AM50W カーボニルコアの効果
＜カテゴリ AM送信機(PWM方式）＞
T200-26のコアはまだですが、T150-26というAmidonかMicrometalか、はたまた中国製のセカンドソースか判りませんが、それらしきコアが入手できましたので、最大重畳可能なDC電流を気にしながら、LPFの再計算を行い交換する事にしました。
再計算された4次LPFの各定数は上のようになりましたので、コイルもコンデンサも、この数値に最も近くなるように設定し、巻き上げたコイルが左下、このLPFでの変調波形が右下になります。
左側のコイルはACコードを裂いて作ったビニール線で、右側のコイルはLANケーブルを裂いて取り出したAWG24の2本より線で巻いてあります。 変調周波数は630Hzですが、はっきりと従来のフェライトコアより歪が少なくなっています。
さっそく、音楽を変調し、TS-850のAMモードで受信してみました。 すると、確かに歪は大幅に減少していますが、周波数特性の高域に伸びが有りません。 そこで、MICアンプから変調段までの周波数特性をチェックしてみました。
左のグラフがMIC入力から変調終段FETゲートまでの特性を青色で、250KHzのLPFの出力端までの特性を赤色で示しています。 グラフを見る限り、フェライトコアの時の特性と差異はありません。 しかし、聴感上は大きく異なります。
原因はコアの鳴きの有無でした。 今回のコイルは変調音がコイルからほとんど聞こえません。 従来のフェライトコアはツィータースピーカーを思わせる高域のみがコイルから発せられており、かつこの高域の音はかなり歪んでいました。
TS-850もこの送信機も同じテーブルの上に置いてありますので、TS-850のスピーカーがウーハーとなり、フェライトコアがツィーターとして2-WAYのスピーカーシステムを作ってしまい、歪んだ音ですが、広帯域の音として聞こえていたものでした。 このカーボニルコアの方が、正常な音質のはずなのですが、いまひとつ物足りなさを感じます。 しかし、さらにエージングを続けたり、レッキとしたオーディオシステムで聞き比べてみた結果、今までの音質が異常であり、このカーボニルコアによる音質が正常である事が判りました。
LPFのコアを音鳴りさせない為には、巻線がコアに密着する事が一番のようです。 その為には、単線より、ビニール被覆のより線で、かつ出来るだけ細い線が有効のようです。 ただし、あまり細いと抵抗分が増大しますので、複数本パラに巻くというのはかなり効果ありました。 最初のＮＥＣトーキン製コアに巻いたときもKIV線というビニール被覆でしたが、このコアはフェライトコアを樹脂のケースでカバーしたものでしたので、コアと線が密着するという条件は満たされなかった為、音鳴りしたと思われます。
このコア変更に当たり、フェライトとカーボニルの差が出るものかを確かめる為にデータを取っていますので、以下紹介します。
上は、40W出力無変調時の高調波データです。左がフェライト、右がカーボニルです。 コアは変調段の特性には影響しますが、高調波には影響しません。 差があるとすれば9MHz付近の不要輻射レベルです。気持ち的にはフェライトの方が少ないように思えます。
上は1KHz 30%変調状態で250KHzのPWMスイッチング周波数の漏れを見たものです。 左がフェライト、右がカーボニルです。 250KHzの漏れはどちらもあまり変わりません。不要輻射となるノイズフロアーレベルも同じくらいです。
上は1KHz30%変調時のキャリア近傍の不要輻射データです。左がフェライトで右がカーボニルです。 このデータもフェライトとカーボニルの差はほとんどありません。
これらのデータを取る前は、絶対にカーボニルの方が良くなるはずと思っていましたが、フェライトでもちゃんと磁気飽和対策さえ行えば問題ない事が判りました。
また、気にしていた9MHz付近の不要輻射も改めて確認したところ、左のスペクトルのごとくカーボニルコアでも問題はないようです。
従い、このAM送信機はカーボニルコアで進行します。理由は、変調波形のエンベロープは明らかにカーボニルコアの方が歪が少なく、聴感上の歪も、カーボニルコアのほうが少なかった為です。
エージングで壊れて、仮使用しているD1のショットキーダイオードは60V5Aのショットキー2本パラ接続に変更しました。 このダイオードはSMTタイプですので、基板の裏側に移り、写真では見えなくなりました。
ここまでの配線図 AMTX_PP2.pdfをダウンロード
40Wでエージングを続けて、延べ20時間くらい過ぎたところで、ファイナルから煙が出て出力は10W以下に落ちてしまいました。 しかも、部品の焼ける匂い。 最初、どこで問題が起こったのか判らず焦りました。 1時間くらいああでも無い、こうでも無いとやったあげく、判った原因は終段タンク回路のシリーズコンデンサが絶縁破壊しているものでした。 例の昭和40年代に作られた50V耐圧のセラミックコンデンサです。 たちまち手持ちが有りませんので、2個のコンデンサをシリーズに接続し、とりあえず耐圧を2倍にして使っています。
2016年12月11日 追記
電源として使っているTS930Sの電源回路にある30V以上をプロテクトするツェナーダイオードを廃止して、31.6Vまで電圧を上げる事ができましたので、ダミーロードをつないでいきなり送信にしたら、またまた、終段のタンク回路のコンデンサが煙を出してショートしてしまいました。 やむなく、この昭和のコンデンサは全部廃止し、3KV耐圧のコンデンサに変更したのですが、使ったコンデンサがF特と言われる温度特性管理があまい物だった為、数分も通電すると、容量が変わってしまい、出力が20Wくらいまで落ちてしまいます。 マイカコンは手持ちしていませんので、とりあえず、セラミックコンデンサを全廃して、150Pのエアバリコンに交換してみました。 さすがにエアバリコンは安定しており、エージングしてもほとんど変化はありません。
この150Pの送信用バリコンを取り付ける方法を思案しましたが、スペースが無く、やむなく50Pのバリコンに代え、不足の容量はCH特性のセラミックコンデンサでカバーさせる事にしました。 ここで、また昭和のコンデンサが登場です。 しかし、今度は220PのCHコンデンサを4個直列に接続し、50Pのバリコンで出力最大点が探せるようにタンクコイルのタップを選び直しました。 最大出力は60Wとなりますが、リンギングが発生します。 従い、バリコンを容量が増える方向に調整し、50W出力ポイントに固定しました。 ここまでの対策で送信開始直後から50Wとなり、以後出力は変化しなくなりました。
最新回路図 AMTX_PP3.pdfをダウンロード
VFOの製作に続く
13.8V電源による50Wアンプの検討はこちら。