７ MH ｚ SSB 受信機「Ｌｉｂｒａ７０００」の特徴

ＣＹＴＥＣ ２０２２

今回紹介する受信機の、特徴や内容を紹介します。

１）バンドパスフィルタ－

バンドパスフィルタ－は、２ポ－ル型のフィルタ－で、コイルに７Ｋタイプのハムバンドコイルを、使用しています。
このタイプのフィルタ－は、高域の切れが甘くなる傾向があるので、高い周波数部にトラップコイルを入れて、特性の改善を図っています。特性例を載せておきます。

２）ＲＦプリアンプ
プリアンプには、トランジスタ－を使用しました。
トランジスタ－の場合、混変調に弱いなどと言われていますが、ＮＦＢ（負帰還）をかけ、コレクタ－電流を、多く流すことにより、実用的な性能が得られます。
今回使用したＴＲは、コレクタ－損失１Ｗで、ｆｔ＝２ＧＨｚという物です。抵抗帰還でＮＦＢをかけ、コレクタ－電流は、４０ｍＡほど流しています。
よく抵抗帰還形ＮＦＢアンプは、ＮＦの点で弱いと言われますが、ＨＦ帯であれば外来ノイズのほうが、受信に対しての影響は大です。
ＩＭＤ特性に関しては、Ｉｃを多く流すことで動作点をＡ級に近づけて改善をしています。
使用するトランジスタ－も、７ＭＨｚでしたらｆｔ＝１００ＭＨｚ以上、Ｐｃ＝１Ｗ程度の物でしたら使用できるでしょう。その場合、ゲインは、１０ｄＢ程度にします。
２ＳＣ１８１５をパラレル接続して、Ｉｃ＝３５ｍＡほど流したものを使ったことがありますが、これでも十分でした。
抵抗帰還形ＮＦＢアンプは、ゲインの予測ができて、歪みに関してもマ－ジンがあり、もっと使われても良いと思います。

抵抗帰還形ＮＦＢアンプ 周波数＆ゲイン特性 一例

３）Ｈ－Ｍｏｄｅ ミキサ－

使用ミキサ－は、Ｈ－Ｍｏｄｅミキサ－と呼ばれる、スイッチング・ミキサ－です。
特徴としては、ＩＭＤ特性（歪特性）が、大変よいとされています。下記は、今回使用しているミキサ－の実測したＩＭＤのデ－タです。この数値から、ＯＩＰ３を計算で求められます。
ＲＦ２Ｔｏｎｅ信号は、２ＫＨｚセパレ－トで測定しています。かなり厳しい評価になります。
ＯＩＰ３＝２９ｄＢｍ でした。
本来、３０ｄＢｍ以上は取れるはずですが、今回使用したＲＦトランスの性能や、パタ－ンの引き回しなどの影響だと思われます。
これでも、一般的なミキサ－と比べると、格段に良い特性です。
ミキサ－の損失は、－７ｄＢほどありますので、ミキサ－の出力に、ポストアンプを付ける必要があります。ポストアンプには、ＲＦプリアンプに使用した、抵抗帰還形ＮＦＢアンプで、ゲインを落としたものを使います。（Ｇａｉｎ＝＋７ｄＢあたり）
ミキサ－のドライブには、１８０度ずれた２系統の信号が必要になります。
今回は、７４ＡＣ８６を使いました。
回路中にあるＶＲは、デュティ－比を調整するものですが、あまりＩＭＤには関係ないようです。真ん中に合わせています。
ＱＳ３１２５は、バススイッチと呼ばれるＩＣスイッチです。ほかにも、同じ規格のＩＣが出ています。（例：ＦＳＴ３１２５など）
ＱＳ３１２５と、ＱＳ３１２６の違いは、スイッチＯＮ時のロジックが逆なだけで、どちらも使用できます。
ＲＦトランスには、フェライトビ－ズＦＢ８０１や、フェライトコア－ＦＴ３７＃４３などに、トリファイラ－巻きした物を使う事ができます。H－Mode ミキサ－は、RF トランスにより IMD 特性が変わります。各ポ－トのバランスが、大きく影響します。
ミキサ－のドライブには、７４ AC ８６を使用しています。VFO の出力は、＋３ｄ Bm 程度あれば、ドライブします。

４）クリスタル・フィルタ－（８Ｐｏｌｅラダ－型フィルタ－）フィルタ－には、９ＭＨｚクリスタルによる、ラダ－型フィルタ－を使用しました。下記が回路図になります。

フィルタ－の入力、出力には、ＬＣによるマッチング回路を使っています。
入力側は、５０ Ω－＞３８０ Ω，出力側は、３８０ Ω－＞５００ Ω となっています。
大まかな特性は、左図の様になります。
今回は、フロントエンド基板上に、フィルタ－を配置しました。そのため、フィルタ－の入出力端子が、近づいてしまったので、フィルタ－の減衰特性は、左図より悪くなっていると思われます。やはり、直線での配置のほうが良いと思います。
ＵＳＢ使用時のキャリアポイント周波数は、Ｆｕｓｂ ＝ ８．９９８３ＭＨｚ あたりになります。
フロントエンド基板には、外部フィルタ－接続用に、ミキサ－出力が付いています。内部フィルタ－との切り替えはジャンパ－ピンで行います。

４）ＩＦアンプ部（ＡＤ６０３ｘ２使用）
ＩＦ増幅には、Analog Devices のＡＤ６０３と言う、内部アッテネ－タ－可変ＯＰアンプを、使用します。このＯＰアンプは、ゲイン調整を内蔵したＡＴＴを変えることで行います。そのため、ＩＭＤ特性／ＮＦが良いとされています。
ＡＤ６０３のＤａｔａＳｈｅｅｔは、アナデバ・サイトから、
AD603 データシートおよび製品情報 | アナログ・デバイセズ (analog.com) からＤＬしてください。
ＩＦユニットメインアンプ回路図

ＩＣの入力部、出力部にはＬＣマッチング回路を使用
ＡＧＣドライブ回路は、ＩＦ出力に、２０ｄＢのＮＦＢアンプを通して検波後、ＴＲのＤＣアンプにてドライブしています。
ＡＧＣラインから、Ｓメ－タ－の信号も得ています。
２段増幅で、６０ｄＢ程度のゲインを得ています。
本来ならば、３段ほどの増幅が欲しい所ですが、発振などのトラブルを避けるために、２段としました。

ＡＤ６０３ｘ２のＡＧＣ特性大まかな測定値です。このような傾向です。

ＩＦアンプ能力範囲は、 －７０ｄＢｍから＋８ｄＢｍの範囲で、ＡＧＣが動作します。
この間の、出力電圧変化率は、１．２３倍です。
＋８ｄＢｍ以上の入力に対しては、ＡＧＣは効きません。

ＡＧＣドライブ回路
通常ですと、ドライブ回路にはＯＰアンプを使いますが、今回はトランジスタ－を使用してみました。入手のしやすさと言う点からです。
ＡＧＣドライブ回路の前に、軽く増幅したアンプを置くのが、一般的です。
ＯＰアンプを使う場合は、検波した後、ＯＰアンプで増幅しても良いでしょう。
Ｓメ－タ－は、ＡＧＣ電圧が下がるのを利用しています。
若干、温度の変化により、０点がずれるようです。ＯＰアンプを使い外部にＳメ－タ－アンプを、作ると良いかもしれません。
S メ－タ－の振れ方は、弱い信号ではあまり触れず、ある一定の値以上になると振れます。AD ６０３はこのような傾向があるようです。

５）検波回路以降
１）検波回路 ・・・ ダイオ－ドを使った、ＳＢＭを使用しました。通常の、ダイオ－ド４本のリング検波回路より部品数も少なく、使い良いようです。
２）ＡＦプリアンプ ・・・ ＳＭＢはゲインがありませんので、それを補う意味で、軽く増幅しています。
通常エミッタ－には、ＮＦＢを消す意味で電解コンが入りますが、ここは省略してＮＦＢアンプとしています。
基板には、抵抗とコンデンサ－が実装できるようになっていますので、全体のゲインとの兼ね合いで１Ｋ＋１０ｕＦを実装してください。受信音の高音部が、多少伸びます。
３）ＡＦパワ－アンプ ・・・ ここは、定番のＬＭ３８６を使用しています。１番ピンと８番ピンとの間に通常は、１０ｕＦ程度の電解コンデンサ－を入れますが、ゲイン調整の為、５１０ Ω を直列に入れています。
この抵抗の値を変えることで、ＡＦアンプのゲインが変わります。
４）ＢＦＯ回路・・・

普通の発振回路です。クリスタルの周波数を可変するため、クリスタルに直列に、ＬＣを入れています。フィルタ－に対して、ＵＳＢのみの動作となります。

６）受信機のスタンバイ回路について
この受信機の内部でのスタンバイ回路は、２種類になっています。
１）フロントエンド部

・・・ 回路全体の電源を、ＯＮ／ＯＦＦするようになっています。これには、デジタルトランジスタ－を使っています。ＤＴＲのベ－スをグランドへつなぐことで、受信状態に入ります。

２）ＩＦ＋ＡＦ回路部

・・・

ＩＦ基板の回路は、すべて電源が入った状態となっています。
電源を直接ＯＮ／ＯＦＦすることにより、ポップノイズが出たり、回路の立ち上がり時の動作不安定を避けるため、ＩＦ部の入力にリレ－を入れて、スタンバイ時にミュ－トするタイプになっています。

７）VFO 回路について
受信機の VFO には、クロックジェネレ-タ-「ｓｉ５３５１Ａ」を使い、ＰＩＣ１２Ｆ１８４０で、制御しています。
ＶＦＯユニットとして、下記の特徴を持っています。
１）スマ-トダイアル採用

・・・ 通常のステップ切り替えがなく、ダイアルを早く回していると、ステップ数が大きくなります。時間ごとに、ステップ数を計算で求めているため、慣れないと同調作業が、多様やりにくく感じるかもしれません。最低変化周波数は、１０ Hz です。

２）メモリ-が、１ｃｈついています。 ・・・ メモリ-を１ｃｈ装備しています。書き込み／読み込みボタンは、一つのみで長押し・・メモリ－書き込み、 短押し ・・ メモリ－読出し となります。
３）受信機ＯＮ時、メモリ－周波数で、立ち上がります。
４）パワ－コンバイナ－内臓で、受信用／送信用と、２系統の出力が得られます。それぞれの端子間は、多少ですが、アイソレ－ションを持っています。（ＬＰＦも内蔵しています）
５）ダイアルロック機能付き。スイッチの操作により、受信周波数をロックできます。
６）ＬＣＤ表示器との接続は、Ｉ２Ｃを使っているため、線４本で接続できます。周波数の表示のほか、メモリ－関係の情報表示、ダイアルロック時の表示も出ます。
仕様：

出力周波数 ・・・ １６ＭＨｚ～１６．５ＭＨｚ（ＩＦ＝９ＭＨｚ）
出力レベル ・・・ ２ポ－トとも、約＋３ｄＢｍ
最小ステップ数 ・・ １０Ｈｚ８）Ｌｉｂｒａ７０００ 電気的特性
１）電源電圧 ・・・ １２Ｖ２）総電流・・・ ３６０ｍＡ３）受信周波数 ・・・ ７ＭＨｚ～７．５ＭＨｚ４）受信モ－ド ・・・ ＬＳＢ，ＣＷ
５）受信感度 ・・・
ラフな測定値ですが、 －１１０ｄＢｍまでのビ－ト確認。（ＳＳＧのＡＴＴがこれ以上絞れない）**********************************************************
ご質問は： cytec@cytec-kit.com まで

CYTEC ***************************