2010年12月16日 (木)

開発中の135kHzリニアアンプ

微小出力の発振器から簡単に50W出力を得るため、およびHFのデジタルモード対応リグを周波数変換して135kHzでデジタルモードを送信するために、小型の50Wリニアアンプを開発しています。当然、出力のLPFを替えれば500kHz帯も対応可能です。

試作1号機

135khzlinear

  • 2SK3628×2個 B級プッシュプル増幅回路
  • 電源12V、入力1.4Wで出力50W(バイアス控え目)、消費電流約7A
  • 放熱器サイズ100×50mm
  • 写真右下はローパスフィルタ。ミシンのボビン(ダイソーで9個105円)をコイルとして使用。
  • FETの定格が大きすぎるため、50W機としては保証認定が許可されないと思われる。

試作2号機

135khzlinear2

  • 2SK2382×2個 B級プシュプル増幅回路
  • 電源12V、入力 0.1Wで出力50W(完全なバイアス、直線性良好)。FETのゲインが高い
  • 青色LEDでバイアス電圧を作り回路を簡略化
  • 基板サイズ75×50mm。配置の工夫およびコイルの小型化により、さらに小さくなるかも。放熱器は100×50mm以上
  • 50W機として保証認定されるはず
  • ドレイン電流が10Aを超えるとFETが焼損する。ヒューズかリミッターが必要。
  • ゲインが無駄に高いので、アッテネーターかNFB回路で補正が必要。
  • ドライバーアンプとして2SC4793か2SC3421を追加すると、1mW入力で50W出力が可能なはず
  • 追記2010.12.18 2SK2382は耐電力が低いようで、連続送信テストでは簡単に焼損しました。2SK3628を採用します。

これだけの小型化には、コイルの製作が鍵になります。作り方は次回以降に説明します。

135khzlinearcirc

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2010年12月 3日 (金)

135kHzアンテナインピーダンスメーターの改良

135kHzのアンテナ調整には、自作のインピーダンスメーターを使っていました。ところが、実際のアンテナを接続すると、共振周波数でもメーターの振れが0にならない現象が発生しました。また、メーターの振れが0になる周波数で、SWR計につなぎ変えて送信すると、SWRの最小点ではないようです。これは理想的な動作ではありません。

原因を探ったところ、局発出力のバッファアンプの特性が悪く、ある条件下では出力波形が歪んでいることが分かりました。高調波成分でメーターが振れていた、というわけです。

その点を修正した回路を公開します。→XR-2206CP(秋月電子通商)

Analyzer_ver2

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2010年6月24日 (木)

135kHz リグの小型化

135kHz送・受信機の製作記事がいくつか公開されています。しかし小型化をアピールした製作例はほとんど見かけません。

そこで「135kHz帯ハンディートランシーバー」の製作に取り組んでいます。出力は、放熱に多少の問題があってもよいので、50W出ることを目標とします。

小型化の主なポイントは2つです。

  1. 回路の簡略化
  2. コイルの小型化

1.について。送信機に関しては、間もなく発売されるFCZ136などを使わなくても、抵抗結合の直結アンプにすることで、部品点数を減らせます。私の知る限りではDF3LPのFig.2が良い例と思います。終段素子をMOS-FETにすれば熱暴走の心配も無いはずです。

135khzbobin135khzhandy受信機は、1エリアで高性能のアンテナを上げない限りは、バンド内に何局も出てくる状況は考えにくく、回路が簡単なダイレクトコンバージョンで実用になるのではないでしょうか。現に、私が50MHzの運用を始めた頃は、自作のダイレクトコンバージョン受信機のみでCWもSSBも受信していました。強烈なEスポが出ない限り問題ありません。

2.について。コイルの設計について、従来はMMANAのオプションにあるインダクタンス計算を使うか、長岡係数で計算してインダクタンスを求めていました。「漬物樽コイル」もこの方法で設計しています。しかし、これでは1層巻きのコイルにしか適用できないので、小型化の限界があります。

1号機ではπ型ローパスフィルタ用のコイルとして内径25mmの水道用塩ビパイプを使いました。これが3~4個も並ぶとスペースを取ります。しかもある程度離して配置しなければなりません。

そこで最小分解能が0.1μHのLCRメータを購入しました。コイルはミシンのボビン(100円ショップ手芸コーナーで入手)に巻いて実測で製作。この効果は抜群で、体積比で1/6程度の小型化ができました。

同様に、漬物樽コイルを多層巻きにして、飛行機搭載可能バージョンも構想中です。断面は四角い方が収納に便利でしょうか?

あとは量産が可能かどうか…です。移動運用に行けなくなるかもHi

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2010年6月15日 (火)

ケーブルフィッシャー

135kHz用のアンテナとして、省スペースで利得を稼ごうとすると、傘型アンテナがまず考えられます。ところが、これを普通の釣竿で組むと、先端がワイヤーの重さで垂れ下がり、うまく上がりません。

それを解決するため、釣竿に代わる「ケーブルフィッシャー 10m」というものを購入しました。(メーカーによっては「ケーブルキャッチャー」)

Cablefisher1 Cablefisher2_2

これは配線工事でケーブルの端を通すために使うグラスファイバー製の竿で、曲がらないように頑丈にできています。先端にはフックと、LEDライトが付いています。フックはアンテナの取り付けにそのまま使えます。

細いビニル線で先端から引っ張っても、曲がることは無さそうです。収納時の寸法が短く、収納袋も付いているため、徒歩移動にも使えそうです。ただし重さは少し気になります。

問題は根元の部分が直径50mmと太いので、タイヤベースに固定する器具が必要になります。

最大で20mの製品があります。これは相当の利得が稼げそうです。ただしカーボン素材で導体の可能性があることと、価格が10万円ほど(!)することが難点です。

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2010年6月 7日 (月)

2010年6月6日 北陸アマチュア無線フェスティバル 富山市

総会に参加された方で「来週の富山も行く?」という話があり…行くことにしました。

5日の朝からEsが炸裂した模様。用事を途中で投げ出して名古屋市WAKU移動に走ることに。行き先はCWで珍QTHの名古屋市西区。10MHz CWですら複数の方からリクエストを頂いており、14~28MHz CWに至ってはスカスカの様子。実際、昼間は庄内緑地公園の広い駐車場(有料)と庄内川河川敷は使えるもの夜間は全て閉鎖。コインパーキングが少なかったり、屋上に出られないショッピングセンター立体駐車場があったり…。そういえばサテライトWAKUでも未運用です。難関区ですよ~(ボソッ)

13時に到着すると、Esのピークは過ぎた感じ。何とかタイミングを見計らって28MHzまで交信。2時間ほど運用してから東海北陸道へ。その後Esは無くなったようで、夕方のFO-29で郡上市から復帰。ここからは予定に無かった富山SATローラーを開始しました。南砺市では弱いEsが発生。小矢部市砺波市に移動し、最後は7RTTY, 3.5RTTY, 1.9CWで締め。

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Toyama1 Toyama2翌朝は高岡市で5時のFO-29から開始。7RTTYが好調、イオノグラムを見ると…6時台なのにバッチリ開けていました。28MHzまできっちり飛ばした後は射水市へ。ここもSATとハイバンドをきっちり飛ばして会場の富山市へ。

到着した時には既に駐車場が満車で、路肩の空き地に誘導されました。無線の行事には似合わない立派な温泉+自然体験施設です。入浴客や、その奥にある天文台のイベントへの参加者も次々に訪れ、さらにはデーキャンプと思われる子ども連れの団体がバス数台でやってきて、ちょっとした夏祭りを思わせるような人手です。こんな条件下では、大きなアンテナは上げられません。サテライトだけを運用して会場に入ります。

Toyama3 Toyama4大会議室は講演+クラブ展示+メーカー展示、小会議室は子ども向け工作教室、和室ではジャンク市が開かれ、この規模の支部大会としては、会場は大いに盛り上がりました。ジャンク市は小物部品が中心、結構な数の店が出ていました。

これだけの大盛況の理由として以下が考えられます。他の支部大会でも参考にしてほしい方式です。

  • 会場が無線以外でも楽しめる(温泉、野菜等の販売所、天文台などの施設)
  • 無料ドリンクコーナーや、屋外の手頃な日陰があり、人の集まる場所が自然に決まっていた
  • 講演等で1会場に拘束されることが無かった(常に出入り自由)
  • 1つの建物に全てが集約されていた

ただ、私のような者にとっては、駐車場で運用できず屋内に居るしか無かったという事情もあります Hi

Toyama5 Toyama6 昼食はJI4EAW、JO3OMA、JM3EHGの各氏とお出かけ、昼間から濃いお話が(笑)。そしてJG3DORさんと135kHzで交信し、135kHz AJD(自局運用地制限無し)の4つ目をゲット。135kHz WAJA(自局運用地制限無し)では10ポイント WKDです。

帰りはEsが出なかった上、東海北陸道が渋滞していてパーキングエリアに入るにも行列ができていました。眠くならないうちに速攻で帰りました。

Toyama7 なお、東海北陸道は高山市にパーキングエリアが無く、途中の運用が困難でしたが、近々新しいパーキングエリアがオープンするようです。

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2010年5月24日 (月)

2010年5月22-23日 SCWIG移動運用

Ina20102Ina20101毎年恒例のSCWIG移動運用は、昨年と同じ浜松市北区のサンセット伊奈。今年はWAKU特需にも期待です。

まずは名古屋市熱田区でFO-29を、新城市では既に何回も運用しているので10MHzでCONDXを探ります。

事前にTwitterで「22日は北方面が大オープン、23日はハズレ」と予想。しかし、朝は本格的Esの気配が無く、集合時間ギリギリまで粘った浜松市西区で少しだけ良くなった程度。ロケが悪かったため、VO-52が聞こえ始めた時には利島村パイルが。混雑しそうだったので周波数を譲って追いかけることにしました。高めの仰角でパイルが薄くなった隙をゲット。

現地では、230mのワイヤー(園芸用1mmアルミ線)を浜名湖岸に展開し135kHzを運用しました。アースは浜名湖投げ込みアース+0.6×0.9mのトタン板6枚。しかし強風でトタン板が飛ばされ、途中からは浜名湖アースだけにしました。満潮になると共振周波数が下がることを発見。153kHzの放送波がS8くらいで弱め、時間帯によってはQSBでかなり落ち込んでいました。ノイズは無かったもののQSOはできず。

Ina20103 Ina20104 午後からは予想通り50MHzの北方面が大オープン。データによると12時過ぎが最も強かったとのこと、その時間は昼食でアルコールの誘惑に負けました Hi。CONDXが良過ぎてQSYのリクエストが追い付かず。かといって135kHzの運用を止めてHFのパイルさばきに移るわけにもいかず…。夜から雨の予報で早めに撤収しました。

135kHzで1エリアに飛ばない理由として…次のような理由を考えています。なお、今回の場所は1エリア方面に対してロケ的に不利な条件でもあります。

  1. こちらのEIRPおよび相手局の受信感度の関係から、200~300kmという距離は、そもそも物理的に遠すぎる。
  2. 送信時、見かけ上はSWR=1.5程度に落ちているが、何らかの損失があり実効放射電力が小さい。
  3. 実は1エリアから呼ばれているのに、こちらの受信能力が低くて聞こえない。

2.が最大の要因のように思えるので、今後は別の給電方法やアンテナを検討してみます。バルーンアンテナという方法もありますけど、私が移動すると必ず天気が荒れる法則があるので導入は見送っています Hi。

夜は室内でたこ焼きと大漁のアサリを囲みながら楽しい無線談義でした。みんなの前でCWで運用しながら技術の向上を目指す…今回はいかがだったでしょうか。

翌朝は雨。帰りは前日と同じ西区、さらに浜松市南区で10~50MHzを運用。Scが強力で50MHzでも何局かできたものの、長くは続きませんでした。

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2010年3月14日 (日)

2010年3月14日 みよし市

20385_2移動機材の点検を兼ねてみよし市へ移動。

13時から14MHzで開始。近距離が開けている気配は無く、今日はハズレかと思ったところ18~28MHzが好調。予定の14時をオーバーし、前回の豊明市移動の予定を変更して、この場所で135kHzを展開。通行人が多く、風も強かったため「40m逆L(垂直部分5m)+ラジアル100m+水中投げ込みアース」の構成です。

ところが、用水路にはわずかしか水が無く、アースとして機能していない様子。さらにアンテナのインピーダンスがこれまでに無い異常に高い値を示し、1:2のトランス(200Ωに変換)を通してもSWR=3程度に落とすのが限界(FCZ研究所のキットで測定)。つまり、インピーダンスが200Ωよりも高く、放射電力がかなり小さいようです。通常、アスファルトの路面では153kHzの放送はS7~8程度で聞こえるのに、この場所ではS3~4。

このような「アースが機能しない状態」は初めて見ました。対処する方法はアースマットしか無いと思われます。さらにバンド内を行き来するノイズが現われ、Argoの画面もぐちゃぐちゃになりました。

また、RTTYをワッチするためロングワイヤーを10mに切り離し、7MHzでマッチングしてみたところ、これも異常にインピーダンスが高いことが分かりました。地面の性質が一つの要因であると考えられます。

予告して移動する時は、素性が分かっている場所で移動する方が確実のようです。

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2010年3月 7日 (日)

135kHz 移動用アンテナインピーダンスメーター

135analyzer

ひとまず完成しました。単3×8本または12V電源で動作します。

発振にはXR-2206CPを使用。規格表には電源電圧が最低10Vとなっており、それを下回ると高い周波数の発振ができません。周波数表示にLEDを使ったので電流を喰い過ぎ。8本105円の電池では電圧が足りないようで、すぐ動作不安定になります Hi

現場で使い込んでみて改良してから、回路を公開します。

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2010年3月 1日 (月)

2010年2月28日 清須市・名古屋市中村区

QRSSの準備もできて、海岸でワイヤーを全部展開したらどうなる…?と期待。

ところが、ラジオを聞いていると津波が来るというので、出発直後に清須市の庄内川河川敷へと変更。ワイヤー張り放題です。

20354_2

ここでは初運用となるRTTYで様子を見ていたら1.9MHzのリクエストが…。そういえば春日町消滅の時も、合併後の清須市がWantedと聞いたこともありました。そのためアンテナは1.9/3.5MHzをメインとした設備「40m逆Lワイヤー+庄内川投げ込みアース+100mラジアル」にしました。

QRSS3でCQを出すと7分以上掛かるので、17時00分から10分ごとにQRSSでCQ、その間、TH-F7を持って電界強度のチェックを行い、17時50分から10分間は136.5kHz通常のCWでCQを出しました。

送信機には出力を示す簡易電圧計(電流計)を付けており、50Wフルスケールに調整しています。風が強くてワイヤーが揺れ、メーターが瞬間的に6割くらいまで落ち込むことがありました。連続送信しても普通に手で持てる程度の発熱です。12V7Aで50W出ています。

また、インピーダンスが60~70Ωくらいに落ちていたため、アースが機能しており、利得も10m傘型アンテナなどと遜色ない程度に出ているはずです。1エリアに飛んでいてもおかしくないと思いますけれど…。

受信は今回も全くノイズ無し。ノイズが少なすぎて、きちんと受信できているのかというと少し不安です Hi。簡易型発振器を持っていって、少し離れた所から受信テストするとよいかも。

135invlplus100m今回の発見は、ワイヤーの先端方向では電波が弱く、直交方向では強いということ。水平偏波で見ると確かにそうなります。垂直偏波成分はその逆で、ワイヤーの先端方向が強いはずです。私のアンテナは「水平偏波しか出ていない=地表波で伝搬しない?」という疑惑が浮上しました。現状の設備では垂直方向の高さは10mしか出せないので、ワイヤーを垂直方向に伸ばすことも考えて対策が必要かも。

18時過ぎから始めた1.9/3.5MHzは、投げ込みアースの効果があり、どの局も激強でした。「ダイソー105円アルミ線」かなり使えます。

その後は対岸の名古屋市中村区でRTTYとSATを運用しました。

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【お知らせ】

6日・7日・13日は、事情により無線ができませんので、次回の135kHz予告運用は14日になります。その次の愛知県からの運用は3月27日、4月11日を予定しています。

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2010年2月27日 (土)

全長230m

ロングワイヤーアンテナを張りました。豊明市の半径400m以内に建物が無い場所です。

135khzlw

1.9MHz用の逆L型ワイヤ40mの先端に、φ1mm園芸用アルミ線(パッケージには約188mと記載)を接続。給電線と漬物樽コイル間の配線2mを足すと、合計230m。

135khzlw2135khzlw3アルミ線は土手に生えている枯れ草に引っ掛け、できるだけ地面に付かないように設置。平均地上高は20cmです。1.9MHzのLWはこれで動作するので、135kHzでこれだけ浮かせていれば使えると判断しました。

アースはダイソーの105円アルミ線を用水路に投げ込みました。給電点に巻数比1:2(インピーダンス比1:4)のトランスを入れると、コイル約0.3mHで同調し、10kHz近い帯域が得られました。この場所は期待通り、ノイズは全くありません。

135khztrans_215時過ぎから通常CWでCQ開始。途中、ワイヤーの先端付近に停車車両があり同調が合わなくなったので15:20~15:30頃に中断。その後も16時までCQを出しました。その間、1エリアで交信成立とレポートがあったにもかかわらず、こちらには何も聞こえませんでした。

MMANAで電流分布が適切になるように地上高などのパラメータを調整して計算すると、-20dBi(=50W出力でEIRP=0.5W)近くの利得が期待されます。また、153kHzのハバロフスクの放送は+20dBで受信できます。それなのに、飛ばない原因は何でしょう。

  • たまたま、その周波数を聞いている人がいなかった。(と信じたい。)
  • 近距離スキップする特性があり、1エリアから04県にはパスがあるが、1エリアから20県の距離ではスキップしている。(可能性あり)
  • MMANAの利得を過大評価しており、実際はもっと弱い。(これも可能性あり)
  • こちらの受信感度が悪い。
  • 1エリアで1波長以上の交信を成立させた局でも、20県からの信号を受信できる能力があるとは限らない…?

QrssQRSSインターフェースを製作しました。次からはQRSSで送信します。

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