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2022年1月23日 (日)

160m SSB 200W リニアアンプ

カテゴリ<SDR> <RFパワーアンプ(リニアアンプ>  [1.8MHz  自作]

160mバンド用のQRP SSB送信機の基本機能が完成しましたので、次は、160mバンド用200Wリニアアンプの製作です。 製作と言っても、すでに完成状態にある40mバンド用200Wリニアアンプに1.8MHzのLPFを追加し、2バンド仕様に改造するものです。

回路図は以下のようになります。

40m160m_200w_amp

40m160m_lpf

いままでの40mバンド用LPFに160mバンドのLPFを追加し、これをリレーで選択します。

Lpf2mhz_200w

左のデータがこの160mバンド用LPFの単体特性です。 使用したカーボニルコアはT68-2で、1mmφ UEWを約30回巻いて、必要なインダクタになるように巻き数を調整しました。  一応アンプ部は広帯域設計ですので、160mバンドもまともに動作してくれるはずです。

この追加改造は終わりましたので、TS-930を信号源として、動作確認を行いました。 

 

その結果、1.85MHzでのリニアリティが全く取れません。 リニアリティが取れない最大の原因は、過去の例から、T2のインダクタンス不足とアンバランスが考えられますので、バイファイラ巻きのトランスT2を巻きなおし、なおかつ、コイルの極性も吟味した結果以下のようになりました。

160m_200w_data

左が、7MHzのリニアアンプの仕様のまま、LPFのみ2MHz用に切り替えた入出力特性です。130Wを過ぎたあたりから、リニアリティが悪くなっています。 

真ん中は、T2の巻線を従来の3.5Tから7.5Tに変更したもので、180Wくらいまではリニアリティを確保出来ています。 そして、200W出力時の入力は3.4Wくらいです。実際の1.85MHzの送信機の最大出力は3.3Wくらいに留めて置く事にします。

右端は、T2を変更した後の7MHzのデータでリニアリティは前回と同じくらいですが、ゲインと最大出力が少し落ち、5W入力でやっと200Wでています。 この原因は伝送線路トランスのインダクタを増やした事により生じたもので、伝送線路トランスの最適インダクタンスが7MHzと1.8MHzとは異なるようです。 7MHzトランシーバーの出力を最大5Wに変更すれば良い事ですので、このままです。

この状態で、高調波レベルを確認してみました。 第2高調波が-44dBくらいしか取れません。 T2のバランスが崩れているかもと、巻線を1.5D2Vに代えてみましたが、芯線と外皮のDC抵抗の差により、かえって悪くなる始末。 念の為とT3のインダクタンスをチェックすると41uHくらいです。1.8MHzでは460Ωくらいのインピーダンスで、実際のインピーダンス50Ωに対して9倍です。 そこで、このインダクタンスを90uHくらいまで増やしてみましたが、高調波のレベルは変わらず、出力のみが落ちていきます。 従い、T3は現状のままとしました。 さらに、T2のバイファイラ巻線はバラツキが大きい為、2本のワイヤーを撚ったものではなく、AWG24ですが、平行コードに変更すると、若干の改善は見られましたが、ケーブルのDC抵抗により7MHzで180Wくらいしか出なくなりました。 T2の巻線を0.50SQに戻し、2本のワイヤーのより密度を1.5倍くらいにし、ターン数は7.5Tにもどすと、7MHzでも200Wをクリアし、やっと-50dBくらいになりました。

この検討の途中でT3がDC直結になっているのが問題かもと考え、0.1uFのコンデンサでDCカットをしてみましたが、第2高調波のレベルは全く変わりませんでした。 実はこの検討のさなかに、操作ミスや不注意によるFET破壊が2回もあり、現在はebayで手配したU$2.20の中華製偽ブランド品の2SK1530を使っていますが、この偽ブランド品は正規品の東芝製より特性が良いという情報がインターネット上に有りました。 そこで、改めて、高調波歪が最小となるアイドル電流を調整すると、なんと、100W出力時、第2高調波が10dBくらい下がるポイントがあります。 しかも、7MHzと1.8MHzでの高調波最小ポイントは一致しています。

結局、第2高調波が多いのは、東芝製に比べて、バイアス電流を少し少なくする事で解決する事が出来ました。

以下の写真は160mバンドを追加した最終状態です。

2band_riner_00

1r8mhz_200w

左のスペアナデータは、1.8MHzにて200W送信時の高調波データです。

第2高調波が-55dB程度で一番大きくなっていますが、新スプリアス規制に対して合格ラインです。

 

2Band化した配線図です。  

160m_PWR-AMP200W_2.pdfをダウンロード

 

 

次に気にしていたIMDの確認です。 700Hzと2300Hzの2-tone信号によります。

160m100pep

160m200pep


Imd_100w_005

Imd_200w_006

左上が100Wpep時、右上が200Wpep時の2-tone波形と3rd IMDです。 100Wpepで-29dBc程度、200Wpepで-23dBc程度。決して良くはありませんが、許容できる限界でしょう。 

200w時のIMDが悪いのは明らかにリニアリティ不足であり、まともに200Wが出力されていない事が原因です。 周波数が低くなればIMDも良くなるのかと思っていましたが、どうもそうではないようですね。 この問題は、少し時間をかけて解決策をさぐろうと思います。
 

160m SSB 送信機 ケースイン へ続く

 

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