高周波増幅器（３）

　　　　●　電波障害注意！


　　１．　７０W・３０MHｚ 高周波増幅器の作成：


　　７０Ｗ・３０ＭＨｚクラスの石、 ＦＥＴ（RD７０HHF１、三菱）が手に入ったので、（無線用ではなく、NQR等の実験用の）高周波増幅器を作成することにした。 （樫木総業、１００W・３０ＭＨｚクラスのものは ＳｏｌｄＯｕｔだった）　この高周波用Power MOSFET　RD７０HHF１ は、３０MHｚ・７０Ｗ増幅用で、Ｖｄｄ １２．５Ｖ、入力３．５Ｗで、Ｉｄｄ１２Ａ、出力８０−９０Ｗとなる。 Iｄｑ （アイドリング電流）＝１Ａになるように Ｖｇｇを設定する。 電源は１２．５Ｖ・１５Ａのスイッチング電源（アリエク）を用いた。（１２Ｖ用のものをアジャストＶＲで設定）

　　大きなＶＣ等は必要なく、ストリップラインによる回路図が例示されて、適用周波数範囲は狭い欠点があるが、これに従って組み立てていくものとする。　（昔一般的だった５００V、１ｋVのタイトVC等は 現在 ほとんど販売されていない）


　　（１）　基板の作成と 部品の取り付け：

　　ストリップラインを使用するため、仕様書により、基板はテフロン（比誘電率εｒ＝２．７）で、 ｈ（板厚）＝１．６ｍｍ と指定されている。この材質で、ストリップ幅は４．２ｍｍで、計算式による 特性インピーダンスは 約４３Ω となる。
　　しかし、銅張テフロン基板が手に入らないことから、片面１．６ｍｍガラスエポキシ基板をエッチング、銀メッキして、片面１．２ｍｍガラスエポキシ基板を裏ベタで、ネジ（放熱器に固定）とスルーホール（φ１ｍｍ錫めっき線）で背中合わせにしっかり張り合わせて、テフロン基板の代用とした。 この場合、 εｒ＝４．８ （ガラスエポキシ）、ｈ（板厚）： １．６＋１．２＝ ２．８ｍｍで、ストリップ幅を ｗ＝５ｍｍ とすると、特性インピーダンスは 約５０Ω となって マッチングする。　一応、仕様書によると、SWRが １：９の ミスマッチでもFETは壊れないとある。

　　
　　　　　

　　基板は、ケースに収まるよう、コ の字型に ３分割して組み立てた。 部品は、５００V−１ｋV耐圧のコンデンサーを用い、大きなチップ部品が無かったので、リード型のものを短く切ってはんだ付けした。　給電部分はランドを貼り、その上にはんだ付けした。　ゲートバイアス（Vgg）を与える部分は、ドレインのアイドル電流が 約１Ａになるように 抵抗分割した。




　　（２）　組付けと ダミーロードへの試運転：


　　ケース（リード PSA３、放熱器・ファンの風の流れが良くなるように、蓋に通気孔が開いている）に収まるよう、コ の字型に ３分割して組み立てた。 基板の裏ベタ面の角部のつなぎ目には、銅箔をはんだ付けした。
　　入力部には アッテネーター切替SWを内部に設け、直通と ５０Ωアッテネーター経由とを切り替えられるようにした。 アッテネーターを通ると、パワーが約半分になる。 FETの入力パワーの最大定格は ５Wなので、入力が過大にならないように注意。　これに加えて、ドライバーの１０W機出力は大きすぎるので、ゲート前の抵抗を、１Ωから ２．２Ωとした。

　　パワーSWを ONにすると ドレイン電圧がかかる。（Idd＝０A）　次に ゲートSWを入れると、アイドリング電流（Iｄｑ）が 約１Ａ流れる状態になる。
　　Ｍ型コネクタの出力を ダミーロード（約４７Ω）につなぎ、ＢＮＣ入力へ、１２．で作成した 高周波増幅器（１）（原発振は別途用意）から、約２８−３５MHｚの入力信号を入れる。 ただし、１０Ｗ機の２ＳＣ１９４５は、２７ＭＨｚ用なので、高周波側ではかなり出力が落ちる。

　　仕様書による出力は、Ｖｄｄ１２．５Ｖ、３０ＭＨｚ、入力３．５Ｗ、アイドリング電流１Ａ　の条件で、Iｄｄ が １１Ａの時、約８０Ｗとなる。この時効率η＝６０％。

　　ダミーロードは、終端抵抗器（無誘導、５０Ω、２５０W、〜２GHｚ、中国製、電極が切れやすいので注意）を放熱器とファンにより固定し、並列にセメント抵抗（１ｋΩ×２並列）と電球を入れて、電球（６．３Ｖ、０．９Ｗ）の光り具合でパワーのモニター（目安）とする。 ７０Ｗフルに出ても０．９Ｗの３６％しか光らないので、かなり暗い。　（メタルクラッド抵抗は 中にコイルを巻いているので、インダクタンスが大きく 使えない。）　　終端抵抗器は熱くなるので、ＤＣ１２Ｖファンで排熱する。
　　出力のピークは、３２ＭＨｚあたりなので、多少高周波側にずれている。

　　モニター端子からのオシロ波形（約０．４Vｐ−ｐ、１０ｋ×２を通して）は、（抵抗のため少しひずんでいるが、）大体きれいな正弦波になっている。ダミーの両端には（計算より）約６０Ｖｐ−ｐ程度がかかっている。　電界強度計では、ダミー近傍で ９０〜１００ｄｂμＶ程度だった。（近くでパソコン操作すると、USBマウスのポインタが消える程度。）

　　
　



　　２．　ＮＱＲ共振回路へ通す実験：


　　共振回路をダミーロードとの間に入れて調整すると、入れないときよりもエネルギーの流れが良くなる。　NQRに必要な周波数（³⁵Cl核、ＫＣｌＯ3： ２８．０９MHｚ、 ｐジクロロベンゼン： ３４．２ＭＨｚ）では、
　　　２８ＭＨｚ：　８．５Ａ （同調ＶＣ ９割入）、　１０Ｗ機 １Ａ、 電球：暗く光る、　アッテネーター入： ７．５Ａ
　　　３４ＭＨｚ：　５．５Ａ（同調ＶＣ ９割入）、　１０Ｗ機 １．１Ａ、　電球：暗く光る、　アッテネーター入： ５Ａ
となって、実用的のようである。
　　コイルで発生する信号の 逆流防止用に入れた、６個ずつ逆向きに並べて双方向ダイオードにした （計１２個）ＥＳ１Ｄ （２００Ｖ１Ａ、ｔｒｒ＝１５ｎＳ、 Ｖｆ＝０．９Ｖ（１Ａ））は、わずかに温まる程度で パワーロスは少なく 良好だった。

　　連続法は電波障害が大きいので、パルス法で行うことになる。 因みに、VCは大きくてかさばるので、このような配置になった。




　　＊　その後、ダミーロードの電球があまりにも暗いので、もう少し見やすくするために、並列に １００V、５W の 透明ナツメ球を入れた。（７０Ｗフルで高周波電圧は６０Ｖ弱 ・・・ ５Ｗの約５割光る）　また、ドライバーアンプの電源を ９Vから１２VにＵＰしたところ、出力は約２倍になり、共振回路にＶＣと並列に入れたＣ（１００ｐ １ｋＶ）と 内部のFETのすぐ後の２００ｐ（１００ｐ １ｋＶ×２）が、いずれも中国製で簡単に焼損したので、国産の１００ｐ、２ｋＶに交換する予定。

　　　　



　　３．　１．８−５４MHｚ ７０Ｗ（１００Ｗ） キット：　（追記）


　　ＭＲＦ９１２０ の再生品（半導体は米国製、別の機器からはがしたもの）を使用した、アマチュア向けの ＨＦ帯の 広帯域リニア・アンプ（１．８−５４MHｚ １００Ｗ/１６Ｖ、出力開放・短絡・ＳＷＲ＞２ 禁止で、かなりシビア）のキットを購入して組み立てた。（中国製、アリエク）　電源１６Ｖで１００Ｗの出力が謳われているが、手持ちの１２．５Ｖ・１５Ａ電源で用いると、約７０Ｗ程度になる。　１．で作ったアンプは、３０ＭＨｚを中心に±５ＭＨｚで かなり狭いのに対し、この広帯域アンプは、１０MHｚ−２５ＭＨｚの領域を楽にカバーすることができる。
　　コンデンサーには１００Ｎと書いてあるので、１００ｐＦか０．１μＦかは不明。 ゲートバイアス用の半固定ＶＲとＣはすでに組付け済みでこれも不明。　コイルの巻き線数は、フェライトコアに巻いてあるので ＨＦ帯程度になっている。コアの Ｑ値があまり高くないので、広帯域でブロードに増幅すると思われる。
　　ゲート・バイアスは、電源を入れても電流０Aで、VR調整（？）済み。
　　リレーは電源OFFのときは、入力−出力間がスルーパスし、ドライバーアンプの入力がそのまま出力される。（１２Vリレーを１６Vで使うようである（？））

　　入力は５Ｗまでで、ドライバーアンプはｍａｘ１０〜１３Ｗ程度（ａｔ．Ｖｃｃ：９Ｖ）なので、過大入力にならないように、入力側に ２重にアッテネーター（５０Ω、パワー１/２に減衰　×２）を設けた。 出力側は単純に同軸で接続。
　　１．と同様に、　ＢＮＣ入力、Ｍ型（５Ｄ２Ｖ用）出力、モニター端付き、　Ｉｄｄ の電流計ＤＣ１５Ａ（中国製、ＡＭＡＺＯＮ、 値が正しいことは国産品と比べて確認済み）、 電源ＳＷ １５Ａ用。


　

　　

　　電源１２．５Vで、２．の共振回路につなげて電流値を測定した。　（ドライバーアンプ（１０W機）の　コイル ８T → １２T、　タップ ３T → ４T、　出力VC １５０ｐ ＋ C：２２０ｐ、　電源９Ｖ）

　　結果は、ドライバーアンプのコイル、ＶＣをやや低周波側に持って行ったので、高周波側はやや弱く、アッテネーターSWで調整する。　１４ＭＨｚあたりまではほぼ均一の出力となった。 また、２．＊の ダミーの電球の明るさも、ほぼ均一で ７０Ｗ程度と、良好であった。

　　　　　　§　通り抜ける光：


　　ストリップラインは、同軸ケーブルを切り開いた形と等価であり、特性インピーダンス（５０Ωなど）が定まって 電磁波をほとんどロスなく伝送します。 上記のオープンスタブの場合、明らかに　L　＜　λ/４　なので、容量性となり、挿入されたコイルと 共振回路を形成し、その共振点をピークとする周波数の 電磁波エネルギーを、効率よく通過させます。 （ショートスタブの場合は、逆に 誘導性になる。　→　３６．高周波の測定器（１） の下）　ストリップラインには、表裏に部品を乗せても、ほとんど減衰等の影響がないことから、携帯電話等の 高周波用の基板に多く用いられています。


　　創造主、神である「御子」、「聖霊」は、「光」（＝電磁波）にたとえられ、創造のみわざを成されます。 その際、人の信仰を通して神様がわざを成される時、「へりくだった柔軟な器」、「通り良き管」を通して、力あるわざを成されます。 バプテスマのヨハネは、御子イエス・キリストが来られる時、「主の道備えをする」役割を果たしました。
　　同じように、「終わりのリバイバル」の時、主は、整えられ、主の みこころに共鳴し、通り良き管となった器を通して 大いなるみわざを行なわれます。　リバイバルの時、主が通られる道備えが成されるために、罪の悔い改めと 赦しの、バプテスマのヨハネの油注ぎがあります。（→　アズベリー・リバイバル）



　　　「そのとき、神が、「光よ。 あれ。」と仰せられた。 すると、光があるようになった。」 （創世記１：３）

　　　「光はやみの中に輝いている。 やみはこれを捕えなかった。」 （ヨハネ１：５）　　・・・・　（真空中で光が減衰せず、素通りして、エネルギーが１００％伝わるように）

　　　「私（＝バプテスマのヨハネ）は、預言者イザヤが言ったように、「主の道をまっすぐにせよ。」と 荒野で叫んでいる者の声です。」 （ヨハネ１：２３）

　　　「見よ。わたしは、主の大いなる恐ろしい日が来る前に、預言者エリヤ（＝バプテスマのヨハネの事）をあなたがたに遣わす。 彼は、父の心を子に向けさせ、子の心をその父に向けさせる。」（マラキ４：５、６）

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