UP dated 2019.04.27　

● 携帯サブ機 KP6D SSB/CW 6バンド 50MHz/HF 5Wトランシーバー

50MHzバンドを主体に製作/調整した、HF帯 7M, 10M, 18M, 21M, 24M帯を含む　6バンド・トランシーバ（CW/SSB）5W機です。
A5サイズのタカチYM200(200Wx150Dx40H)に組み込みましたので、旅行、Biz Tripのカバンの中に入れて、携帯できるサブ機です。
　電源として　ﾉｰﾄﾊﾟｿｺﾝと共用で　(広範囲12〜20)Vx2Aの　ACアダプター電源が使えます。12VバッテリーでもOK。　

●KP6D A5サイズケースYM200(200W x150D x40mmH)への組込み

　 YM200の高さ40mm(内寸38mm)に　2枚の基板を上下配列するために　専用の中ｼｬｰｼPCB；198mm巾x104mmx 1tを準備しました。
　このPCBと各基板との隙間を　3mm(M3ﾅｯﾄ厚)にすることにより、38mm高さの中に　上下に2枚の基板配置が可能となりました。　(15mm+3mmｽｷﾏ)x2 +1t=37mm＜38mm 。

　下写真;中ｼｬｰｼPCBに　下面側の Generator基板を取り付けたところ。
　この中ｼｬｰｼPCBの上側には、RFConv基板、LPF基板を取り付け、各基板間の配線をして、全体まとまったものを　YM200の中に押し込む、という構造です。

　中シャーシPCBの端には、
・TXB+の切替回路
　(左写真の上半分)、

・ﾏｲｸアンプ(TA2011S)回路
　(下半分)

　をﾗﾝﾄﾞ方式配線で組み上げます。

B+供給用DCジャックも　この中ｼｬｰｼPCBに直付けして 小型化を図りました。（左写真の一番下）

◆(下左写真)YM200のｹｰｽ加工を済ませた状態。底は開口を設け、前後に2分割。
◆(下右写真)各基板は、中ｼｬｰｼPCB(198x104mmx1t)の上下にM3ビス止め。
BNCｺﾈｸﾀｰ、RCA　Pin-Jackは、LPF基板に直接固定。各基板間の配線は、済ませているので、これで電源投入、調整ができる。
DDS基板とは、写真に見える二つの　9P、7Pﾌﾚｰﾑで配線結合。LPF切替配線は、18Pﾌﾚｰﾑで抜き差し可能な結線。

各基板は4つのビスを外すと、下写真のようにばらせる。解線していないので、これで電源投入・部分調整も可能。

●DDS局発　

　 YM200の高さ40mm(内法寸法38mm)に入るように　高さは、37.5mmとしています。　ﾛｰﾀﾘｰｴﾝｺｰﾀﾞ、CW/LSB/USB切替の　6PﾄｸﾞﾙSWも　このDDS基板に直付けとし、基板間の配線を減らしました。
　この2つのﾄｸﾞﾙSWのﾅｯﾄで、このDDS基板を　ケース前面に固定します。4つのタクトSWも　この基板にM3x2本ビス止めです。

◆回路図を下記に。DDSは、AD9834をｵｰﾊﾞｰｸﾛｯｸﾄﾞﾗｲﾌﾞですが、100MHzで作動させています。加藤OM/JA9TTT のBlogで実験データがあり、110MHzまでは正常に発振した、とのことですのでそれを参考にさせていただきました。

　DDS局発を使うときの留意点を二つ。
1）一つ目は、スプリアスへの考慮です。
　ｸﾛｯｸを100MHz、発振周波数をｆMHzとするときに、DDSの宿命として、2f、3f等・・の高調波以外に、ｸﾛｯｸ周波数からの折り返し周波数の　100-f、100-2f、100-3fを　-20dBc〜-40ｄBcの強度で生成してしまいます。その対策として　DDS-ICの出力に　遮断fc=44MHzの3段LPFを設置しました。
これにより、例えば50.1MHz受信時の、LO=38.104MHzについては　その折り返しの100-38.104=61.896MHzは、十分に減衰します。この減衰がないと、変換後目的周波数38.104+11.997=50.101MHzの出力ﾚﾍﾞﾙに比較し、Lo;61.896-11.997=49.899MHzのｽﾌﾟﾘｱｽは　強度-25dBcで発生し、50MHzに近いので、BPFでは除去できず、法基準値を守れません。
　2倍の折り返しの　100-2f＝100-2x38.104=23.792MHzは、減衰せずに、-30〜-40dBcで出現するので、23.792+11.996=35.788MHzのｽﾌﾟﾘｱｽは、RFConv.のBPFで　除去しなければなりません。

　また 局発Loの主信号fの上昇に対し、折り返し(100-f)群は、下降してくるので、バンド中に無数のｸﾛｽｵｰﾊﾞｰのビートを感じます。ただし　ほとんどは、S0-1程度なので、これはやむなしとします。　なかにはS6程度でｸﾛｽｵｰﾊﾞｰする具体例としては、50.246MHｚ受信時にビートが発生します。Lo=f=38.2498MHzで　2倍の折り返し100-2f=23.5004(-35dBc)、この8倍高調波 188.0032MHz(-65dBc)と　ｸﾛｯｸ２倍高調波200MHzとの　混変調波が　DDS-IC内部で発生し、200-188.0032=11.9968MHz(-85dBc) が、RF Conv. DBM(ADE-1)経由で　IF側に漏れ込み(-115dBc)ます「( )内ﾚﾍﾞﾙ数値は推定値」　。LOの+10dBmに対して　-115dBcなので-95dBm、これが 強度S6のビートとなります。
　このビートは、耳障りですが、ｴﾝｺｰﾀﾞ1step=50Hzの変化で　音階は800Hz変化し　一瞬でXFの帯域外に去っていきますので、妥協することにします。

2）二つ目は、LO信号の15〜42MHzの範囲で　出力を極力+10dBmを維持しなければなりませが、増幅度一定のアンプで増幅すると　高域で6dBも下がってしまいます。　AD9834を規定以外の周波数で使用していることも一因かもしれません。
　その対策として　アンプJ310のｿｰｽ・ﾊﾟｽｺﾝを33pFに、AD8045の　ﾌｨｰﾊﾞｯｸ・ﾊﾟｽｺﾝを220pFとし、低域のゲインを下げました。これで15〜42MHzの範囲で+9dBm〜+11dBmに収まりました。

◆AD9834 (0.65mmﾋﾟｯﾁ20Pin-TSSOP　)の半田付け要領
まず、1か所Pin20のみ半田付けし、虫眼鏡で見ながらﾗﾝﾄﾞの中央にのるように位置決めをします(左写真のように)。　納得できたら、対角のPin10を半田付けします。　再度ﾗﾝﾄﾞの中央に乗っていることを確認し、ズレがあれば、修正します。
　そして　Pin9から　Pin20に向かって、ﾘｽﾞﾐｶﾙに連続して半田付けします。　そのとき、隣接しているﾋﾟﾝ同士がブリッジしても無視して、全ﾋﾟﾝを一気に半田付けします。
　次に基板を180°回して、Pin1〜Pin10を一気に半田付けします。全ﾋﾟﾝ半田がブリッジした右の写真のようになります。
　基板を60°位傾けながら、余分な半田を融かし、基板を　ストンと机上にﾀｯﾌﾟすると、余分な半田が流れ落ちます。　そして、虫眼鏡で半田ブリッジのないことを確認します。

◆左図は、100MHzﾓｼﾞｭｰﾙの
電圧 vs. 周波数/消費電流　の特性実測値です。
　電圧3.6Vで　100.0MHz発振、電流30mA でした。5Vにすると70mAも流れるので 電圧は、4V以下にするのが良いでしょう。
　LM317Lで電圧を微調整すれば、正確に100.0MHzにすることができそうですが、回路が煩雑になるので 試作機では、ﾀﾞｲｵｰﾄﾞ1N4148x2(Δ1.6V降下)で　3.3V供給としました。すると周波数は、200Hzほど低くなります。 　ﾀﾞｲｵｰﾄﾞの代わりに　赤色LEDを使うとΔ2.1V、供給2.9V、省電流17mAとなりますが、周波数は、400Hzほど低くなります。
　このずれは、周波数表示誤差となりますので、PIC16F819に補正ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑを入れています。　RITﾎﾞﾀﾝを押しながら、電源投入すると、LCDに0〜7の数値が表示されるので、適切な数字を選択し、Memoﾎﾞﾀﾝを押すと、EEPROMに保存され、次回電源投入時以降に周波数補正が掛かります。　7MHz帯(Lo=19MHz)において、数値1につき、表示周波数を約0.1kHz下げます。

◆左図は、LCDに表示する　Sﾒｰﾀｰの回路　です。
　Gen基板の　端子S+(半固VR調整により常時0.4V)と　S-(信号S0時0.4V〜S9++時0.01V)を　Q4 LM358に接続して、レベル変換し、Pin7の出力電圧を　PICのRA0に接続しています。
　LM358は、入力電圧　�@、�Aの差をとり、それを反転し、10倍演算しています。
送信時には、LPF基板の送信電力電圧を　端子�Aに接続すると　パワー計となります。　そのとき、�A端子の電圧が、Gene基板の半固定VR1kΩによって低下しないように、Gen基板に　1kΩチップ(1k〜10kでOK)をパターンカットして追加します。　LPF出力端子と　このDDS基板間の　10kΩは、LCD表示ドット巾が好みとなるように適宜調整します。

　Gen基板の　S-端子電圧�@とLCDの表示関係は、左表に示すとおりです。　PICのASMｺｰﾄﾞを公開していますので、ｺｰﾃﾞｨﾝｸﾞ数値(左表のBit)を変更すれば、表示状態を　変えることができます。　

● プログラムソース

プログラムソースは、マウス右クリックで「対象をファイルに保存」を選んで、ダウンロード。
PIC16F819用プログラム
　◇ダウンロード KP6TD.hexのzipファイル

●RF Conv基板・・50MHz帯を主体に製作/調整

50MHz帯を含む回路図は、下図のとおり。
HF帯のみの場合は、従前KP6で紹介済ですが、 ◇RF Coverter基板のページへ

Cバンドには、7、10MHzを、Bバンドには、18、21、24MHzを、Aバンドにはﾊﾞﾘｷｬｯﾌﾟﾁｭｰﾆﾝｸﾞではなく、固定ｺﾝﾃﾞﾝｻｰの50MHz帯を組み込みました。
HF帯に比べ、50MHz帯はゲインがかなり下がりますので、HF帯と同一出力とするために　50MHz帯の最適化を図ります。

　◆第一に、T1, T2, T4の同調コイルは、既製品のK3766-10Kｺｲﾙ(8t:5t)では、High-L過ぎるので、一部をほどき、1次：2次=6t:3tにまき直ます。そして同調容量は、15pF(T4は2SK241のﾄﾞﾚｲﾝ容量があるので、10pF)　とします。T2は、ｲﾝﾋﾟｰﾀﾞﾝｽが高くなりすぎるようなので、3.4kΩ(6.8kﾁｯﾌﾟx2)で　Qダンプします。

　◆第二に、T2の同調コイル側に「6pF+1SV231」を追加します。受信時には、T2の2次側にRXAmpJ310x2 のﾄﾞﾚｲﾝ容量=8pFが　ONﾀﾞｲｵｰﾄﾞ経由で接続されていますが、送信時には、ﾀﾞｲｵｰﾄﾞOFFにより、それが切り離されます。T2の　1次：2次ｲﾝﾋ-ﾀﾞﾝｽの逆比4:1で影響し送信時に、2pF程度同調容量が小さくなり、10Kコイルのコア1回転分ほど同調がずれてしまいます。　これを補正するために　受信時のみ　「6pF+1SV231」にB+12Vを印加します。　これは、HFバンドでも同様ですが、HFバンドは、同調容量が大きいので、　送受での2pFの差は余り気になりません。

　◆第三に、2SK241アンプについて、基板裏面に1個追加し、パラレル接続にします。これで　出力が10-20%増加します。同時に　2SK241ﾄﾞﾚｲﾝと　T4の接続は、0.001uFとします。　裏面のパターンカットを許すなら、22uH無しで　T4の1次コイルに2SK241ﾄﾞﾚｲﾝを直接接続するほうが良いでしょう。

上述の第1〜3の最適化を行っても、B(18-24M), C(7-10M)の出力は、相対的に大きいので、2SK241のソース抵抗を大きくして　全バンド同一出力になるように　調整しました。
　また　このRFConv基板の後段に、RD16HHF1のシングル5Wアンプを接続する予定で、入力として0.3Wで十分なので、この基板の　RD00HVS1xPPアンプは、NFB抵抗を 1kΩから　700Ωにして、基板出力を0.7Wとしました。
　RD00HVS1xPPアンプを　最終出力段とするならば、NFBを1kΩのままとして　1W TRCVとなります。

◆BPFバリキャプ・チューニング電圧　プリセット回路

　50MHz帯BPFは、固定ｺﾝﾃﾞﾝｻｰなので BPFチューニング電圧は不用ですが、Bﾊﾞﾝﾄﾞ(18,21,24M)、Cﾊﾞﾝﾄﾞ(7,10M)のBPFは、チューニング電圧が必要です。　　ﾊﾞﾝﾄﾞ切替時に、ﾊﾞﾝﾄﾞ毎のﾌﾟﾘｾｯﾄ電圧を発生させる回路のこの基板を追加することにより、ﾊﾞﾝﾄﾞ切替時ごとのBPFﾁｭｰﾆﾝｸﾞ操作が不用となります。

LPFのﾊﾞﾝﾄﾞ切替回路(RFConv基板のHC595+2SC1815)と同様に　PIC16F819からの信号(B+5V,Ser,RCK,SCK)により、ﾊﾞﾝﾄﾞ毎のTRを　ONにし、それに接続している半固定VR(4.7kΩ)で ﾌﾟﾘｾｯﾄされた電圧を出力します。
LM317Lの電圧降下が1.5V程度あり、リグ電圧B+12Vでは不足なので、専用のｲﾝﾊﾞｰﾀｰ回路(MC34063A、+22V x20mA)を組み込みました。これによりリグ電圧には関係なくLM317Lには、常に+22Vが供給されます。
　例として、VR4.7kΩを　2kΩに調整すると
　1.25x(330Ω+2kΩ)/330Ω＝8.8V がBPFチューニング電圧となります。

　このチューニング電圧プリセット回路は、26x50mmx 0.6tの小型基板に組込み、YM200ケースの空いた空間に押し込みました。

　ｵﾘｼﾞﾅﾙ基板には、2回路DIP-SWの穴/ﾗﾝﾄﾞはありませんが、基板上に左写真のように取り付けました(回路図の枠外の部品)。　このようにすると
・DIP-SW OFFで　バンドごとにﾌﾟﾘｾｯﾄ電圧
・DIP-SW ONで 外部1kΩVRにより、1.3-14Vの可変ができ、BPF調整の際に便利。

　ｲﾝﾊﾞｰﾀｰIC MC34063A(SOP-8P)、チップTRは、基板裏面に半田付け。
使わないﾊﾞﾝﾄﾞや、チューニング電圧最大(13V以上〜20V)で同調するBPF(試作機の例では、10M, 24M)は、ﾁｯﾌﾟTR,VR4.7kΩは、Openでかまいません。

●RD16HHF1シングル 5Wアンプ　＆　50MHz LPF

◆RD16HHF1ｼﾝｸﾞﾙｱﾝﾌﾟ基板（52x32mm）外形写真。
出力トランスは、FT50-#61に　UEWφ0.4ｘ10tバイファイラ巻きの 1：4トランスとしました。

　基板の右下が入力(0.7W)で、右上が出力(5W)です。　HF帯のみの場合は不用ですが、50MHz帯を含む場合は、それに隣接して生基板LPFx1段(黄色のコアT37-6)を追加します。
　HF帯のｽﾌﾟﾘｱｽ規制値は-50dBcで　後段のLPF群のみでクリアしますが、50MHz帯の規制値-60dBcには、一歩足りないので、この1段LPFを追加しました。

この基板の裏側には、簡易放熱板として40x52mmx1tアルミ板を取付けています。　YM200ｹｰｽ底板へは、この基板を上下方向180°反回転して　左に見えるケミコンの頭に見えるM2ナットで　ねじ止めします。

◆回路図を下に示します。
　 　入力段には、-3dBのATTを取り付けます。　RD16HHF1の　絶対最大許容入力は　0.8Wです。一方RF Conv出力段のRD00HVS1xPPアンプは、最大で　1.5Wの能力があります。　経験的にRDシリーズFETは、過大入力に弱いようなので、万一にもFETを破損させないように、入力段ATTは、必ず挿入します。
　このアンプは、5W/B+13.5V時　ですが、電圧を20Vまで上昇させると　50MHz帯で7W程度、7MHz帯では9Wを出力します。
　簡易放熱板のみでは不足なので、上述のYM200ケース裏面写真に示すように、簡易放熱板をケース底蓋150x200アルミと　M3ビスで締結するようにして、底蓋へ放熱しています。　　短時間、30秒間程度の短時間調整のときは、簡易放熱板のみで放熱可能です。

50MHz LPFについては、回路図の下で詳述します。 　

◆ 50MHzLPF　性能評価品
　50MHz帯LPFは、HF帯用よりも性能が悪くなる傾向があるので、単体基板に組んだ性能評価品を製作し、いろいろと実験をしました。この性能評価品と同等のものをリグに組み込んでいます。
コンデンサは、性能のよいディップマイカとします。60pF,120pFをまとめて入手できましたのでOPTION-11キット(50MHz部品)に含めました。

　L1とL2はT37-6(黄)にUEWφ0.8を7t巻き、0.19uHとします。　T37-6は、AL値=30なので計算では、30x(7/100)^2=0.147uHですが、実測すると　3割増しの0.19uHでした。　巻き数が少ないほどに、また周波数が高いほどに　計算値から乖離するようです。　更に注意することは、7tをコア全周に亘り　均一に巻くことです。　密着巻きにすると0.19uHから　更に10％増しの0.21uHとなってしまいます。
　線材は、φ0.4ではなく、φ0.8としました。表皮効果抵抗を少しで小さくするためですが、Qを実測したところ　60程度で大差ないようなので気休めかもしれません。LPF挿入損失の差は、0.1dBほど良好に感じます。
　L2は、空芯ｺｲﾙ　UEWφ0.8x9t(L=10mm) 0.21uHとします。　最初T37-6で8t巻いたのですが0.25uHでｲﾝﾀﾞｸﾀﾝｽ過多です。　T37-6では、"帯に短し襷に長し"ですので、空芯コイルとしました。　磁束の漏れはありますが、前後コアコイルなので、その影響による悪化は少ないようです。

　50MHz LPF減衰特性

　GigaStV5のTGで測定したのが、左図です。
　2倍高調波の100MHzでは、40dBcほど減衰しています。　これとは別に　100MHz+10ｄBmでの通過損失を　AD8307電力計で測定したところ-44dBcでした。
また50.1MHz 5Wを通過させたときの挿入損失は、-0.0dBでした。

　RD16HHF1シングルアンプの　2倍高調波のレベルは、約-15dBcですので、このLPF通過後　2倍高調波ｽﾌﾟﾘｱｽは、計算では、-59dBcで　50MHz帯の法の基準　-60dBcに一歩たりません。
それをクリアするために、RD16HHF1ｼﾝｸﾞﾙｱﾝﾌﾟ基板の直後に　1段LPF(約-10dBc)を追加し、総合特性として　-60dBc以下を達成させます。 　

●その他　各部PCB基板の詳細

各基板の詳細は、以下のページへ。
Gen基板は、従前のPLL局発のKP6と同じものですが、◇Genrator基板のページへ

本機を1W機として　外部に接続するアンプとして　◇OPTION-9/リニアアンプ10Wのページへ

参考まで　HF帯のみ機の場合の　◇RF Coverter基板のページへ

参考まで　HF帯のみ機の場合の　◇LPFのページへ

参考まで　◇KP6トランシーバの改善点、追加データ、Hint、アクセサリーetc.　2017.09.20

●外付け　RD16HHF1プッシュプル　リニアアンプ　10/16W

OPTION-9 の基板を使い、外付けRD16HHF1プッシュプルアンプをつくりました。
　KP6Dリグは、内部RD16HHF1ｼﾝｸﾞﾙｱﾝﾌﾟ付きで出力5W、ｱﾝﾌﾟなしで出力1Wです。
1W/5Wを　10Wに増幅するリニアアンプで　YM150に組み込みました。通常の使い方とは逆で、ケースの上蓋に放熱器70x98x17H、アンプ基板を取り付けています。 　左が外形。下の写真が内部です。

この試作例では、入力側に-6dBのATTを挿入し、4W入力時に　RD16HHF1xPPへの入力が1Wになるようにしています。　RD16の許容最大入力は、0.8Wx2=1.6Wなので　いかなる場合でも　それを越えないように　ATTを入れます。
　KP6D側がRD16アンプなしの1Wであれば、この　ATT-6dBは、省略できます。

◆回路図を下に示します。
入力ﾎﾟｰﾄには、自動的に　ﾘﾆｱON/OFFするｷｬﾘｺﾝを付けています。 KP6DよりTB+が供給できれば、ｷｬﾘｺﾝを省略できます。

入力4WでB+13.5V時に　出力は、10W(50MHz)、16.6W(7MHz)となりました。
B+19Vとすると、14.8W(50MHz)、20.9W(7MHz)となります。

KIT付属の出力ﾄﾗﾝｽはｺﾝﾍﾞﾝｼｮﾅﾙ型ですが、この試作機は、純伝送線路ﾄﾗﾝｽ型T7,T8としました。　出力は、大差ありませんが、効率ηは2割ほど良くなります。
また、7MHz帯においては、入力を限界と思われる10W(RD16xPPへは2.5W)迄上げると　B+19Vで　Pout=46.5dBm(45W)、I=3.5A(η=67%)となり10Wとは、別世界です。

"ひとつ前に戻る"には、ブラウザの「戻る」で戻ってください。

◇ホームページ インデックスへ戻る