ミリ波の門をたたく・・・47Gへのチャレンジ
まだまだ上がある・・・
「イーカゲンにUHF」で1.2Gで四苦八苦したのが、2000年の初め。そこからYAMA会のSHF技術アドバイス講習会に通いつめ、あれもこれもお世話になりながら、なんとか24Gまで工作ができるようになってきた。さて、ここで終わりかなと思うと、講習会で槇岡さんは「講習会参加者には、249Ghzまではやっていただきます」とのたまう。うっひゃー、そんなのできるもんかいな、と思いつつ、でも47Gならば24Gの延長だろう 一つ上をやることが、そのバンドをいじれるようになる秘訣ではないかいな と思って、ゴソゴソと工作をはじめた。
局発は24Gとほぼ同じだけど
と、言うのも半ばは理由がある。47G以上のトランスバーターの場合、普通には増幅するデバイスが入手困難である。(困難なだけで、入手できないのではないらしいが・・・)それで、要するに20G台まで作った信号を逓倍するか、ハーモニクスミクサーするかして、47Gを得ているのが普通なのだ。・・・ということは、電子回路部分は24Gとほぼ同じと考えてもよいのだ。
7月15日 ともかく今回は、「ともかく動けばよい」という事を目標にして、出力は0.2mW目標として、ダイオードのダイレクトミクサー式で考えることにした。局発は57.275Mhzをなんとウソ八百ならぬ 800逓倍するので、TCXOを奮発した。まあ、これでもどうせ動くのうだろう。が、ないよりは良いかな。室温で使うには・・・。
で、例によって「高周波用実験基板」(ベタアース付穴あき基板)にて製作を開始。今回は
TCXO--2SC1923(114M)--2SC3356(228M)-FJ451(1145M))
という構成で基板を組んだ。最後にはあと二つだけ残っている1137M近辺を中心とするセラミックフィルターをいれたので安心のはず。
一段一段組んでいくと、2SC3356の出力がやたら強い模様。そのためか、1145Mの前後200Mのスプリアスが-30dBほどしかとれず、さらに出力がなぜか-5dBm程度???なんでかな??いろいろいじったもののかわらないで、キャピティで次の段をることにした。
--2SK406(2290M)--2SK406(X1)---
としたのだが、出力が+5dBm程度なのが不満。
さらにスペアナのスパンを狭くしていったら、やっぱりどうも前後20Mくらいに-70dB程度でのノイズの山が見える。なんでかなぁ・・・一応、ここでの目標は10dBmなのでもう一分張り、キャピティの内部を調整する必要がありそうだ。
#でも、これではやっぱり不足するようなので、もう一段、1145Mの段に 2SC3356によるTRのアンプを入れた。ややスプリアスもこれで落ちる。
7月21日 連休は、アンテナ交換と家のテレビの交換(壊れた・・・)にともなう片づけで大半が終わった。でも、昨日の夕方から47G-LOの続きとして、11G台への5逓倍段を作ってみた。
まず、アルミアングルをゴリゴリと切り、仕切りのアルミ板も切り、箱を作る。これが一番大変で、今回も四苦八苦。工作が苦手だからねぇ・・・。続いて基板にマイナス回路を作ってテスト、それからFET以外をつけてテストしてからFETをつけた。今回もセブロンの5逓倍基板。
---NE3210S01--BPF--2SK406---
×5 ×1
という構成で、2Gの5dbm程度を入れてやって、出力を見ながらスタブをいじった。BPFの真ん中、出口などにスタブを入れたら、11G台が10dbmほどになったのだが、どうもまたまた-50dbほどのあたりに汚いスカートがついてしまう。2G台ではこの汚いスカートはないので、5逓倍段の動作に問題があるのだと思うのだが・・・。
前段をとめると5逓倍段が発振して10dbmほどの強力な信号が出るので、このあたりが一番悩みそうだ。24G固定用でも同じで苦労したのだが・・・。逓倍段のゲートがゼロバイアスで、入力信号だけに頼った回路だということもあるのかな。ここにゲートバイアスを可変でかけたら少しは安定するかなぁ??
ここで10dbmはほしいのですが、同時にもう少しきれいにしておきたいし・・・。次の23Gへの逓倍は、前に作った24Gアンプを流用するのだが、調整はやっぱり難しそうだ。しばらく断酒しないと無理かな・・。
8月20日 しばらく、固定用設備の修理などで追われていたが、重症の24Gは後にまわして47G用のLOを再び、いじり出した。
セブロンの5逓倍基板でのバイアス回路なしでの逓倍段に当初NE3210をば使っていたのだが、飛ばしてしまい、また発振気味になるので、この段を2SK406にしてみた。出力はわずかに減った気がするが、安定した。
で、前に作って放置してあった24Gアンプ基板を改造して、23Gへの逓倍としてやる。スタブは昨晩、泣き泣きでやってみて、本日、蓋をしたらば6mW程度出てきた、これで安定してくれたら言うことはない。
もっともこれではハーモニクスミクサーには不足なので、もう一つ、アンプユニットを作って出力可変にしなくてはならない。昨日、川崎に詣でた時に買えばよかったかな。さて、それをやってうまく行けば、ミクサーなんだけど、まだ先は長い。
LO-AMPの完成(?)
9月17日 47G-LOに作りかけのS01-35LG 二段のアンプをつないでみた。が、ゲインは全然とれずに、うーん・・・。やはりこの基板も、カップリング部の片側が太く、片側が細いのだが、それにしても一時は10数dBb出ていたはず・・・。
で、パワー計につなぎなおして調整したが、「おっ、いけそうだ」と思った瞬間・・・・・アレッ!!??針がゼロに。 またまた
やってしまった。 南無阿弥陀仏。一段目のS01を、ドレインのスタブを電源をいれたままいじっていた罰か。それともコテに、リークがあるのかな??
9月20日 24Gを箱に入れて、次に47G-LOのAMPを・・・と思ったのだが、またまたアホなことをやってしまい、取り替えたばかりのFETがご臨終。
・・・なんとゲートの電圧を測ろうとしたのが、テスターが抵抗のレンジになっており、マイナス棒にはプラスが出ていたので、一瞬でFETが導体になってしまった模様。とほほほほ。
9月21日 今日、出かけるついでにサトーさんでNE3210を仕入れてき。で、つけてテストすると・・・あれれ???変だな??? 
なんと、FETの裏側になる部分で基板上にショートがあった。で、取り替えるときに熱で一つ逝ってしった。トホホホ。
でも、今度は綺麗に掃除してからつけて、調整。それで、なんとか22.910Mhzにて、40mWが確保できた。
構成はNE3210S01(3V) FHX35LG(4.5V)。これであとは電圧可変が外からできるようにしてやって、それとIF/バイアスを重ねる部分を作るのが次の課題のようです。そのあとは、ミクサーユニットかな。まだまだ47G
QSOまでは遠いなぁ。
ミクサーは奥が深い??
9月28日 日曜日、ゴリゴリと導波管を切ってシングルダイオードミクサーを作ってみた。ダイオードは第一作はSPD221を使ったのだが、マウント方法に問題があるようで失敗の模様。
使った導波管はWR22。導波管をとりあえず、長めで管内波長の10波長分の長さに切った。それで、一波長程度のところにダイオードをつける穴をあけて、さらにそこから一波長先から2.9mm感覚で調整用ネジの穴をあけた。これはARRL/RSGBのインターナショナルマイクロウェーブハンドブックの真似である。
ただ、問題は多分、導波管の内部の高さがSPD221の長さよりも短くて、普通に先端の入る穴をあけてマウントすると、逆側の電極は導波管の上の壁面の中にうまったようになってしまう(管内にはセラミックの部分だけしか残らない)ことではないかと思う。これで試しに局発をいれて逓倍してみたが、弱いこと弱いこと。ともかくイーカゲンなパイプとSPD221の逓倍器と比べて30dBは少ないので、唖然。hi
で、考えあぐねていたのだが、やっぱりダイオードのマウント方法が悪いのではないか、と今朝、起きたら思いついた。
そう思って、以前、巣鴨で行われた講習会特別バージョンの時にJA1ELV局が配布された資料を見ると、SPD221が裏側から入れてマウントしてあるような気がする。さて、やってみないとわからないが・・・。
#駄目だったら、導波管のその部分を切ってしまえばよいわけで、そのために(?)10波長分もとったような具合か。hi
LO-AMPのドレイン電圧を加減する部分は作ったので、あとはこのMIXERと受信アンプ、送信ATT バイアス回路を組み合わせたものを作れば動くはず。さて、10月のうちにできるかなぁ。
9月30日 日曜日はミクサーが逓倍器としても働いていない という「玉砕」だったので、昨日は、ダイオードのマウント方法を変更してみた。
SPD221を導波管の裏側から入れるようにしてみたのだが、今度はSMAコネクタの芯線部分の長さがなかなかあわず、やすりでゴリゴリと削ってあわせたのだが、つい削りすぎて駄目になる。そこで、やや強引ながら、削りすぎたSMAのピンの先にSPD221を取り付けてやり、これを導波管に差し込んで固定してみた。
これでLOを入れると一応、22.9Gx2=45.8Gが見えている。ただ、レベルが低いのが疑問。うーん、やっぱり金物工作は大変だ。(基板上でも大変かもしれませんが)でも、もう一つ作り直すかなぁ。
昨晩はここまでとしたが、LO-AMPの電圧可変部をつけてのテストをしてみたらドレイン電圧を7Vにすると50mW以上のLOが出る。ただ、これだと飛ばすのが怖いので、5Vに戻して40mWにしておいた。7Vの時の35LGにかかる電圧は、多分、6Vと少々だと思われる。
バイアスとIFを重ねる部分が必要なので、それをどう作るかも課題。LO-AMPと一体にしても良いのだが、せっかくLOのパワーが出るようになったので、別にした方が無難そうにも思える。そう思うと、DB6NTタイプの基板でのミクサーをばマネシンボして作るかな などとも思っているのだが。・・・基板タイプで作る場合は、DB6NTの76G用の真似をして、円形導波管につなぐタイプにした方が、導波管のバックショート位置の調整が楽にできるのでよいかな、などと考えてみたが、これも苦手な金物がからむので、辛い。hi
47Gを確認!!
10月8日 しばらく忙しかったが、今日は休みなので、ゴソゴソと47Gをいじりだした。
1)まず、LO-AMPの出口に1.2G IFを重ねられるようにコネクタをつけて、数回まいたコイルで結合しました。ここに2dBのATTを入れた1.2Gの100mWを入れてみる。
2)そして、その後、LOの出力をMIXERにいれて、47GとLOの倍を交互に見比べて、そしてネジを調整・・・
3)これでLOよりも47Gが強くなったので、出力を計ってみた。(HITACHI製のセンサーで借用品)すると、0.03mW程度。
ただ、ネジがちょろっとずれるとすぐに減る。このあたりは大変シビア。LOとの差は、まだ10dBいくかどうか。出力ももう少し出ると思うのだが・・
でも、47Gであることは、確かなようで、さて、第一歩としてはまあまあ??
と、本日はここまでは順調だったのだが。、が、その後はいつもの『定番』となった。hi
まず、
1)さて、ケースにつけてから細かい調整をしよう・・・と取り付けにはいる。
2)さーて、できたぞ・・・と点検して、スイッチオン!! あれれ、なんだか変だよ。・・・・ガーン・・・電源制御回路のアースラインがつないだ先で切れたのか!!10Vかかったぞ・・・という事で、LO-AMPの35LGを飛ばしてしまった。
その後、交換したのですが、まだ20mWまでしか出ない。足らないか・・・。
さらに、導波管に切ったネジがいじりすぎでバカになり、あれこれやりましたが前よりもさらに10dB程減った。残念。
不思議なことに、導波管から出したコネクタにダイオードだけをつけてテストするとぐっと強い信号が近づけたパイプ利用の外部ミクサーで検出できる。導波管にマウントしてはかると20dBも減ってしまう。うーん・・・難しい。
調整用のネジも1.4/1.7mmだとタップがハンズでは売っていないようで、2mmにしたのだが、やはり太いねぇ。探してきて、もう一つ、導波管タイプを作り直してみるかなぁ。
10月9日 今晩は、出力が-18dbm程度まで戻った。
やったことは・・・
1)ダイオードをSPD221から1SS105に交換した。(我が家で最高のダイオードなんです・・)
2)マウントの方法をいろいろかえてみる。
3)バカになったネジの代わりに出口側に2.9mmほどよった所にネジ穴をつけた。
4)さらにバカになったネジの穴にもナットを半田付けして、動かせるようにした。
これで、15mW程度を入れると-18dbmほど出てくるようだ。後は、LOが落ちた分だけ減った気がする。
測定用の外部ミクサーが丸パイプだったので、どうも計りにくく、もう一つ導波管を切って、外部ミクサーを作ってみた。こちらは外したSPD221を使ったが、値としては、今までの8mm内径のパイプで作ったものとさほど変わらない。でも、カットオフの関係で30G台等がバッサリと切れてぐっと見やすく、安定して見えるようになった。
目下、LOは信号入力時に15dbダウン、逆サイド(44G台)は30dB抑圧。今までのネジの位置が近すぎて効果が薄かったようだ。新しくあけたネジの方が効果が大きい。
とりあえず、IF と切り替えユニットを作ってみて、動かせるようにしてから、続きは気長にいじることにしよう。これで至近距離ならば交信できるセットにまとめることができそうだ。
あ、でも、アンテナも考えて作らねばならないなぁ。スリットアンテナが一番よいかなぁ???
とりあえず、1stQSO
3月28日 ポストアンプを基板で作ろうとしたのが、十月だから半年もあいてしまった。その間、ポストアンプを作ったのだが、なんとリレーの向きを間違って基板を作ってしまい、そのあたりで失速。ついで、あれこれと忙しくなってしましまったり、LINUXサーバーでMLを動かしたり・・・としているうちに、勢いがとまって時間が経過してしまったのだ。
が、このままではイカーン!! という事で、とりあえず、講習会に持ち込んで、誰かと交信実験をしたり、川崎で出ているマーカー信号を使って受信テストをしたりして、｢自分に刺激｣を与えれば、なんとか復活するだろう・・・と考えた。そこで、YAMA会の技術アドバイス講習会に、「47Gもって行くので誰か交信実験を・・・」と予告を出したら、JS1UVH大矢さんが手を上げてくれた。
9時すぎに会場につくと、すでに大矢さんが、既に47Gをヒートアップして待っていてくれた。
さっそく、まず、マーカー信号を受信してテスト。最初入らなくて、あせったが、どうも変換コネクタが死んでい模様。交換して念のため、TRVを蓋をあけてさかさまにしたら、受信できた。
その後、外に出て至近距離での47Gのテスト交信。大矢さんのアンテナのまん前、5Mほどではあるものの、59++で交信が成立した。ちゃんと電源を切ると切れたし、導波管の前に手をかざすと、信号が弱くなったので、間違いないようだ。バンザーイ!!
まだまだ課題というか、予定の工作が終わっていないのだが、とりあえず交信できたということで、ちょっとホッとした。TNX JS1UVH!!
その後、講習会でスリットなどについて、いろいろ伺ってみたが、ミリ涙からあたりまえだけど、まあ、細かいねぇ。導波管の先に、0.7mm程度の深さの切れ目を3.5mmほどいれる・・・とのことで、ため息をついた。まず、細かい作業のできるヤスリを探して夜な夜な、ゴリゴリならぬ、スリスリとやらないとできないか。
その後、昼から研究会があったもので、先に失礼したのだが、はるメールさんの送ってくださった釘なご とか、こしひかりビールなどが美味で、ついつい研究会には遅刻して参加となってしまった。hi
まだまだ完成せず・・・
3月30日 やはり講習会に持って行ったのは大正解だったようだ。初交信に刺激されて、局発のどこかが異常発振しやすいのをなんとかしようと、まず考えた。いろいろ調べていくと、どうも2G台の逓倍あたりがおかしい。そこで、テストーで計ってみたら、1Gから2Gへの逓倍に使っているキャピティで、2SK406のせるふばいあすが-1Vもある。ちと深いかな・・・とていうことで、ソースに入っている51オームを、逆側のソースにもつけて、半分にしてみた。これでも、この同調がずれると異常発振する。でも、同調すれば割と安定してきた感じがある。さらに、ネジがどうも緩んでいる部分が異常発振の原因でもあるようなので、あちこちと締めなおした。これで安定してくれれば、いいんだけどねぇ・・・。
4月4日、今日は雨なので、ゴソゴソといろいろといじっていた。で、24Gの修復やら、マーカー発信機の設定やらをして、気がついたら夜になっていた。
さて、次はポストアンプだ。夜になってから、穴あきの高周波用実験基板を取り出した。これにG5Yリレーとポストアンプの基板をのせて、作ろうというのである。で、アンプだが、アジレントのMMICもあるのだが、どうもこれは発振しやすい。そこで、以前、川崎でわけてもらったMMICアンプ用の皿基板に、NECのMMIICをのせてやろうと思いついた。ゴソゴソ探したら、2712/2708の手持ちが出てきたので、これで組むことにした。
4月5日 深夜に帰宅してから、再び点検のために47GのLO出力をスペアナで見てみた。すると・・・あららら、またまた異常発振による｢お化け」が見えているではないか。ただ、中心の周波数ではしっかりと出ているので。さほど強い発振ではないようだ。
うーん、また2G台かな・・・???と思ったが、どうも波形が違う。試しにLOを受信のために弱く切り替えると止まる。で、どうも最後のアンプが低い周波数でセルフを起こしているらしいと考えて、ドレイン電圧を変化させると発振がとまった。出力を見ながら調整してみた。これで多分、大丈夫なはずだ。
4月10日 さて、調整用にマーカーが必要だ、との事で、とりあえず、作ってみた。 →こちら。
で、これを使ってトランスバーターを仕上げよう、と考えた。まずの課題は、｢ポストアンプとバイアス切り替え部」である。これを穴あき基板(一応ベタアースがついてはいるのだが)に組もうという、いつもながらのイージーな作り方である。が、さすがに高周波用実験基板
のベタアースにMMIC二段36dBアンプ基板ではハイゲインすぎたようで、何かの拍子に発振する。しばし悪戦苦闘した挙句に、「36dBもゲインはいらないね」と、MMICを一段にとりかえてよしとした。そのままではどうも2G台で発振してしまったのである。
さて、これで切り替え回路付になったので、送信受信で局発の強度も、バイアスもそれぞれにあわせられる。で、やってみたら、確かに47Gの信号が前よりも強くなったような気がしてニコニコ。
が、カチャカチャやっていたら、突如として ストンと出なくなった。あれれ?? ・・・調べると局発のアンプの最後の段が死んでいた。なんでだろうか・・と思いつつ35LGを交換。ここからまたまたひーひー言いながら調整したが、どうやっても、20mWになかなか行かない。で、いじっていたら、またまた一つ亡くなった。
で、よーくみたら、何度か飛ばして石を交換した結果、基板のパターンがずいぶんはげてしまった。これでは駄目だな、と24G LNAとして組んでいた奴を一つばらして、組んでみた。
これも苦労したが、20mWまでできたので、ホッと一息。これで聞くと、マーカーはスカスカとよく聞こえる。送信もバイアス可変がよく効いている。よーし、これでいいかな・・・。
ところがまたまた突如消えた。うーん、また飛んだのか??? 今度は35LGはもったいないので、S01を使って見た。これも悪戦苦闘して20mWでました。で、うーん、疲れた、まさか、今度は大丈夫だよね・・・と思っていたらば・・・またまた突如として、飛んでしまった。過電圧だったのか、5Vと抵抗でつながっていたのだが・・・。
てなことで、先ほど、飛ばした奴を外すだけしてから、コテの電源を抜きました。さすがに一日に四度も石を飛ばして再調整・・・するものではない。多分、S01が飛んだのは過電圧として、その前のはなんだろうか??送信・受信で、ドレインの電圧を317Tで切り替えて使っているので、その切り替え時にパルスでも出るのだろうか。
切り替えのパルスは、確かツェナーを使うとよかったのかな。それとも半固定VRでバイアス可変・切り替えにし
てから、よく飛ぶので、何かまったく別のことなのかなぁ。それにしても、不可解だ。
4月18日 風邪をもらったようでダルイのだが、再度、４７Ｇ ＬＯ−ＡＭＰをいじってみた。
今度は、電圧を４Ｖ以下に設定して、ドレインに念のため手持ちの４．７Ｖツェナーを入れた。これで５Ｖをこえるパルスは消せるはずだ。
で、調整してみると、ドレイン電圧４Ｖ以下で調整した方が、スムースに２０ｍＷ以上の出力が確保できた。やはり過電圧はいかんようだ。これで電圧を上げると、そこそこ出るのだが、もう飛ばすのはコリゴリ。ｈｉ
その後、ずっとマーカーを受信した状態にしておいたが、変動はあるもののまあまあ使える程度にはなったようだ。次はアンテナを作らないといけないなぁ。