135KHz帯475KHz帯免許のための 2バンドトランスバータ その1   E級パワーアンプ
 
長波中波のバンド135KHz帯475KHz帯の免許を貰うためトランスバータを作った。  135KHz 136KHz 472KHz 475KHz
第一の目標は免許を得ることで交信などはそのうち考えるというか興味ないというか。

1、135KHz、475KHzの2バンド用トランスバータを作る
2、出力20W(付加装置の追加と指定事項の変更で保証認定無しでいけるはず)
3、親機は10MHz帯とし局発は10.004MHzと9.668MHzとする
4、実際の運用周波数表示をしてみる。

以下主要な回路図も公開します。ただし、全体の設計をしてから進めているわけではなく
個々のブロックごとにその時の気分、手持ち部品などの都合で作っているので
全部つなぐと無駄なブロックとか意味のない回路が多々あります。



  最後はこんな感じになりました。




  先に言っておきます、バンドごとにアンプを用意しなくてもLとCをリレーで切り替え
れば共用できるのにね。


回路図はこちら
IRF640のパラプッシュプル、E級アンプです。

この状態で効率は直流入力に対し80-85%。最終的には80%を割っているかも
しれない。

ドレイン電圧11から12Vで20Wの出力。
電圧を上げれば50Wとかそれ以上出ますが、免許とか、ローディングコイルの
高電圧とか放熱とか考えないといけないのでこれでOKです。
20Wなら特に冷却も不要です。




  このブロックは-18dBmぐらいの入力を想定しています。
実験ではSGから注入し、周波数を変えいろいろ試せます。

AD817でで少しアンプして、コンパレータADCMP600で整形し
74HC04-TC4452-IRF640x2という構成。

AD817は意外と出力の振幅が大きくとれない。
コンパレータはサイン波から方形波に整形するために使っているが、サイン波の
上下の中央あたりをスレッショルドとするのは結構面倒なものでヒステリシスで
逃げている。DUTYは50%にセットするがこれを調整しても効率に大きな影響を
与えない。プッシュプルのそれぞれに調整できるようにすれば変わると思う。

送信以外はドライバの入力をGNDに落とす回路ですが、実際は全部の電源を
切ってしまうのでどうでもいい回路です。

この回路での一番重要な点は
 回路が送信状態である時にドライブ入力がない状態
 すなわちCWでの キーアップの時間、
 この時ファイナルのFETはドライブされてはいけないということ。
 もしFETが勝手にスイッチングされればバンド外で送信されてしまいます。


    実験はSGでドライブ、ドレインの電圧波形をオシロで確認、電流波形は
見ていない。
出力は50Ω負荷の電圧をオシロで測定、電力に換算


設計の参考にしたのは、CQ出版パワーMOSFETの高速スイッチング応用
VK1SVのHP,国内でも詳しい説明をされているHPがある。

コア類は手持ちを使ったが普通より大きめのコアを使うようにしている。連続送信
にも耐えないといけないので。

さてC2を無くすためQは1.8で計算。ところが実際動かすとだいぶ様子が違う。
特に周波数を可変できるため色々見え結局カットアンドトライできれいな波形に
なるよう調整した。 なんか負荷抵抗の考え方にミスがあるような気がするが。


FETをパラにしたのはそれによって効率が10%ほど上がったため。
ドレイン電圧は直流の3.3倍ぐらいで動いている。正解は3.6倍だが
C1は大電流に耐える必要があるがVK1SVの記事にWIMAのFKP1が良い
と書いてあったのでそれを使っている。

LPFはトロイダルコア活用百科のλ/4タイプを4段

回路図の定数は最終版ではありません。
       
E級アンプは7MHzPWM送信機以来なのだが、それなりに動いているようだが、何が正解なのか今一わかっていないのも知識の無さが原因です。

このくらいの周波数ならFETのスイッチング動作が最適なのだが、普通にトランジスタとかアンプ用ICとかどうなんでしょう。それとD級アンプとかも。

FET IRF640 は手持ちがたくさんあったことと耐圧が200Vということで使ったが効率のためにパラにしたり、過剰なドレイン損失で指摘を受けそうな気がします。

結局80%前後の効率と12V掛ければ20W出るということ、LPFの後は2倍高調波が−60dBc以下ということで許してください。