一世一代の決断はＱＳＹ

大げさではなく、まさに一世一代の決断をしました。しかもアマチュア無線をやっていたお蔭で、軽々と決断できたのです。
 
生まれてこのかた、75年間以上東京を離れて生活することはありませんでした。無線では周辺ノイズとアンテナの立地が大きな問題でした。ビル群に囲まれ、携帯中継局に囲まれ、周辺に工場が立ち並ぶ最悪のコンディションでの運用でした。加えて本人の健康状態も芳しくなく、ここ２年はＱＲＴ状態でした。（ブログも休眠状態）
 

林立するアンテナ群？どこが？奥の鉄塔は高圧送電線の支柱です
 
不動産屋さんには「太平洋が近く、静かな環境」をお願いして、千葉県茂原市に手ごろな家が見つかり、引越しすることができました。緑に囲まれた自然豊かで、階段のない一人暮らしに最適な平屋です。
 
 
引越荷物を整理しつつ、ＱＳＹして３ヶ月経つ６月にＨＦとＶＵＨＦの簡便なアンテナをあげることができた。
 
HF-ANT
ＨＦバーチカル（ホイップ）
早速、気になっていたノイズを確認すると、大田区では７MHz帯でS=9+10dBのノイズで悩まされていたのだが、10～50MHzでのノイズはS=1～3と快適。1.8～7MHzは畑のあちこちに点在するソーラー発電のインバータが悪さをしているようだが、それでもS=6前後に収まっている。夜間はS=3まで落ちる。
 
歳を取って足腰が弱くなり高所は無理なので、アンテナは地上作業だけで張替や調整が可能なように考えた。そこで考えたのがＨＦではバーチカル（ホイップ）アンテナ。大田区で使っていた１２ｍ長のグラスファイバー・ポールの先端に、約１ｍ強のステンレス・ワイヤを付けて、１３ｍの垂直アンテナ・エレメントを作った。
 
肝はステンレス製の２ｍパイプと足場に使う自在サポート・クランプ（タカミヤ）だった。ステンレス・パイプは工事業者さんにお願いして、機械で約1.3ｍ地中に打ち込んでもらった。地上に70㎝出たパイプに自在クランプを取り付けて、パイプとエレメントになるファイバー・ポールをクランプで上下２ヶ所固定する。ここで自在クランプの本領が発揮される。
 
ATU
ＨＦバーチカル＋ＡＴＵ
下のクランプだけ緩めてクランプから外すと、エレメントを90°まで倒すことができる。倒した状態で先端のステンレス・ワイヤとKIV1.25sq電線を接続してファーバー・ポールの中を通し、３段９本のステー・ワイヤの取付加工が地上作業でできた。ステー・ワイヤの重みが加わり少し馬力はいるが、エレメントのポールを上のクランプを中心に立てるとステーを張った垂直バーチカル・エレメントが完成した。
 
昨今「釣竿アンテナ」で馴染のオートマチック・アンテナ・チューナー（ICOM AH-730）を上下のクランプの間のステンレス・パイプに取り付けた。エレメント長は付け根で調整できるので、月刊ＦＢニュースの記事を参考に調整した。トビは別として概ね13.4ｍで1.8～50MHzまでSWR1.5以内に収まった。エレメントの長さが良かったのか、７、14、18MHzは良く飛んでくれる。
 
月刊ＦＢニュース「AH-730インプレッション」
https://www.fbnews.jp/202204/technical/
 
地面近くに給電部があるため打上角はかなり低く、国内ＱＳＯには不向きなようだが、太平洋諸国、東南アジア、北欧、北米には予想以上に良好なようだ。アンテナをあげて２カ月で25エンティティ―とＣＷ－ＱＳＯができた。
 
 
VUHF-ANT
Ｖ／ＵＨＦＧＰ
V/UHFは、大田区で使っていた３バンドコリニアＧＰ（COMET GP-93）を移動用伸縮ポール（DAP600＋AS603）に取り付けて近距離ＱＳＯ目的で設置した。屋根より高くを目標にして平屋のため６ｍで充分だった。自宅アンテナに移動ポールを使ったのは地上作業できることに尽きる。ポールを下ろしておいて取り付けて、伸ばせば一丁上がり。
 
常時、伸縮することがないためホースバンドで固定補強した。今年（2024年）の大型台風７号が直近をかすめたが、ビクともしないかった。どこかの政治家ではないが、「頭は軽いほうが良い」とはアンテナにも言えそうだ。Hi
 
ところでこんなプアーなアンテナだが430MHzで大田区までRS54で届いてしまった。最も交信相手の28エレ２列２段のＪＨ１ＡＱＧ局。その後も確実にＱＳＯできているから驚きだ。430MHzはローカル局と知り合いになる機会になると良いのだが。
 
 
お盆の時期を過ぎたにも関わらず、相変わらずの酷暑が続いています。ご近所さんから一人暮らしは寂しくないですか？などと声を掛けられますが、アマチュア無線があるので寂しい思いは感じたことがありません。
 
rabbit
ＪＡ１ＰＳＢ（茨木県ひたちなか市）、ＪＡ１ＳＨＡ（東京都大田区）、ＪＡ１ＸＢＹ（神奈川県宮前区）各局とも７MHzＳＳＢでラグチュウを愉しむことができました。
 
今回はアンテナがあがった件を２年ぶりにお伝えしました。コールサインもＪＡ１ＵＬＦに戻り、７、14、18、21MHzで主にＣＷ、時々ＳＳＢ、430MHzＦＭでＱＲＶしています。聞こえて居ましたら「畑の菜っ葉」（ＪＡ１ＰＳＢのギャグ）おコエがけください。ヘイトな？ご挨拶７３！
 
 
 
 
 
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真空管用電源の回路設計

前回のデータを参考に電源トランスを探しながら、黎明期の送信機と受信機に使う電源を考えてみることにしました。
 
当時のアンカバー（無免許）を含む素人無線局は、自励発振を使ったリグが多かったようで、周波数変動（QRH）は普通だったようです。現代に再現するとき、周波数変動を少しでも抑えるために、電源電圧の変動は大きな課題になると思います。
 
当時の水晶発振子（振動子）は大変高価で素人には手が出なかった。また軍用無線、公衆無線、船舶無線など業務通信と異なり、決められた周波数で交信する訳ではなかった点もある。
 
三號型水晶
三號型水晶片（昭和18年）
海軍型水晶
海軍型水晶発振子（昭和17年）
旧型水晶
海軍旧型水晶振動子（戦前）
当局が開局した1950年代に使われていた水晶発振子はFT-243、HC6/Uになっていた。おそらく米ジャックの影響で日本規格のクリスタルは見かけなくなっていたのだろう。
 
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以下は真空管用電源トランスを使って、送信機および受信機に電源を供給する回路の構想を具体的にまとめてみました。
 
フィラメントを点灯させる電源は、センタータップを引き出す必要から、±トラッキング電源を採用することにした。プレートに印加する高電圧電源は、FETとツェナーダイオードを組み合わせて安定化を図る。
 
直熱管真空管はフィラメント電圧の種類が多い。さらに送信用と受信用でフィラメント電圧が一致するとは限らないから、それぞれ独立して計画することにする。
 
ブロック図
真空管用電源－全体構成ブロック図
 
トランスの高電圧は送信では280V-0V-280Vの両端を使って560V、受信では0V-280Vの片巻の使用で280Vを得る。プレート供給電源は、送信回路では560Vrms（792VP-P）で、受信回路では280Vrms（396VP-P）になる。
 
フィラメントの両電源への供給は、0V-5V-6.3Vの2回路を連結して使用する。5V-0V＋0V-5V＝10VrmsCT（14.2VP-PCT）および、6.3V-0V＋0V-6.3V＝12.6VrmsCT（17.9VP-PCT）となり、各トラッキング回路に使用する。
 
高電圧安定化回路とトラッキング回路のいずれも、直流電圧計で確認しながら可変抵抗器を調整して希望の電圧を供給する。
 
 
現代ではパワー半導体が進歩して、高電圧でも安定した回路を考えることができそうだ。プレート回路に使用する高電圧電源は、送信用で最大500Vで50mA、受信用は最大250Vで1mA前後が必要になる。
 
高圧安定化
プレート用高電圧安定化電源 基板回路図
 
最近は真空管に使える高耐圧の電解コンデンサが少なくなったので、比較的入手容易な耐圧420Vを直列にしてP-Pで800Vまでの脈流に対応する。コンデンサと並列に分割抵抗を入れて容量の受信用の場合は420Vを1本で良いでしょう。
 
IRFBG20
IRFBG20
要となるパワー素子は、Vdss＝1000Vmax、ID＝1.4AmaxのMOS-FET－IRFBG20－を選んだ。
 
電圧を決定するツェナーダイオードは300V以上は入手困難なため、240Vを直列接続にして480Vを得て送信用に用いる。出力電圧はVds＝2V～4Vがプラスされる。受信用は240Vを1本使用する。
 
CRD（定電流ダイオード）で－2SC4662－（VCBO＝500V）のコレクタに供給する。外付けの100KΩB可変抵抗器でベース電圧を調整して目的の電圧を得る。
 
 
直熱管のフィラメントは中点タップ調整のかわりに、±が同電位になるトラッキング電源を設計します。送信用は4V～7.5VCT（±2V～±3.75V）、受信用は2.5V～5VCT（±1.25V～±2.5V）になる。
 
トラッキング
フィラメント用トラッキング安定化電源 基板回路図
 
正電源の安定化には、VO＝37Vmax、IO＝5Amax 可変三端子素子の－LM338T－が便利だ。負電源用として以前はLM333があったが廃番になってしまった。
 
LM338T
LM338T
2SD2375
2SD2375
代用品としてVCEO＝80Vmax、IC=3Amax、hfe＝500～1500のパワートランジスタ－2SD2375－を使うことにする。
 
オペアンプは単電源可能であれば何でも良いが－LM358－とした。基準電圧ダイオード－TL431－で0～2.5Vを出力し、可変抵抗器で電圧を設定する。正極側のオペアンプはLM338のアジャスト（AJD）端子に入力して制御する。オペアンプは9V単電源で動作させます。
 
負極側のオペアンプは、正極出力と負極出力の誤差を検出して自動的に調整する。オペアンプの出力をパワートランジスタのベースに接続する。2SD2375は比較的hfeが大きいので、オペアンプで直接駆動することが出来そうです。
 
LM338Tと2SD2375はTO-220タイプです。いずれも最大2Aまでの電流が流れるので、当然ヒートシンクは必須でしょう。
 
 
今回は、単球送受信機に必要なフィラメント（A）電源とプレート（B）電源を備えた電源回路を半導体で設計してみました。パワーFETによる高電圧の安定化と、両電極±同電位のトラッキング回路を使ってフィラメントの中点を得る回路とした。
 
rabbit
トランスが入手次第バラックで組立てて、部品定数の見直しなどを行い、最適値に修正するつもりです。
 
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使えそうなトランスがあった

旧軍トランス
戦前の送信機の高圧トランス
前回、黎明期の送受信機を考える前提として、安定電源の考え方を整理しました。ここでトランスが大きな課題であることを感じて、少しネットを検索してみました。
 
考えていた以上に真空管用電源トランスは種類が豊富で、想定に近い仕様の既製品がありました。調べたのは、秋葉原の老舗の東栄変成器、ゼネラルトランス販売（ノグチトランス）、春日無線変圧器の各社と、名古屋のエイトリックトランスフォーマーの４社です。
 
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サンスイ、ラックス、タンゴ、アトム、菅野（SEL）など一世風靡したトランスメーカーが撤退し、ニッチな真空管オーディオ市場に向けて、直販中心で高級志向に特化して手掛けているようだ。
 
記載の価格は令和5年4月末現在
型番B電圧B電流A電圧A電流税込単価
N-100280V-250V-0-250V-280V100mA5V
5V-6.3V
6.3V		2.0A
1.0A
1.0A		13,200円
P-75N280V-250V-0-250V-280V75mA5V-6.3V
6.3V		2.0A
3.0A		9,100円
(特価)
KmB110S280V-250V-0-250V-280V100mA5V-6.3V
5V-6.3V
6.3V		2.0A
2.0A
2.5A		17,270円
KmB280F280V-250V-0-250V-280V150mA5V
2.5V-6.3V
2.5V-6.3V
6.3V		3.0A
3.0A
3.0A
2.0A		14,300円
PMC-35E-B260V-230V-0-230V-260V30mA5V-6.3V
6.3V		0.8A
2.0A		6,200円
(特価)
PMC-100M280V-240V-200V-0-200V-240V-280V100mA5V-6.3V
5V-6.3V
5V-6.3V		2.0A
2.0A
2.0A		9,650円
(特価)
GS-115280V-250V-0-250V-280V120mA5V-6.3V
5V-6.3V
5V-6.3V		2.0A
1.5A
1.5A		14,300円
 
センタータップ（CT）付のフィラメント回路のうち、送信回路は6.3V＋6.3V＝12.6V（CT＝6.3V）、受信回路は5V＋5V＝10V（CT＝5V）で、レギュレータ素子のドロップアウトを考慮しても問題ないでしょう。
 
PMC-100M
電源トランスの例(PMC-100M)
送信用プレート（B）AC電圧は、最大260V～280V×2＝520V～560Vになります。
 
受信用プレート（B）AC電圧は、CT（0）から片側の巻線を使って240V～250Vを得ます。
 
受信用B電源は必要な電流が4mA～5mAでで最大10mAまでなので片側の巻線だけでも、バランスが崩れる懸念は少ないと思います。
 
あとは最大送信出力を考慮すればB電流を決定でき、適当なトランスを選べるでしょう。ただし四極管以上の場合、スクリーングリッドで消費する電流も考慮する必要があるが、シングル（単球）であれば最大60mAもあれば良いでしょう。
 
 
最近のトランス事情について当局が無知だったのは確かだった。それにしてもトランス業界を含めた日本の部品屋さんの底力に感動を覚えた次第です。
 
rabbit
今回はトランスの入手可能となり一安心。次回はフィラメント用トラッキング回路と高電圧安定化回路に入る予定です。
 
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盆栽趣味は安定電源から

VE3AWA横
VE3AWAの80 mtr. P-P TPTG
黎明期のハムのことを調べていく内に、プリミティブでシンプルなパーツに取り組む様子が浮かんできた。そして遂に究極のCW無線機にハマってしまいました。
 
何とか黎明期の無線機にチャレンジしてみたいと思い始めた次第です。そんな時にQRZ.comでVE3AWA Lou OM のページを拝見する機会がありました。
 
どうせ作るなら当時のスタイルを守りながら、単球式でブレッドボードを使うことを前提にした。もちろん自励式発振を使う以上は、周囲温度や周辺回路からの影響もさることながら、最大の不安定要素は電源でしょう。
 
前回までの「オートダインへの篤い想い」、「盆栽趣味の単球送信機」で考えたように、整流管を使うのも良いが、まず受信機と送信機に集中することにした。
 
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現代の技術で安定した電源を供給できれば、周波数の変動（QRH）を最小限に抑えることができるだろう…との考え方で、まず電源から挑戦することにした。必要な電源仕様はおもに日本でも入手可能な真空管を、以下の通りを想定した。
 
TC03/5
TC03/5(Philips)
Vf=4.0V If=0.275A
Vp=300Vmax
Po=5W
受信機用電源は三極管（UX-201A、UX-12A、UY-27Bなど）と四極管（UX-222、UY-224、UY-24B、UY-35Bなど）で異なるが、フィラメント（F）の2.5V（1.75A）／3.3V（0.14A）／5V（1A）、プレート（P）の135V（4mA）／180V（4mA）／250V（5mA）あたりになる。
 
送信機用としては出力により大きく異なるが、UX-210（15W）はフィラメント（F）7.5V（1.25A）でプレート（P）425V（18mA）、TC04／10（10W）ではF=4V（1.1A）P=400V（43mA）、TC03/5（6W）でF=4（0.275A）P=300V（20mA）、UX-202A（5W）はF=7.5V（1.25A）P=435V（39mA）、UY-807（15W）で、ヒータ（H）6.3V（0.9A）P=600V（42mA）を満足する規格必要なようだ。
 
 
まとめると受信用フィラメントとしては、2.5V／3.3V／5Vで最大2A程度、プレートに印加するB電源は135V／180V／250Vでスクリーングリッドを考慮しても10mA以下となる。送信用フィラメントは4V／6.3V／7.5Vで最大1.25Aで、B電源としては250V／400V／500Vで50mA程度で良いだろう。
 
こうして考えると受信機用には、フィラメント回路（A電源）をハム雑音の防止から直流点灯で中点出力を設け、安定化で2.5V～5Vの可変式とする。プレート回路（B電源）は135V／180V／250Vステップアップとして出力安定化とする。
 
送信機用は、フィラメント回路（A電源）を受信同様の直流点灯中点出力として4V～7.5Vの可変式とする。プレート回路（B電源）は250V／400V／500Vで安定化可変出力とする。
 
シリーズ電源
真空管用シリーズ電源回路のブロック・ダイアグラム
 
早速ブロック図を起こしてみると上図のようになった。最大の課題はこんな都合の良いトランスがあるはずもないだろう。近い仕様の電源トランスが見つかると良いが、特注すると最低２万円前後になる。
 
 
思い切ってスイッチング電源で組むのも一つの方法かもしれない。スイッチング・レギュレータで一から組み立てるのは、それなりに大仕事になりそうだ。下図は既製品のスイッチング電源で構成してみた。正負両電源のスイッチングユニットはメーカー各社から出ていて価格も手ごろだ。
 
一方高電圧のスイッチング電源は、「松定プレシジョン」があるが、個人取引は行っていないのでアマチュア的には入手困難なようだ。
 
スイッチング電源
真空管用スイッチング電源回路のブロック・ダイアグラム
 
いずれにしても既製品のままでは、出力電圧の可変範囲が狭いので、少なからず改造、調整など手を加える必要がありそうだ。またスイッチング電源は比較的、高周波雑音の要因になり易いので、コモンモード・フィルタやノイズ防止キャパシティーなどのEMS対策が必須でしょう。
 
 
今回は単球送信機と受信機に使う電源回路の構想してみました。コスト・パフォーマンスを最優先に考えると、適当なトランスが見つかれば自作が良いのかも知れない。
 
rabbit
とりあえず（先送りの常套句）トランスを探すことに専念して、それから方針を決定したいと思います。
 
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盆栽趣味の単球送信機

JG1RQT
JG1RQTの盆栽趣味
当ブログの「となりの芝生探訪記」で訪問した「JG1RQT局」との話題で、今時AM（振幅変調 A3）に挑戦するのは「ハムのの盆栽趣味」だとの明言を頂きました。
 
様々な半導体パワーディバイスが世の中に出回って、今更フィラメント（ヒーター）に大きな電力を使う真空管に対する価値観を見出すことは難しい。
 
そこで真空管の趣味は、小さな樹木に丹精込める盆栽に寄せる思いと酷似しているように思えた。
 
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話を本題に戻して、前回の「虎の子をはたいたお宝送信管」で当時の種々の送信管と、QSTハンドブック（1934年）に掲載された送信機の翻訳記事を取り上げた。
 
記事は TYPE 10 の自励発信回路を使った単球の送信機で、現代の電波技術では想像できない。電源や温度による発振周波数の変動（QRH）、不要な電波の輻射（スプリアス）など、余りにも大らかな時代てあったようだ。
 
当局が開局した昭和41年（1966年）の7MHz帯でも、送信周波数と受信周波数がズレているのは日常だった。しかも自励式VFOを使っていると、スタンバイ（送受信を切替える）する度に相手の周波数が動いて探す状態だった。
 
またスプリアスでラジオ（BCI）、テレビ（TVI）、電話（テレフォン・アイ）、オーディオ機器（アンプ・アイ）などで、近所迷惑になることもあった。こうした電波障害（Interfere）の問題によって、無線機に対する規制は強化された。
 
 
黎明期のハムでも、すでにBCIは問題になっていたようで、出力タンク回路の性能向（ハイQ）やアンテナのマッチングに苦労してたようだ。QSTハンドブックで銅パイプで大きなコイルを使っているのはハイQの目的が大きかったのだろう。
 
QST10
説明
ここでQSTハンドブックの回路を振り返ってみよう。周波数の発振は大正4年（1915年）にラルフ・ハートレーが発明した発振回路である。
 
高圧電源はタンク回路を通してプレートにつながっている。フィラメントの中点とアースのあいだに電鍵を入れてキーイングしている。
 
QSTハンドブックにコイルのデータは以下に記載されている。
 
これらのコイルの説明は本文に記載されていますが、それぞれの巻数は以下に示されています。
 
　　　　CoilBandTurns
  P13,50012
  P27,0005
  P314,0003
  G13,50060
  G27,00025
  G314,0009
1750-kc バンドの場合、直径 3インチのフォームに No. 14 二重絹巻線(d.c.c) の 25ターンのプレート コイル、ターン間の間隔がワイヤの直径に等しく、150 ターンのグリッド コイルが他のフォームと同じサイズのフォームに巻く。グリッド コイルの巻き数には、多少の変更が必要になる場合があります。
 
セットが必要な周波数帯域で安定して効率的に動作するまで、ターンを追加または削除する必要があります。アンテナコイルは、コイル P-1 に使用されているものとまったく同じ 6 ターンです。 このコイルのクリップにより、最適な巻数を選択できます。
 
P1～P3のコイルとアンテナコイルは、1/4インチ（6.35mm）の軟銅管（なまし銅管）を、外径2-3/8インチ（50.8mm）の筒に巻き付けて成型する。
 
 
それでは自励式単球送信機の実際の回路を考えてみた。電源部分の真空管を含むと２球になるが、今の時代なら電源のディバイスはダイオードを使うのが妥当だろう。
 
UX-210
UX-210を使った自励式単球送信機
 
10W前後のUX-210だが、UX-202Aも差し替えて使える。小電力にするのであれば受信管のUX-171A、UX-201A、UX-199なども使える。当然ながらB電圧の上限、フィラメント電圧は、それぞれの真空管に合わせることが必要だ。
 
あくまで1934年版「ARRLハンドブック」に掲載された回路の再現であり、どうせなら金属製シャーシでなく、ブレッドボード（木製の平板）に1/4インチなまし銅管でコイルを作って組んでみるのも一興だろう。
 
 
UX-210の類似管の一つで、Philips社製アマチュア無線向けの10W出力「TC04/10」は当時は高根の花だったようだ。フイリツプ社は京橋に日本法人を開設していた。昭和6年（1931年）発行の「フイリツプス・ラヂオ・ハンドブック」には、TC04/10と共に5W出力の「TC03/5」も掲載されている。
 
TC04/10
TC04/10を使った自励式単球送信機
 
回路はUX-210と同じだが、プレートとグリッドは管上部に端子を設けてあり、ブレッドボード組立てには向いていそうだ。フィラメントが4V/1Aと「經濟送信管」をうたい文句にしていた。整流管はPhilipsの「1561」でそろえた。
 
 
米国では昭和12年（1937年）、我が国では昭和15年（1940年）に東京電氣が国産化した「UY-807」だが、黎明期のハムには手の届かない存在だったのだろう。しかし戦後のアマチュアに最も愛された送信管の一つだろう。そこでUX-210をビーム四極管に置き換えてUY-807の回路を考えてみた。
 
UY-807
UY-807を使った自励式単球送信機
 
これもUY-807と同世代のKX-5Z3を整流管に使っているが、現代ならダイオードブリッジで充分だろう。
 
ビーム管としては、オクタルベースの6L6-G、GT管の2E26、6146なども使えそうだ。また小電力であれば、受信用五極管のUY-247、UY-47、UY-47B、3Y-P1、6Z-P1など電力増幅管であれば、数ワット程度の出力は得られそうだ。いずれにしても7MHzが上限だろう。
 
 
今回は、実際に使えそうな単球送信機の回路を考えてみたが、おそらく安定度はもとより、ハム対策、スプリアス対策、回り込みなどで苦労することは必定ですね。
 
rabbit
シンプルな送信機ながら、チマチマ苦労することは、まさに「盆栽趣味」に相応しいと思いました。
 
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