JARL QRPクラブ会報 2018年 3月31日発行 vol.60-10
JARL QRPクラブ会報 2018年 3月31日発行 vol.60-10
| No. | 2018年 3月号 目次 | コールサイン | 筆者 |
|---|---|---|---|
| 1 | 【運用】伊豆大島のキョンが鳴くの巻 | JR3ELR | 吉本 信之 (Nobuyuki Yoshimoto) |
| 2 | 【報告】東北復興アマチュア無線フェスティバル 見聞録 | JE1UCI | 冨川 寿夫 (Toshio Fukawa) |
| 3 | 【小ネタ】その1 その2 その3 その4 | JI1NZL | 青木 昇 (Noboru Aoki) |
| 4 | 【告知】QRPクラブからのお知らせ | JA8IRQ | 福島 誠 (Makoto Fukushima) |
| 5 | 【編集後記】 | JR7SOX | 菊池 弘二 (Kohji Kikuchi) |
| 6 | 【編集後記】 | JA8IRQ | 福島 誠 (Makoto Fukushima) |
【運用】伊豆大島のキョンが鳴くの巻
#0033 JR3ELR 吉本 信之
寒気と高めの海水温が重なり日本海側の降雪が多い年でした。お陰で与論島の渡海は調整日にしていたやんばる打電を中止し降雪閉鎖の羽田を成田へQSYしての繰り上げ帰路になりました。これに懲りて2月は無難とみた伊豆大島の渡海打電旅を決行しました。
1.島のインフラ
渡海ルートは往復とも竹芝桟橋発着の高速船で120kmを2時間弱の楽な船旅でしたが2月の太平洋を甘く見てはいけません。三角波正面突破の衝撃で天井の一部が落下し船体固定用の椅子のボルトが飛んで足元に転がってきました。
【写真1】
【写真2】
常に太平洋の三角波を突っ切って爆走するやんちゃな安栄観光波照間航路の中速船は舌を噛むから会話できない程飛んで海面に落ちるを繰り返しでも平気なので、こちらの内装は衝撃に弱くイルカや小型鯨と衝突したらけが人が出て航行不能になる理由を体感してしまいました。
島の携帯はsoftbankのみ全域、docomoとAUは面積の30%がやっとの状態で広域で圏外になります。このため今回の三原山打電でもネットに書き込んでの運用宣言が出せず三原山運用時の局数が少なくなっています。元町地区に火力発電所と空港、南西に航空無線標識があります。この付近は運用を避けます。
水道は沈殿ろ過方式で塩素殺菌しており一応非加熱で飲めます。ガソリンスタンドは日曜日は極一部しか営業してていませんでした
2.生物
この島は、安易に集客目的で造った町営施設が損壊し逃げ出した外来種のキョンが島民数の倍以上推定14000頭以上に繁殖し今年も400頭程度が追加で増えます。(写真3)
【写真3】
3.運用結果
(JIA10-101大島)三原山新火口展望台、この展望台から200m程道を下った退避所、元町の公園の三か所で運用しています。火山島は隆起サンゴの島よりも誘電体損失が高く1.5m程度の低高度に張るLWアンテナは不利です。このため三原山の運用はV/UHF帯も併用しています。
釣果は新火口展望台で430MHzFM9局、145MzFM1局、7MHzCW2局、携帯が圏内になる展望台下側待避所は7MHzCWで11局でした。この交信中道路をキョンが何度か横切り山頂付近の生息密度の高さを実感させられました。三原山は、本土方向の見通しだけなら火口展望台が最良の運用地点になります。しかしdocomo,AU共に圏外でインターネット経由のhelpが出せず効率が悪くなりました。200m下の退避所は辛うじてdocomo,AU共に使用可能になります。こちらでの運用の方がHF運用時の効率は良くなります。
元町の公園の運用は7MHzCWで47局、内QRPはJA1XFA/QRP,JA3QNR/QRPの2局でした。夜間も泉津の宿で運用したかったものの周囲の薮が深くワイヤー展開ができず断念しました。しかし朝方至近距離から、「吠え鹿のキョン」の大音響が鳴り響いて起こされたほどで、薮に入ってワイヤー展開していたら2月といえども確実にダニにやられていました。
【写真4】 運用地点
【写真5】 三原山運用
4.島では昔の普通がある、だからから面白い
島では食習慣が点にまで減った旬の生「はばのり」に出会えました。そして明治期に人の入植とともに南北大東島に伝搬した浸透圧系保存食「鼈甲寿司」にも出会えました。百年を超える歳月で鼈甲寿司(写真6)と南北大東島の大東寿司(写真7,8)は、自家栽培の芥子菜の種を磨り潰して代用とした食文化が粉わさびへとうつろう時間の違いが緑色の違いから見て取れ楽しく感じました。
【写真6】 練りわさびの伊豆大島鼈甲寿司
【写真7】 はまゆう荘の北大東島寿司
【写真8】 南大東寿司
5.目指すは噴煙噴き上げる活火山の島
島から戻ると次は検査。きつくてダウンしてしました。その検査結果が出る数日間を使ってこれを書き上げています。ダウンしても半世紀前に見たガボテン島やインファント島の噴煙が脳裏に浮かぶくらいの気力は未だ残っています。
今度は噴煙立ち上る活火山の島に渡海上陸して打電するぞ!!
【編集部から】
（JA8IRQ）
今月も投稿ありがとうございます。べっこう寿司というのは初めて知りました。島というのは独特の文化があって興味深いですね。八丈島ならぬ伊豆大島のキョンがそんな状態になっているのも初耳でした。次回の冒険を楽しみにしています。
【報告】東北復興アマチュア無線フェスティバル 見聞録
＃0315 JE1UCI 冨川 寿夫
3月11日に仙台で東北復興アマチュア無線フェスティバルが行われました。QRPクラブとしては、中心になって参加する方がいないという事で出展はできませんでした。しかし、拙宅のあるのは那須塩原市です。東京へ行くのも仙台へ行くのも、新幹線に乗ってしまえばほとんど同じです。しかもビッグサイトよりも交通の便は良さそうです。これは行くしかありません。という事で、仙台に一人で行くことにしました。東京のハムフェアや北海道ハムフェアと異なり、知り合いも全くナシです。基点とするところがないのですが、「まあ晴海の頃もそうだった」と年齢も忘れて出かけました。
3月10日
仙台駅は、北海道に行くときには乗り換えで使うのですが、外に出た記憶はほとんどありません。昔々に自転車で来た時には、新幹線開通前の工事中で鉄骨がむき出しでした。そんなこんなで、行った事のない仙台城にも行って来ました。まあ、普通の旅行者と変わりません。
 【写真1】 仙台駅 |
 【写真2】 伊達政宗公騎馬像 |
フェスティバル前日ですので、18時からハーネル仙台で前夜祭が行われました。どこのフェアでも出席した事は無かったのですが、他に行く当てもありません。知り合いナシで出席してみました。仙台和太鼓の歓迎、挨拶等、乾杯です。最初は居心地も悪かったのですが、酔いが回るに連れて知り合いも増え（作り）、とても楽しい時間となりました。JARL会長、アイコム社や沢山の方々、お騒がせしました。これは前夜祭だからこその楽しみでしょう。
 【写真3】 JARL会長挨拶 |
 【写真4】 和太鼓演奏 |
前夜祭会場から近い広瀬通駅のビジネスホテルに宿泊しました。
3月11日
当日です。地下鉄を仙台駅で乗り換えて国際センター駅へ。駅の目の前にあるのが会場の仙台国際センター展示場です。10時前には会場に着きました。何といっても入場無料ですので、入場券を買う行列はありません。ビッグサイトよりは小型ですが、良さそうな建物です。昼食は駅の2階で食べる事ができました。会議場の1階にも食堂があるようで、遠くまで歩いたりする苦労はなさそうです。
 【写真5】 国際センター駅 |
 【写真6】 仙台国際センター展示場 |
前日に作った知り合いのブース等に挨拶をして回っていると、声をかけられました。QRPクラブの高木さん(JF2NMY)です。東京でも北海道でも必ずアイボールしますが、まさか仙台でもとは思いませんでした。高木さんは、西日本も関西も行かれるそうです。
 【写真5】 会場内の様子 |
さて、お買い物ですが、ジャンク類や部品もありました。今は大小を問わず抑える方向で、何を見つけても我慢第一です。しかし、CQオームで某社のトランシーバを買ってしまいました。これには理由があり、実は3月6日に局免が切れてしまった事があります。いままではIC-703で申請していたのですが旧スプリアス規格という壁があり、再免許申請しても早々に変更申請が必要です。対応を試案中だったのですが、ふと気が付いたところ既に「アウト」でした。そこで新しいトランシーバを旗艦とし、数台の自作機を付けて新規申請を行う作戦に切り替えたところです。このような事情があり、簡単に話に乗ってしまいました。
帰りは14時頃に会場を後にしました。仙台駅で土産のお菓子を買い込み、新幹線の人になりました。拙宅まではあっという間の移動時間でした。
今回訪ねたのは、震災の爪痕の見えない繁華街でした。次に行くときには、もっと海側にも足を延ばしてみたいです。
【編集部から】
（JA8IRQ）
冨川さん、取材および報告ありがとうございます。QRPクラブには7エリア在住の会員もいらしゃるのですが、クラブとしての活動ができてないのが残念です。他地域でも、このようなイベントでQRPクラブの名前でブースを出してふだんの活動の発表をしたい会員（グループ）がおられれば、役員会あてご連絡ください。協力いたします。
【小ネタ】その１ BJT トランジスタを使ったAMコレクタ変調回路歪み特性の計算評価と実験経験との比較検証
＃0453 JI1NZL 青木 昇
この記事（編集者注：リンク先は青木さんのWEBページ）は、従来の国内AM変調理論の課題を立証する試みの内容です。従来の設計手法に発見した誤りについて、その未解決課題の事実関係を、理論と実験で検証しました。
(この文書は、従来常識と異なる事実確認情報を含んでいます。その点、心情的に書きにくい感はありますが、現在と未来の電子工学の学問を進歩させる目的で、公開を試みます。)
[概要]
従来式BJT トランジスタを使ったAMコレクタ変調回路は、マイナス変調や、変調が浅い
現象が発生しやすいことが実験的に知られている。
この課題を解決する手段として、「ファイナル・トランジスタ前段のドライバ段トランジスタに浅く変調をかけ、終段トランジスタに深く、2段式に振幅変調をかけると良い。」という設計法が、長い間言われて続けている。[※1][※2]
別記事では「2段式コレクタ変調」の計算式に従う場合、変調歪みの発生が避けられないことを示した。
この計算結果をより高精度に数値化するため、この設計法の再現性と、信頼性の度合いについて、LTspiceを用いた実際の回路モデルに適用し、解析計算結果を以下に評価した。
ここでは、同じ課題の存在と、同課題の現象発生の再現性が高いことが、LTspiceでの数値計算でも再確認でき、数値計算上も裏付けられたことを記述する。
合わせて、計算結果と実験結果の整合の度合いを比較し、コレクタ変調方式の電気的特性上の解決できない課題の存在を立証した。
1 一段式 終段コレクタ変調回路のAM変調特性と歪み特性の計算
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【図 1.1】 (一段式)終段コレクタ変調 広帯域FFT(対数表示)
振幅変調を浅く抑え、ベースバンド信号電圧を低めにスイングすると、AM変調波の包絡線は1KHzのなめらかなサインカーブに見える。
広帯域で見たスプリアスは比較的少ない。
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【図 1.2】 (一段式)終段コレクタ変調 狭帯域FFT(対数表示)
一見奇麗に見える浅いAM変調波でも、キャリア近傍周波数を、対数表示でみると、AM変調波の歪み成分の存在がよく見えてくる。
BJT TRが、理想的アナログ乗算器として動作すれば、これらのスプリアスは理論的に皆無になるが、現実のBJT TRでは、そのような理想的アナログ乗算器は一個のTRでは実現できない。
BJT TRの非直線増幅特性が、理想的アナログ乗算器の近似特性から外れるため、こうした変調電圧の歪みを発生させる原因になっている。
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【図 1.3】 (一段式)終段コレクタ変調 狭帯域FFT(対数表示)変調の深さとサイドバンドが広がり-1
図1.3のように、パラメットリック解析して、キャリア近傍の周波数のスペクトラムを見ると、変調が深いほど、ベースバンド高調波のサイドバンドが広がるスプリアスの広がりと歪みの電圧レベル上昇がわかる。
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【図 1.4】(一段式)終段コレクタ変調 狭帯域FFT(対数表示) 変調の深さとサイドバンドが広がり-2
図1.4は、図1.3の周波数軸横軸を拡大して、ベースバンド1KHzの高調波の広がりを見たもの。
2 二段式 終段コレクタ変調回路のAM変調特性と歪み特性の計算
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【図 2.1】 2段式コレクタ変調 広帯域FFT(対数電圧表示)
AM変調波は、出力電圧変調波(緑)の谷が深くなり、一段式コレクタ変調(図1.1、図1.2)より、見かけ上深い変調がかかる波形が見られる。
しかし、AM変調波電圧の包絡線は、1KHzサイン波の形が崩れ、歪んでいることがわかる。
ここで、さらに低周波ベースバンド信号の振幅電圧幅を大きくすると、変調波形の谷がより深くなるが、包絡線はサイン波1KHzの形の崩れがさらに大きくなり、変調波形の歪みが大きくなる。
この方式には、「アナログ乗算器を2段直結する」という基礎的な論理設計エラーが存在する。
アナログ乗算器を2段直結すると、二段目のアナログ乗算器で、ベースバンド信号の2倍高調波が発生し、その結果、AM変調波の包絡線に歪みが現れる。
このため、原理的に、この回路では変調波の歪みの発生を避けられない。
広帯域周波数で見たFFTでは、低周波領域の高調波が大きくなっているが、この低周波成分はアンテナからはバンドパス特性により大きく減衰するので、送信されない。
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【図 2.2】 2段式コレクタ変調 狭帯域FFT(リニア電圧表示)
キャリア近傍のスプクトルをみると、ベースバンド1KHzに対する第二高調波2KHzが見られ、変調信号が明らかに歪んでいることがわかる。
高調波歪み成分の存在は、リニアな電圧表示のFFTでは見えにくい。
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【図 2.3】 2段式コレクタ変調 狭帯域FFT(対数電圧表示)
図2.3は、前の図2.1、図2.2と同じ過渡解析で、出力信号キャリア信号近傍のスプリアス電圧を、対数表示で見たものである。
キャリア近傍のスプクトルをみると、ベースバンド1KHzに対する高調波が多く見られ、変調信号が歪んでいることが良くわかる。
対数表示により、高調波歪み成分の存在がよく見える。
第二高調波2KHzは、基本ベースバンド1KHzに対し、-20dB電圧レベルが低い。
FFTには、キャリア周波数周辺に、サイドバンドのスプリアスが広がる現象の発生が見られる。
この歪み特性は、通信機や放送装置には許容されない特性かもしれない。
こうした歪みを許容できる簡易な用途、省電力の玩具等には応用可能性が残るかもしれない。
この用途に適用できる判断は、個人の感性に依存する性質があるので、判断結果は、人によりばらつくと考えられる。
従来までの二段式コレクタ変調は、基礎的な設計ミスを含んでいるので、使う場合は、その欠陥特性を理解しておく必要があると考える。
3 実験による検証
実験によるシミュレーションの確からしさの確認には、上記の回路を製作してデータ測定し、そのデータ一致が見られれば、上記コレクタ変調方式が不具合を起こし、変調を深くするほどスプリアス歪みの増大特性を立証できる。
しかし、正常に期待動作できないことの立証に、コストと時間をかけるのは、これまであまりにも長期の(少なくとも1970年代ころから今まで)失敗経験を重ねている実績情報から判断すると、もはや得策とは考えにくい。
(理屈でできると分かれば、実験をする価値があるが、理屈でできないとわかってしまうと、実験を行うことへの産業上のメリットが失われる。)
妥協策として、ここでは、既に過去の実機実験で、経験的にわかっている事実と比較した。
・既に世の中の過去の実験例で、真空管ではうまくいっていたプレート変調を、単にトランジスタに置き換える発想による、トランジスタを使ったコレクタ終段変調回路では、マイナス変調か、浅い変調になったという報告が、ネット記事にも多く書かれている。
・製品 RJX-601 では、1W送信モードではプラス変調になり、3W送信モードではマイナス変調で変調信号が浅く聞こえる実験事実を確認した。
・実機実験： 2SC696 – 2SC517 C級バイアスアンプの実験では、すべてマイナス変調となり、最大出力は2Wを下回ることを確認した。
・実機実験： 2SC696 – 2SC517 でAB級バイアスアンプの実験では、極めて稀にプラス変調となるが、最大出力は2Wを大きく下回り、0.2W程度でプラス変調となったことがある。
・AB級バイアス電流調整、実験中に過大なコレクタ電流が流れ、2SC517が多数、恒久故障に至った。
・実験による損害金額が大きく、期待動作できる見込みが見えないので、実験を中止した。
・代替方式として、真空管S-2001Aを終段菅とするプレート変調を構成した回路では、問題なくAM変調がかけられることを実験で確認した。(リニアアンプ無しで出力5W)
・代替方式として、SN76514Nギルバートセル乗算器内蔵ICを利用した回路では、問題なくAM変調とDSB変調がかけられることを実験で確認した。(リニアアンプを利用し出力9W)
・理論的に不可能と予測計算される方式は、電気回路の方程式の数式であらかじめ証明できるので、そうした短時間のAM理論を理解するだけで、長期・長時間作業の迷宮から脱出できる。
また、新しい設計文明への道が開ける、と考えた。[※3]
[※1]
USでは、3～8石規模のギルバート乗算器が1968頃発明され、その後IC化された。
これは良好なアナログ乗算器特性があり、VHF程度まで使える。
SN76514N,SA612,NE602等は、ミキサーICとして知られているが、中身がギルバート乗算器であることは、国内に説明する書籍例が見られず、ブラックボックス的理解の模様。
国内では東芝、JRCが同機能のICを製造しているが、US特許を使用しているかもしれない。
[※2]
日本では家電メーカがRJX-601で同方式を採用、大ヒット商品で一世を風靡し、他通信機メーカも一時期だけに限定し、同方式を採用。
TRIO/Kenwood社がTS-600で低電力変調方式を採用後、メーカ側の流れは大きく変わり、終段コレクタ変調式の製品は無くなり、低電力変調方式へ移行した。
(通信機業界では、事実上、コレクタ終段変調式が採用は無くなった。)
家電メーカは通信機産業から撤退。一部の通信機メーカのみが長足の技術進歩を達成した。
[※3]
一方、国内の通信工学、専門書籍への設計手法伝達のフィードバックが行われないまま、特定のメーカ外側にいる、一部のプロ、先生、出版社、その書籍、学生、生徒、一般趣味人らが、技術発展からとり残されたが如く、過去の誤った設計書籍から得る知識と先入観、言い伝えに不覚にも騙され、不具合発生の再現を繰り返す迷宮に入っている事例が続いている模様。
4 まとめ
・AMコレクタ変調について、国内でとられてきている終段コレクタ変調の設計法では、出力されるAM送信波形に歪みの発生するが、歪の程度は異なるものの、BJT TRがアナログ乗算器に近似できない非線形増幅領域について、この現象を避けることは不可能である。
・500KWものAM中波放送用にも実用に使えた真空管のプレート変調を、単純にトランジスタに置き換えようとする設計思想は、変調がうまくかからない不具合現象が、実回路でも再現性良く起こるので、この設計思想は、ずいぶん過去に破綻していたことが公知であったと推定される。
不運にも、インターネットでは、その不具合を起こすコレクタ変調回路を、現在でも沢山参照できる。それらの記事と過去の書籍には、AM変調電圧式の記載と説明が無いこと、変調の不具合現象発生の記載がないのが共通点として見られる。
・一段式コレクタ変調は、浅めの変調では歪みが少ないが、変調を深くするとトランジスタがアナログ乗算器に近似できない非線形増幅領域での歪みが増大して発生する。
・二段式コレクタ変調は、一段式コレクタ変調に比較し、変調がより深くなる特性が見られるが、ベースバンド信号の2倍高調波歪みの発生により、包絡線がベースバンド信号を線形に維持できない歪が見られ、これはこの方式上さけられない特性で、設計前に予測し、回避可能な論理設計上の基礎的不具合がある。
・C級アンプがAM変調送信機に使えるという国内の定説は、実験およびspice計算について、どちらも定説が説明するAM変調動作を再現できなかった。
また、この定説は、AM変調電圧の計算式 V(t)=Vc・sin(ωc*t)*{Vd+*x(t)}
に対し、論理的不具合を起こす考え方となっている。
なぜこの定説が繰り返されるのか、その原因は、現在でも解明されていない謎となっているが、学校の理科の実験教育で、理論計算値と測定値が合うかどうかを見る、合わなければ、その原因を考察し、理論修正や測定誤差評価方法を考える、先進国に見られる実験と測定による理論の立証主義が、現在でも教育されていないことが関係しているのかもしれない。
2017年5月24日水曜日
Rev.0.1: May, 25, 2017
図1.3,図1.4 と説明追加：サイドバンド・スプリアスの広がりと変調度の関係説明
【小ネタ】その２ 従来式AM終段コレクタ変調方式送信機のマイナス変調の計算再現とその原因
＃0453 JI1NZL 青木 昇
終段コレクタ変調方式のAM送信機で発生する「マイナス変調」現象を実機と同様に、パソコン計算でも再現させることができたので、簡単にまとめました。
従来式AM終段コレクタ変調方式送信機のマイナス変調の計算再現とその原因
随分以前(おそらく1970年頃?)から現在(2017年12月)でも、日本国内では「AM終段コレクタ変調方式」によるAM送信機は大変有名な方式で、現在でも無線技術専門書籍やインターネット上の記事に、その応用回路例が多数見られます。
この方式は「マイナス変調」と呼ばれる現象が発生しやすいことが、実験的、経験的に知られています。僕もこの「マイナス変調」の現象を、高校時代の最初の本格的無線機(設計目標仕様AM出力5W)製作・実験の過程で経験し、ついにこの現象を解決できませんでした。
「マイナス変調」とは、AM送信機にベースベンド変調信号である音声を入力すると、送信キャリア電圧が下がり、変調を深くするほど、そのキャリア電圧の下がり具合が大きくなります。同時に、送信電力も減少します。(音声をマイクへ、しゃべるとRFパワー計の針が下がりました。)
この現象は、トランジスタアンプの動作をA級またはAB級にして、かつトランジスタ負荷インピーダンスの高い小電力回路にして出力を下げると、例えば0.1W?0.2W程度までは、なんとかプラス変調で動作します。しかし、それ以上の負荷インピーダンスが低い大電力に上げてゆくと、この「マイナス変調」の発生を避けることは不可能になりました。
(これは、実製作と実験で確認しました。)
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【図 1】 マイナス変調を起こしているAM送信機の例(BJT TR終段コレクタ変調方式)
図1.には、あえて国内では実用になると言われているC級アンプを構成し、1MH zキャリアを入力し、変調トランスを介して低周波アンプ信号で、終段コレクタ変調をかけてる様子をLTspiceで計算しました。
このように「マイナス変調」現象は、実際の実験と同様に、spice計算でも再現しています。
図1.では、低周波変調を深くかけるほど、無変調時のキャリア電圧よりも変調時の電圧が低くなる現象、変調された送信電力が下がる現象が見られます。
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【図 2】 Cクラストランジスタアンプの高周波アンプの歪み発生の過渡解析とFFTスプリアス解析
図2.には、CクラスRFアンプを2N2222で構成し、その電気的動作を、過渡解析および、スプリアスのFFT解析を行った結果を示しました。
Cクラスアンプでは大きな歪みが発生することが電子工学でも基礎知識として良く知られています。
図2でもコレクタ電圧は、ほぼ矩形波のような形状にまで歪み、奇数次のスプリアスが強力に出ていることがわかります。
この過渡解析では、高周波での過渡時間解析なので、トランジスタのhFEが、極めて短周期で動的に大きく変化する様子や、コレクタ電圧Vce がベース電圧Vbe より低くなる様子、マイナス変調を引き起こす原因となる現象が見られます。
この方式は1970年代に考案されたと思われ、国内の一部の通信機製品に一時期だけ採用されました。この方式はメーカでは短期間で不採用になっていますが、一方、専門技術書籍や実験機作成事例では、現在でも同方式の採用と不具合発生が大変多く続いており、方式課題の存在と解決方法の理解がほとんど進んでいない足踏み状態であることがわかってきました。
今後の設計文化の改善課題の一部と考えます。
2017年11月11日土曜日
【小ネタ】その３ C級アンプ利用を想定した、汎用TR 2N2222おおまかなhFE特性グラフをパソコン(LTspice)で試算
＃0453 JI1NZL 青木 昇
C級アンプ利用を想定した、汎用TR 2N2222おおまかなhFE特性グラフをパソコン(LTspice)で試算しました。
(かなり電気的・論理的な無理を承知の制限条件下で、バイアス電圧=0V条件で、仮想インダクタンス入力で、ベース入力のDC電圧をスウィープして、入力されるベース入力電圧に対し、その変化で電流増幅率hFEが、おおまかにどんな変化をするのかの特性を知る試みです。やや論理的無理はありますが、計算結果そのものは信頼できます。)
電流増幅率hFEは、書籍や学校、何かの資格試験では、簡易計算のために固定値が使われて近似計算されています。
これが実回路動作では、特に高周波動作で厄介な問題=hFEがリアルタイムで動的に複雑に変動する特性と現象に出会います。
hFEはけして固定値ではなく、電源電圧、バイアスのかけ方/バイアス抵抗による入力インピーダンスとベースアイドリング電流の変化、負荷インピーダンス、入力電圧とその周波数、他、様々な大変多くのパラメータが複雑に絡み合った関数で、極めて複雑な非線形特性の変化を見せます。
添付画像はC級アンプ(バイアス電圧0V,入力Z=0)を想定し2N2222 12V動作、負荷抵抗100Ωで、ベース入力電圧をDCスキャンしたものです。
ここに設定した条件だけでも
・コレクタ電流が飽和するとhFEが下がる。
・ベース電圧Vbe入力より、コレクタ電圧Vce出力が下がる。
・・・等、大変複雑な厄介な特性を示しました。
この特性はAF低周波では近似的に通用しても、高周波ではどうなるかほぼ予想できないので、このトランジスタ特性は、今まで、専門書籍等が書いてきたほど簡単ではなく、設計は難しいと思います。
spiceで開発された解析技術は、こうした問題を精度良く計算できる最先端技術で、モデル作成のノウハウが大変重要なので、上手に利用するのが得策と思います。
市販の初心者用トランジスタ設計本は、仕事であれ趣味であれ、実回路設計には実用になっていないと痛感しています。（内容はおそらく1960年代レベル？で、現代の設計では使えな技術図書と思います。正直なる認識です。）
 【図 1】 |
 【図 2】 |
【小ネタ】その４ BJT パワートランジスタを使ったAM終段コレクタ変調がうまく動作せず、コレクタ電流が飽和して変調が浅くなる現象の説明図
＃0453 JI1NZL 青木 昇
BJT パワートランジスタを使ったAM終段コレクタ変調がうまく動作せず、コレクタ電流が飽和して変調が浅くなる現象の説明図
一方、hFEは、ベース電流i(Ib)と、コレクタ電流i(Ic)で定義すると、
hFE(i(Ib))=i(Ic)/i(Ib)となり、コレクタ電流i(Ic)が大きくなってくると、hFEが小さくなる特性があり、ベース電圧Vbe より、コレクタ電圧Vceが低くなる現象があります。この特性が「マイナス変調」の現象発生を再現するかもしれません。
いずれにせよ、この方式は、本質的に設計エラーを伴うため、産業上のメリットはあまり無いのですが、その特性を数値解析で解明できると思います。
BJT TR一個では、アナログ乗算器の良好な近似特性は得られない一方、真空管では、1930年頃500KWの業務放送が既にUSで行われていたそうです。(K7AGEさんサイトより）
国内では「AM送信機はコレクタ終段変調で簡単に自作できる。」という話を、専門誌が繰り返し何度も何度も出版したため、事実と異なる設計エラーの定説が現在でも現役で広く言われています。
・・・が、実際に作っても、トランジスタの電気的特性から原理的に良好な変調では動けません。
 【図 1】 |
 【図 2】 |
2017/11/03
【編集部から】
（JA8IRQ）
ご本人は小ネタといってますが、大ネタ4本を一挙に掲載します。トランジスタのコレクタ変調で100％は難しいという話はよく聞いていましたが、青木さんが実験とシミュレーションとでその謎を研究してくださいました。私もAMの低電力変調は邪道のようにも思っていたことがあります。今の技術屋さんにはあたりまえの話でも、アマチュアは若いころの知識を大事に抱えていたりするので、こういった投稿は歓迎いたします。ありがとうございました。
【告知】ＱＲＰクラブからのお知らせ
#0678 JA8IRQ 福島 誠
★ QRPアワード発行
JP1EMV出浦さんとJH4GXE木山さんからQRPアワードP賞の申請がありました。
精査したところ、アワードの規定に合致しておりましたので発行します。
アワード担当 野村/JH3VAA
★ 2017年QRPコンテスト結果発表
昨年11月3日に行われたQRPコンテストの結果が発表されてます。
◆コンテスト規約（PDF文書）
◆得点結果（PDF文書）
◆参加者コメント（リグなどの写真入り・PDF文書）
このコンテストは交信の双方がQRPでなくてはならないため、独特の難しさがあります。
また、自作部門のある珍しいコンテストでもあります。マルチバンドの自作部門・一般部門の5位までをこちらに書いておきます。このほかの結果については上記リンクの「得点結果」でごらんになってください。
また、リグやアンテナの写真も入った参加者コメントもぜひご覧ください。PDFで10ページあります。
| 順位 | コールサイン | 得点 | 総得点 | マルチ |
| 順位 | マルチバンド自作部門 | |||
| 1 | 7K1CPT/1 | 170 | 81 | 13,770 |
| 2 | JK1TCV | 142 | 66 | 9,372 |
| 3 | JI1FOE | 134 | 63 | 8,442 |
| 4 | JN3DMJ | 79 | 43 | 3,397 |
| 5 | JA9MAT | 32 | 23 | 736 |
| 順位 | マルチバンド一般部門 | |||
| 1 | JR1UJX | 260 | 93 | 24,180 |
| 2 | JG6JAV | 175 | 83 | 14,525 |
| 3 | JK8PBO | 130 | 70 | 9,100 |
| 4 | JA0DVE | 119 | 56 | 6,664 |
| 5 | JR8QFG | 96 | 56 | 5,376 |
★ CQMM DX CONTESTについての情報
JARL QRP ClubあてにブラジルのPY4WAS Ed.さんから以下の案内が来ましたのでお知らせします。
4月21日～22日(UTC)のDXコンテストでCWのみです。南米中心なので日本からの参加者は少ないようですが、出力5W以下のQRP部門もあるようですので腕に自信のあるかたはどうぞ。詳細はコンテスト規約（英文）をごらんください。
Results : CQMM DX CONTEST / 2017
( www.cwjf.com.br )
Pse QSY for JA stations.
73’s Ed – PY4WAS
CWJF GROUP , President
以下はコンテスト規約（rules）をgoogle翻訳にかけたものです。
- – 目的：
- a）世界のすべてのハムの統一と統合を促進する。
- b）ブラジルに存在する2つのCWJF賞およびその他の賞を獲得するための条件を促進する。
- c）世界でこのモードを実践するアマチュア、クラブ、グループの中でCWの技を促進する。
- – コンテストの日付と期間：
- 2.1）毎年4月の第3週末に開催されます。
- 2.2）開始：1200 UTC、土曜日;終了：2359 UTC、日曜日。
- – モード＆バンド：
- 3.1）モード：CW（A1A）のみ。
- 3.2）バンド：80,40,20,15および10メートル。
（以下略）
★会員継続手続のご案内
QRPクラブの会員は、毎年正員としての会員資格を更新するしくみとなっています。4月以降も正員であることを希望する会員は、QRPクラブのウェブサイトにある『新規入会・会員継続申込』から所定事項・近況報告をご記入の上、申込をお願いします。
住所やメールアドレスなど会員情報に変更がないかたは、記入を簡略化できるようにいたしました。また、申込時に連絡先のメールアドレスにメールを送ることでアドレスの記入ミスがわかるようにしました。
会員継続の手続きがない場合、4月より準員となり会報への投稿や会の活動への参加に制限があります。
なお、近況報告は会員の年1回の活動報告で、会員継続の条件でもありますので忘れずにお書きください。近況報告はメールニュースなど会報に掲載させていただくことがあります。
退会したいという会員は役員会あてメール（qtc＠jaqrp.org ＠は@に修正してください）に退会届を送ってください。
★ そのほか、QRPクラブに関する連絡先のメールアドレスは以下のとおり
◆ QRPクラブの活動全般についての質問、ご要望、ご意見は qtc＠jaqrp.org (＠は@に置き換え、以下同じ)までお願いいたします。メールには必ずお返事を出します。
◆ アワード関連についての問い合わせ先はアワード担当へ award＠jaqrp.net
◆ コンテストについての問い合わせ先はコンテスト担当へ contest＠jaqrp.net
◆ 毎月開催している秋葉原懇親会については1エリア懇親会担当へ ja1＠jaqrp.net
◆ 会報への投稿などについては編集部へ qrpnews＠jaqrp.net
編集後記＆近況報告
#1099 JR7SOX 菊池 弘二
◆ひな祭りの後10日間ほど体調を崩して何もできませんでした。メールは600通あまり溜まっていてそのほとんどがスパム。分別に手を焼きました。
各局ご自愛ください。GL
編集後記＆近況報告
IchigoJamをケースに組み込む
#0678 JA8IRQ 福島 誠
IchigoJam（イチゴジャム）というのは、BASICが動くように作られた教育用パソコンです。
電源とキーボード、それにモニタを接続するとすぐBASICが使えるようになっています。BASICは流行というわけではないですが、わずか数行で楽しいゲームが書けたりしますので子どもたちが最初に触るのには良いものです。本体も部品をはんだ付けして組み立てることができたり、部品を足して電子工作に応用できたりします。本体のほか、モニタはテレビのビデオ端子、キーボードはPS/2、電源はスマホなどに使われているマイクロUSBの5Vで動作します。
詳細についてはIchigoJam公式サイトやサポート団体のPCNのWebなどをごらんください。PCNでは通販もやっていますが、ほかに秋月など電子部品ショップでも本体が1500～2000円くらいで購入可能です。電波新聞社の「ラジオの製作」や「マイコンBASICマガジン」の流れをくむ季刊雑誌「電子工作マガジン」では毎号、特集記事が掲載されてます。
北海道のNPO法人NEXTDAYがIchigoJamの普及活動をやっていて私の勤務先で子どもむけのプログラミング教室を開催したことがきっかけで、私も触ってみました。
ichigojamは特別なモニタを必要とせず、家庭用のテレビなどビデオ端子のあるものが使えるのですが、やはり不便ですのでaitendoで購入した小型液晶モニタを組み込むことにしました。ケースは100円ショップの半透明のハガキケースです。
【図1】基板とスイッチ・電源用コネクタをケースに組み込む
Ichigo Jamの動作用電源は5Vでモニタの電源は12Vですので、7805を使った12V→5Vの降圧回路をラグ板に作ってケースに入れることにしました。ケースにはIchigoJam基板とビデオモニタの基板、それに電源用ラグ板を取り付けました。
【図2】ケース内部。IchigoJam基板とビデオ表示基板、それに電源用ラグ板
組み立て後に一つだけトラブルがありました。IchigoJam基板の電源用にジャンクのスマホ電源のケーブルを流用したのですが、まさかの逆接続になっていました。黒線がプラスで赤線がマイナスです。思い込みは恐いですね。友人が入れてくれた「インベーダーゲーム風」のプログラムで遊んでみましたが、ケース越しでも表示は見えます。
【図3】フルサイズのPS2キーボード（ジャンク品）と並べてみた
2000円以下で買えるワンチップマイコンの基板でもこんな遊びができます。読者には昔にBASICと格闘した方も多いと思いますが、お子さんやお孫さんと遊んでみてはいかがでしょうか。
◆4月号の原稿を募集中です。あなたの実験、製作、運用レポート、小ネタなどを4月20日ころまでに編集部あてお送りください。パソコンが苦手な方は福島あて直接の郵送でもかまいません。（住所はMLや紙版会報などで確認してください。）宛先は qrpnews＠jaqrp.net （＠は半角@に）です。