入力部のｸﾛｰｽﾞｱｯﾌﾟ
前述のように、FL-6020がでかくて重いのは、外見から見る限りは放熱板が原因のようです。これが無くせれば相当な軽量化ができそうです。さて、それは可能か？ 答えはYES。ただし条件付きですけど。上記２つの理由で、今回は放熱板は付けずにｹｰｽを放熱板として利用します。その他、小型化のためにﾌｨﾙﾀにはﾄﾛｲﾀﾞﾙｺｱを使用し、接近してもコイルの相互結合が最小限になるようにしました。ｺﾈｸﾀの重さもバカにできないのでBNCにしました。
リニアアンプの回路自体はごく有り触れたもので、目立った特徴はありません。各種雑誌の回路を参考にしました。ただし、今回は出力の目標を10W以上にしましたので、若干マッチング回路の定数が変わっています。その影響で帯域幅が狭くなってSWRが1.5以下の周波数帯域は約1MHzです。むろん、今回はSSB/CWしかﾀｰｹﾞｯﾄにしていないので問題ありません。
出力には高調波によるTVI防止のために、定Ｋ型ﾛｰﾊﾟｽﾌｨﾙﾀを２段挿入しています。山では周囲に人家はないので問題ありませんが、住宅地で使う場合には外付けでﾌｨﾙﾀを追加するのが無難です。
送受信切換回路が通常のアンプと異なっています。一般に、ﾘﾆｱｱﾝﾌﾟは親機がどんなﾘｸﾞでも接続できるようにｷｬﾘｱｺﾝﾄﾛｰﾙ方式を採用していますが、これですと電波が出てから切り替わるまでに時間がかかり、会話の頭が途切れます。特にＣＷですと短点が消失することもあります。そこで、今回は親機を改造して、送信時には同軸ケーブルの芯線にDC電圧を乗せるようにします。ｱﾝﾌﾟ側ではDCとRF信号を分離し、DC電圧でﾄﾗﾝｼﾞｽﾀｽｲｯﾁを駆動します。ﾄﾗﾝｼﾞｽﾀｽｲｯﾁは２石で構成し、最終的には中電力PNPﾄﾗﾝｼﾞｽﾀで電源をON/OFFします。
本体はなるべくでしたら触りたくありませんが、一度この改造をしておくと他のﾘﾆｱｱﾝﾌﾟを接続したり、ﾄﾗﾝｽﾊﾞｰﾀやﾌﾟﾘｱﾝﾌﾟなど、付加機器の送受信切換に広く応用できて便利です。それほど難しい改造ではないので、保証期間が切れていたり、自作をする人なら改造をお奨めします。ただし、改造による故障は筆者は責任を持ちません。各自の責任で行って下さい。過去に２台の改造を行いましたが支障はありませんでした。勿論、FT-690mk2の接続図を調査し、回路的に支障がないからこそ改造したのですが。
ＦＴ−６９０用１０Ｗリニアアンプ 部品表 ＋−−−−−−−−−−−−−＋−−−−＋−−−−−−−−＋ ｜ 品 名 ｜ 個数 ｜ 購入場所 ｜ ＋−−−−−−−−−−−−−＋−−−−＋−−−−−−−−＋ ｜２Ｃ２０９８ ｜ １ ｜ 小沢電気 ｜ ｜１０Ｄ１ ｜ ２ ｜ 秋月電子 ｜ ｜２ＳＣ１８１５ ｜ １ ｜ 秋月電子 ｜ ｜２ＳＢ１３７５ ｜ １ ｜ 千石電商 ｜ ｜赤色ＬＥＤ ｜ １ ｜ 千石電商 ｜ ｜緑色ＬＥＤ ｜ １ ｜ 千石電商 ｜ ｜１００Ｐ フィルムトリマ ｜ ２ ｜ 千石電商 ｜ ｜６８Ｐ フィルムトリマ ｜ ２ ｜ 斉藤電気 ｜ ｜６８Ｐ セラミック ｜ ５ ｜ 千石電商 ｜ ｜１００Ｐ セラミック ｜ １ ｜ 千石電商 ｜ ｜０．０１ｕＦ セラミック ｜ ６ ｜ 秋月電子 ｜ ｜１０ｕＦ １６Ｖ 電解 ｜ ３ ｜ 秋月電子 ｜ ｜５６Ω １／４Ｗ ｜ １ ｜ 千石電商 ｜ ｜６８０Ω １／４Ｗ ｜ １ ｜ 千石電商 ｜ ｜２．２ＫΩ １／４Ｗ ｜ ２ ｜ 千石電商 ｜ ｜５．１ＫΩ １／４Ｗ ｜ ２ ｜ 千石電商 ｜ ｜Ｇ２Ｖ−２ ＤＣ１２Ｖ ｜ １ ｜忘却（＾＿＾；）｜ ｜電源スイッチ ｜ １ ｜ 千石電商 ｜ ｜０．８Ｄ−２Ｖ ｜ １ ｜ 小柳出電線 ｜ ｜ビニール導線 ｜ １ ｜ 在庫品 ｜ ｜Ｔ−５０−１０ ｜ ２ ｜ 斉藤電気 ｜ ｜シリコンゴム ｜ １ ｜ 千石電商 ｜ ｜絶縁ブッシング ｜ １ ｜ 千石電商 ｜ ｜ケース（ＹＭ−１００） ｜ １ ｜ 千石電商 ｜ ｜Ｍ３×５ ネジ ｜ １３ ｜ 適当 ｜ ｜卵ラグ ｜ ４ ｜ シオヤ電気 ｜ ｜ゴムブッシング ｜ １ ｜ 千石電商 ｜ ｜ＢＮＣ−Ｒ ｜ ２ ｜ 千石電商 ｜ ｜フェライトビーズ ｜ ４ ｜ 千石電商 ｜ ｜φ１ｍｍポリウレタン ｜ １ ｜ 小柳出電線 ｜ ｜生基板 ｜ １ ｜ 秋月電子 ｜ ＋−−−−−−−−−−−−−＋−−−−＋−−−−−−−−＋
次に基板の加工です。まず、ケースに入りきる大きさに基板を切断します。ギリギリの大きさだと作業時の誤差でケースに入らないこともありますので、少し小さめにします。次に基板の４隅にｹｰｽに固定するための穴を開けます。そして基板の中心付近に四角いﾄﾗﾝｼﾞｽﾀの取り付け穴を開けます。これも現物あわせで行います。穴の大きさはﾄﾗﾝｼﾞｽﾀよりも2mm程度大きく開けて、基板の銅箔とﾄﾗﾝｼﾞｽﾀの放熱ﾌｨﾝが接触しないように注意します。ﾌｨﾝはﾄﾗﾝｼﾞｽﾀのｺﾚｸﾀとつながっているため、基板とﾌｨﾝが接触すると電源がショートして電源ケーブルが燃えてしまいます。
+----+----+----+----+ | | L1 | L2 | L3 | +----+----+----+----+ |内径|10mm|10mm|10mm| +----+----+----+----+ |巻数|5回 | 5回| 3回| +----+----+----+----+ |長さ|10mm|10mm|10mm| +----+----+----+----+
全体像
入力部のｸﾛｰｽﾞｱｯﾌﾟ
出力部のｸﾛｰｽﾞｱｯﾌﾟ
さて、いよいよ基板の半田付けです。 部品配置の写真を参考にしながら、現物の部品に合わせながらﾗﾝﾄﾞを貼り付けて半田付けしていきます。最初に2SC2098を半田付けし、ここを基準に回りの部品配置を決めます。ﾄﾗﾝｼﾞｽﾀの取り付けは少し変わった方法を採用しました。入出力を分離して安定動作を確保する狙いのためです。ﾄﾗﾝｼﾞｽﾀの３本の足の真ん中がｺﾚｸﾀですが、実は放熱ﾌｨﾝはｺﾚｸﾀに接続されています。ベースとｺﾚｸﾀが隣り合っていますので、このままだと入出力のマッチング回路が接近し、磁界やｽﾄﾚｰｷｬﾊﾟｼﾀを介して結合し、発振する恐れがあります。そこで、真ん中のｺﾚｸﾀは根元で切断し、放熱ﾌｨﾝから卵ﾗｸﾞでｺﾚｸﾀと接続します。この方法ですとﾄﾗﾝｼﾞｽﾀの頭とお尻に入出力が物理的に分離されて発振しにくくなります。放熱ﾌｨﾝはｺﾚｸﾀに接続されているので、ｹｰｽ(GND)と絶縁する必要があります。ｹｰｽとの間にｼﾘｺﾝｺﾞﾑ板をはさみ、取り付けﾈｼﾞは絶縁ﾌﾞｯｼﾝｸﾞを通します。ただし、ｹｰｽへの取り付けはまだ行いません。この方法ですとネジには高周波信号が直接かかってしまい、運用中に触れたり、ﾘｸﾞと接触させると危険です。本当は図とは逆に絶縁ﾌﾞｯｼﾝｸﾞをﾄﾗﾝｼﾞｽﾀ側に取り付けるといいのですが、それには卵ラグの穴を4mmに広げる必要があります。ところが、卵ラグは薄い金属板で強度が弱く、ﾄﾞﾘﾙで穴を広げようとしても変形してしまい加工できません。ヤスリで根気よく削ればいいのですが、手間がかかるので今回は上記のような固定方法で妥協しています。新たに製作されるみなさんは、反対にした方が無難です。
この部分の組立には、仮に基板をケースに固定して行います。そうでないとトランジスタの穴と、トランジスタを取り付けるためにケースに開けた穴の位置がずれて入らない・・・となる恐れがあります。トランジスタを固定したらｺﾚｸﾀ(放熱ﾌｨﾝ)､ﾍﾞｰｽの部分にﾗﾝﾄﾞを張り付け、半田付けします。エミッタの半田付けもお忘れ無く。ここまでやったらケースから基板を外して作業します。位置の精度が必要なのは2SC2098の穴だけです。
バイアス部の10D1は、2SC2098の上面に接触させて、ｼﾘｺﾝｸﾞﾘｽを塗って熱的に結合させます。抵抗、ｺﾝﾃﾞﾝｻ等の部品の足はできるだけ短くカットして、最短距離で半田付けして下さい。安定動作の秘訣です。部品を取って再利用しよう、なんて考えて足を長めにしてはいけません。動作不良のトラブルに泣かされます。イモ半田にも注意。また、時々ｹｰｽに入れてみて、部品がｺﾈｸﾀやｽｲｯﾁに当たらないか確認して下さい。リレー周囲の配線はｹｰｽに組み込む段階で行いますのでまだ行わないで下さい。図に示した範囲を組み立てます。
・終端型電力計(MAX15W以上) 無ければ通過型電力計とﾀﾞﾐｰﾛｰﾄﾞを組み合わせて使用。
・SWRﾒｰﾀ
・ﾃｽﾀ(2A 程度の電流計、15V程度の電圧計)
・電源装置 13.5V 3A以上 できれば電流制限機能付きが望ましい
・ﾜﾆ口電線
・接続用同軸ｹｰﾌﾞﾙ
・ﾄﾘﾏ調整用の絶縁物でできた調整棒
まず、入力と出力にｺﾈｸﾀ付きのｹｰﾌﾞﾙを半田付けします。そうしないとﾘｸﾞやSRWﾒｰﾀ等と接続できません。1.5D-2Vで作っておくと引き回しがしやすくて重宝します。リグやSWRﾒｰﾀとの接続ｹｰﾌﾞﾙも1.5D-2Vが適当です。20cmくらいの長さの物を2､3本作っておくと何かと便利です。電源ｹｰﾌﾞﾙも付けます。電源ｹｰﾌﾞﾙの+,-間の抵抗値をテスタで測定し、数kΩ以上ならＯＫです。ゼロだったり、非常に低い値の時にはどこかで電源系統とGNDが接触したり、ﾊﾟｽｺﾝ関係が不良と思われます。チェックして下さい。試験中はﾄﾗﾝｼﾞｽﾀが発熱するので、ｹｰｽを裏返しにして、ｹｰｽの外側に仮に基板を固定して、ｹｰｽを放熱板として利用します。前記のようにﾄﾗﾝｼﾞｽﾀの放熱ﾌｨﾝとｹｰｽはｼﾘｺﾝｺﾞﾑ、絶縁ﾌﾞｯｼﾝｸﾞで絶縁して下さい。勿論、普通の放熱板やアルミ板に取り付けて試験しても構いません。ﾄﾗﾝｼﾞｽﾀの放熱ﾌｨﾝとｹｰｽが導通していないか確認して下さい。
図のように接続し、690をFMﾓｰﾄﾞにして、自分のよく使う周波数に合わせます。2.5Wで送信し、SWR計の表示は無視してﾊﾟﾜｰﾒｰﾀだけ見ながら、入力マッチング回路の２つのトリマ、続いて出力マッチング回路の２つのトリマを、出力が最大になるように調整します。もし、トリマの羽がいっぱいに入ったり、逆に抜けきったところで最大ﾊﾟﾜｰになる場合は、コイルを延ばしたり縮めたりして、もう一度調整します。どうしてもうまく行かないときにはトリマと並列に入っている固定ｺﾝﾃﾞﾝｻの値を増減したり、コイルの巻き数を１回増減させて再調整します。ほとんどの場合はコイルの巻き数を変更する必要はないはずです。うまく調整できれば10W近く出ます。なお、調整中はまだｱﾝﾌﾟのSWRが高い状態で、親機に悪影響を与えますので、できるだけ短時間の送信で調整して下さい。
次にSWRﾒｰﾀを見ながらSWRが最低になるように入力の２つのﾄﾘﾏを調整します。若干ﾊﾟﾜｰが落ちますが、仕方ありません。SWRは悪くても必ず1.1以下にできます。
以上の調整は、まだﾊﾞｲｱｽ電流を流していませんのでﾌﾞｰｽﾀｰとしての動作ですが、いよいよﾘﾆｱｱﾝﾌﾟとしての調整に入ります。とは言っても今までの調整でほとんど終わっています。出力側のRFCを外して電流計ﾓｰﾄﾞにしたテスタを接続します。2SC1815のベースに5KΩの抵抗を仮に半田付けし、抵抗を電源と接続します。するとテスタに電流が流れます。この電流値が20〜40mA程度であることを確認します。えらくかけ離れている場合はバイアス部に誤配線がありますのでチェックして下さい。正常でしたらRFCを元に戻します。
電源を再投入してﾊﾟﾜｰﾒｰﾀの振れを見ます。このとき、ﾘｸﾞは受信状態のままにして下さい。当然ながら、入力がないので出力も無いはずですが、もしﾊﾟﾜｰﾒｰﾀの針が振れていたらｱﾝﾌﾟが発振している証拠です。きっと電流計の振れも大きいでしょう。このままでは使えないので、ﾊﾟｽｺﾝのｾﾗﾐｯｸｺﾝﾃﾞﾝｻを追加したり、入力側のRFCと並列に1kΩ程度の抵抗を入れたり、ﾄﾗﾝｼﾞｽﾀ上に入出力を分離するようにｼｰﾙﾄﾞ板を立ててみます。でも、図のように部品配置を真似すればたぶん発振はしないでしょう。オリジナルの部品配置は、発振しにくいように考慮して決定していますし、４台製作して４台とも発振しませんでした。もともと、CB用のﾄﾗﾝｼﾞｽﾀを高い周波数で使っているので利得が低下して発振しにくくなっています。
発振しないことが確認できたらFT-690を送信状態にして、ﾊﾟﾜｰ最大、SWR最低になるようにﾄﾘﾏを再調整します。でも、今までの調整でﾍﾞｽﾄﾎﾟｲﾝﾄ近くにあるはずで、ほとんどﾄﾘﾏを回す必要はないでしょう。ﾊﾟﾜｰはさっきよりも増えて10W以上出るはずです。
ここまでくれば、全体の90%は完成したようなものです。基板単体は立派なﾘﾆｱｱﾝﾌﾟとして動作しました。
最初は上図からSWRﾒｰﾀを抜いてｾｯﾄｱｯﾌﾟします。ﾓｰﾄﾞをCWにしてPTTを押し、ﾘﾚｰが切り替わることを確認します。もし切り替わらない場合は送受信切換部をチェックしてください。次に入力側にSWR計を入れます。この状態ですとSWR計のタイプによりますが、PTTを押しても送信状態にならない時があります。これはものによってはSWRﾒｰﾀ内部がDC的に絶縁もしくはｼｮｰﾄされているためです。このときは、2SC1815のｺﾚｸﾀをﾜﾆ口ｸﾘｯﾌﾟ付きのｹｰﾌﾞﾙでGNDに接触させて、強制的にﾘﾆｱｱﾝﾌﾟを送信状態にして下さい。ﾘｸﾞから送信してSWRが下がっていることを確認します。もし上がっていたらﾄﾘﾏを再調整します。また、出力が最大になるようにも調整して下さい。ＯＫなら蓋を閉め、SWR、ﾊﾟﾜｰを確認します。若干出力の増減はありますがさっきとほぼ同じなら完成です。ﾊﾟﾜｰの低下が気になる人は、蓋を閉めた状態でﾊﾟﾜｰが最大になるように再調整して下さい。どうです？ 15Wくらい出たでしょう。10W以上出ていれば合格です。電流は出力電力によりますが、15W程度なら1.8〜1.9A程度に収まっていることと思います。動作が確認できたらLEDが引っ込まないようにｹｰｽ内部でエポキシで固めてしまいます。これでLEDの頭が押されても大丈夫、エポキシの接着力は相当です。
(1) ｱﾝﾌﾟの放熱板は、山岳移動でのSSB運用に必要な最小限の大きさです。気温の
高い場所やFMで長時間運用するときには過熱に注意して下さい。
(2) 誤って10Wを入れるとﾄﾗﾝｼﾞｽﾀを破壊する恐れがあります。ﾄﾞﾗｲﾌﾞ電力には十分
注意して下さい。
(3) 内部は電源逆接続保護ﾀﾞｲｵｰﾄﾞにより保護されていますが、逆接続するとﾀﾞｲｵｰﾄﾞ
が導通して電源ｹｰﾌﾞﾙには非常に大きな電流が流れ、ｹｰﾌﾞﾙが燃える恐れがあります。
必ず外部に2〜3Aのﾋｭｰｽﾞを入れて下さい。
(4) ｹｰｽ上面に絶縁ﾌﾞｯｼﾝｸﾞを介して取り付けられているﾈｼﾞは、ﾊﾟﾜｰﾄﾗﾝｼﾞｽﾀのｺﾚｸﾀに
接続されていて高周波電力がかかっています。運用中は手で触れたり、ﾘｸﾞに
接触させないように注意して下さい。絶縁ﾃｰﾌﾟ等で覆うのも有効な手段です。
ただし、放熱効果が落ちますのでﾈｼﾞ以外の部分を覆わないで下さい。
(5) 一応ﾛｰﾊﾟｽﾌｨﾙﾀが入っていますが、人家のない山岳運用用に作っています。
ｽﾌﾟﾘｱｽ抑圧が充分であるといえるか不明ですので、固定で使用する場合は
ﾛｰﾊﾟｽﾌｨﾙﾀを外付けすることを推奨します。もしくはﾄﾛｲﾀﾞﾙｺｱを使用したﾌｨﾙﾀを
内部に追加して下さい。
(6) 小型化／低ｺｽﾄ化のために高周波系のｺﾝﾃﾞﾝｻの耐圧にはあまり余裕がありません。
ｱﾝﾃﾅのSWRが高いと定在波がｺﾝﾃﾞﾝｻの耐圧を越えて故障の原因となります。
極力、ｱﾝﾃﾅのSWRは低く保って下さい。
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