少々無理があるのかもしれない。一応基板は1点アースでヒートシンクに落としているのだが。また出力コイルが結構熱くなったのでデータシートのコイルではなく、銀メッキ線で大きなものに変更した。

　自己発振が収まらないので少々トリマで同調点ピークをずらしている。（2W入力で50W出力）出力には７次バンドパスフィルタを付けている。高調波は問題ないレベルとなっている。

　発振はあったものの簡単に13dB以上でることは感激である。また製作途中結構ミスマッチなどあったが、このFETは結構丈夫であると言える。

　製作で困ったことがあった。マイカトリマ200pFとデータシートにあるが、入手困難。今回はジャンク箱をあさってどうにか150PFと300PFの2個が見つかった。残りは70PFのトリマに固定コンデンサーを取り付け製作した。今後LC同調式を製作するのは難しそうである。500PF程度ならばまだ入手できるようであるが。やはり今時風に広帯域とするしかないかな。

　尚、三菱のﾊﾟﾜｰFET　RD100HHF1、RD70HHF1も12V用であるが、MR255に比べるとかなり高性能である。（最近のモービル対応機に使用）VDSSも50Vある。しかしながらお値段が高い。それからすればMRF255のコストパフォーマンスは高いといえる。

　時間を見て広帯域アンプを実験してみる予定。