ハイパワーAMについて


2013年2月15日掲載

ハイパワーのAMを実現する方法は2つあります。

  • 私などが好んでやっている、大電力の終段を用意し、それを直接変調する方法
  • 扱いやすい電力(例えば10Wなど)のAM波を、リニヤアンプで所望の電力まで増幅する方法

  • この記事は、後者で、如何にすれば正しいAM波が発射できるか、どこが限界かについて述べた記事です。

    実はAM波は、なかなか難しい。
    何が難しいかというと、「正しいAM」とはどんなものか ということと、それを如何に作り出すかということの2点。後者は、この記事の範囲では(上の2つ目のポチ)、いかに劣化させずに(つまりいかに「正しいAM」を「正しくないAM」に劣化させずに)増幅するか と考えてもいいでしょう。 いや~、これがなかなか難しい。

    いやイヤ、そうでもないのですが、SSBに慣れ親しんだ我々世代には、SSBの常識; たとえば「ALCをふらすのはほどほどに」みたいな、誰でも知ってる、暗黙で通用する常識がある。500Wのアンプを買ってきてつないだら(ALCもつなぐ)、ポンと500W出るという便利さがある(ALCって何? という人も多いかも。。。)。しかし、AMは、AM自身が傾いてすでに50年。そういったAMの世界の暗黙の常識、AMの常識は忘れ去られてしまっている(のではないか?)。最低限あるべき常識が通用しなくなり、共通の土俵でのおしゃべりができなくなっている といったことはないか? SSBの便利さ(だけではなくアマチュア用デジタル通信まで)を思うがままに享受できるようになった一方で、その一世代前の世界 がAMの世界だと言うことを忘れて(知らず)、SSBの常識で考えてしまう。。。

    それをAMの世界のある一定のレベルまで引き戻したい というのがこのページの目的です。何が一定のレベルかは人により色々議論があるかもしれませんが、私自身、この世界ではペーペーの若輩者であることをも顧みず、私の主観で、「ハイパワーのAM」をいかに実現するか に深く関連すると思う事柄をまとめさせていただく次第です。
    ともかく(いったんSSBのことは忘れていただき)、50年前の世界に向かって出発しましょう; まずは、「正しいAM」から入りましょうか。

    
    

    (1)以下では、SSBのことはすっきり忘れてください。SSBの電力について、通常暗黙の了解ごととして使われているのは、ピークパワー1本です。43にピークユニットを入れて計るはかり方で出る値です。それでSSBの機械では、CWでキーダウンしたときのパワーと、SSBのこのピークパワーが一致する。法規的にも、SSBのパワーと言えばこのピーク値のことを指し、それはCWの出力と一致する。一般的な呼び値もこれ。。。
    正弦波で100%変調したらどうなるか? SSBで100%変調という概念をどう定義するかが問題ですが、SSBの場合は、正弦波で変調するとCWと同じになります。えっと思われるかもしれませんが、たとえば、ここの真ん中より少し下、「(3)TUNEモードのシングルトーンとCW」 を参照ください。
    それでとにかく、SSBでは、パワー=ピーク=CW=法規=一般の呼び値 だからわかりやすい(AMはそうじゃない)。だからこそ、今からAMを説明しようというのに当たって、この手の常識と思われがちなことは、まず、忘れてください とお願い。SSBとの比較はさしあたって行わないでください。ひつこいぐらいに丁寧に書きますので、いったん全部忘れ、文面の理解だけにつとめてください。それが理解の早道と思います。

    
    
    

    AM波の理解

    このページの下から1/3くらいのところにある(4)にも「正しいAMとは」 という記述をしましたが、この記事では、無変調時のキャリヤ出力に比較し、正弦波シングルトーンで変調した時(100%変調したとき)、ピーク電力が4倍になる信号を「正しいAM」と呼ぶことにします。ここで、無変調時のキャリヤ電力は、43電力計などで容易にはかれます。SWR-200でもOK! 要は、PTTを押した時(何もしゃべらない)の電力計の針の振れ。100%変調したときのピーク電力は、43にピーク電力ユニットを組み入れたようなものではかるものとします。100%変調というとなかなか難しいかもしれませんが、PTTを押して、マイクの前で口笛でも吹いてやればOKです。
    実は以上の2つ以外に定量的にわかりやすい指標がもう一つあって、それが先のページに示したもの; 正弦波で100%変調したときの平均電力です。この値は、熱電対型の電力計、あるいは、SWR-200などの古いSWRメーターで測定できます。変調周波数が低ければ43でもOKかも。これは「正しいAM」の指標としてはよいと思うのですが、このページの主題であるアンプる ことについては平均1.5倍より、ピーク4倍の方が都合良いと思うので、ここでは上の定義とします。

    整理します;
    「正しいAM」とは、
    無変調時のキャリヤ電力(PTTを押した時の普通の電力計の針の振れ)に比較し、
    正弦波シングルトーンで100%変調した時、ピーク電力が4倍(ピーク電力計をつないでマイクの前で口笛を吹くと、俄然針が振る)状態のこと
    とします。

    でもそんなこと言っても、さっきのページにも、「正弦波で深く変調しても平均値が1.5倍になる場合は少ない」 と書いてるじゃん というあなた。その通りなんです。なかなか4倍とか1.5倍とかいう条件を満足するようにするのは難しい。これが、「正しいAM」を「いかに作り出すか」が難しいという部分。
    技術的にはさておき、正しい測定器を使って正しく計ってもそうならない場合が多い。それはなぜか? 測定している「AM波が正しくないから」 です。あるいは、「正しいAM」であったものが、アンプを通した瞬間に「正しくないAM」に化けたから であります。

    では「正しくないAM」ってどんなのか? 今、HiFi-SSBがはやっていますが、綺麗なSSBってどんなのか? 綺麗な音が出ます。近隣に迷惑をかけることもないでしょう。正しいAMは? それと同じ。音が綺麗、近隣に迷惑をかけることもない。正しくないAMはその真反対です。Lo-Fi AMでありますhi。近隣にスプラッタをまき散らすAMとも言えましょう。

    以上、反論もあるかもしれませんが、ここではひとまず以上のように定義して 話を進めることにします。

    (2)ここでは「綺麗なAM」とせず「正しいAM」としていますが、心は、以下で電力でもって(電力の種類でもって)AM波の状態を定義していこうと思うことについて、綺麗 という言葉より、正しい という言葉の方がダイレクトな響き(ダイレクトに心に響く雰囲気)があって良いと感じているからです。

    (3)ピークの伸びない「正しくないAM」で、ピークパワーが半分になってしまったら、それは、AF段で6dBのピーククリッパー(コンプレッサーではなく)をかけるのとよく似たようなことになるかも。そういう解釈をすると、Lo-Fiといっても、たかだか6dBなんだからそんなに大きく音質がdegradeされるということは無いかもしれませんね。とはいえ、方向が逆であることは確か。たとえばKW出せるような大きなシステムを使って、500Wしか出てないんだから余裕があって良い音出るはず などといってみても、原理的にダメ。。。システムが大きくなればなるほど、ちょっと想像しただけでもぞっとするような問題が見えてきます。SSBとは違うんだから、6dBクリップするようキャリヤを大きくしても、別に音が大きくなるわけでもない。ネガティブ側も底を打つからスプラッタがバンバン出そうだし、第一マイナス変調のように見えて気分が悪いはず。

    
    
    

    AMの電力の呼び値

    AMの電力のことを考えます。

    「正しいAM」の電力による定義について、上に、3つの測定方法を示しました:
    ①無変調時のキャリヤ電力
    ②正弦波で100%変調したときのピーク電力
    ③正弦波で100%変調したときの平均電力

    ひとつの信号なのに電力という性質を言い表すのに3つも方法がある? 「出力50Wです」 というような言い方であらわす電力は、AMの場合、何を指すのでしょうか? 
    上で例示したように、測定値は、変調の有無や何を計るかによっても変化します。何が「正しい」のでしょうか? SSBでも、普通にしゃべったときにメータは1/5もふらないけれど、ピークでは100W出てるんだ 何が正しいんだ? 等というのと同じ。

    測定値は測定値で、その測定条件に従った全て「正しい値」であります。測定条件に応じて値が変化しているだけ。同じブツを計っても、インチ尺とセンチ尺で値が違うのと同じようなもの。
    翻って、あるAM波を3つの条件で計ったら、無変調時のキャリヤ電力50W、正弦波で100%変調した時の平均電力は75W、さらには、正弦波で100%変調した時のピーク電力は200W ということだったなら、この対象となるAM波は「正しいAM」と言え、「正しいAM」ならこれら3種の表現方法どれを使っても同じことを言い表せると言えます。条件さえきちんとつけておけば、どの言い方で表現しても良いです。何インチとか、何センチ みたいに。

    では、これらのうちで、AMで一般に使われる電力の呼び値は何か というと、「無変調時のキャリヤ電力」 です。要は、しゃべらずPTTを押した時の43の振れ。 法規では、これをもって、AMの電力と定義します。法規上、工事設計書に記載する電力は、無変調時のキャリヤ電力です。面倒なので、条件は省略し、数字だけ で通っています。

    ただここで、次のことを忘れないでください; PTTを押した時たとえば100Wでも、正弦波で100%変調したなら、正しいAMなら、ピークはこの値の4倍、平均電力は1.5倍になっているということを。各々、対応する電力計で測ってもそうなる; つまり、物理的にはそういった状態になっているんです。法規上の定義は、それはそれとして、いわゆる100WのAMは、ピークパワーは400Wになっています。ピークパワー計で計るとそう出ます。オシロで電圧を見ると倍出ます(電力だから2乗して4倍になる)。そういう信号を便宜上100Wと呼んでいるだけです。

    上の(1)に小さな字でSSBについて書きましたが、この点がSSBとAMの大きな違い; SSBから入った我々の世代にとってAMが理解しがたい といわれる理由と思います。

    
    
    

    リニヤアンプでのAM波の増幅

    少し話を変えます。100Wの(無変調時のキャリヤ電力です。以下、法規の定義と同様、特段明記しない限りこの条件での値とします)「正しいAM波」(正弦波100%変調時、1.5倍とか、4倍とかになっているものです)を、500Wのリニヤアンプで増幅するとします。いくら出ますか?
    ここでアンプは、増幅度が5倍とします。以下全部そうします。
    単純にSSBの常識にとらわれてしまうと、100Wいれるんだから500W出そう。。。とか、思いません? 

    で、答えは500Wか? ブーです、違います。多くの場合、500Wのリニヤアンプでは、100WのAM波を取り扱うことすらできません。

    SSBだと、100W出力の普通のトランシーバーに500Wリニヤをつなぐというのはありふれた光景だし、それで500W出るというのも何の不思議もないのに、なぜAMの場合はちがうのか?

    答え)100WのAMのピーク電力は400Wもあるからです。だから500W出力のアンプでは扱えない; 増幅度5倍 とはいっても、400Wの信号が入力された時に2KWは出ず、このアンプでは500W以上は飽和して出てこない。
    でもPTTを押せば500W出てくる? 上では扱うことすらできない としましたが500Wでてるぞ と言う方がいるかもしれない。だから、これは500W出力のAMだ と言いたい人がいるかもしれない。。。 しかしそんなに甘くはない。ちょっと考えてみてください。PTTを押した状態は、無変調のキャリヤのみの状態。信号としては100WのCWと同じなので、500W出るアンプで500Wでるのは当たり前。うん、出るでしょうね。 「無変調キャリヤ100Wのそのキャリヤ信号はCWと同じ」ですからね、500Wのアンプで扱うことができ、500W出てきます。

    しか~し変調するとどうなるか? 思い出してください; 「正しいAM」とは、変調すると、無変調キャリヤ電力の1.5倍とか4倍とかに電力が増えるものをいうのです。正弦波で100%変調したとき平均1.5倍、ピーク4倍。ところがこのアンプは、入力が100W以上になると出力500Wの状態で飽和して、それ以上どんなに変調してどんな条件の電力計を持ってきて計っても、500W以上は出ない、振らない。
    アンプを駆動する信号は、フルに変調をかけたら400Wにもなるのに、つながっているアンプは、PTTを押した状態からちょっとでも入力が増加したら(ちょっとでもしゃべったら)すぐに飽和してしまうようなアンプなのです。つまり、その状態で得られている500W振っている信号は、もはや、冒頭に定義した「正しいAM」ではない; 増えるべき時に増えない。
    つまり、キャリヤでは500Wだけど、変調には耐えられない(すぐ飽和する)アンプを通したことで、リニヤアンプで信号が劣化させられてしまう; 500W以上の出力はこのアンプでは「リニア」には増幅しないから、信号はどうなってしまうかというと、頭が詰まって、「正しいAM」ではなく、「正しくないAM」 になってしまう。ひずみが多いとか、スプラッタするとかになるでしょう。

    また、出力電力計の振れで見ると、PTTを押したときには500Wまで針が振るけれど、しゃべるとふれが減る という気になる現象がでることでしょう。プレート電流計もしかり。 ポジティブ側が500Wで頭を打って伸びない(伸びられない)一方で、ネガティブ側は音声に応じて100W付近まで沈むから、当然こうなります。いわゆるマイナス変調ですね。。。

    だったらこのアンプではどういう条件までだったら扱えるか、というと、ピーク100WのAMまでなら扱うことができるといえます。そうです、SSBで100Wといえば、これはピーク100Wのことです、だからAMでもピーク100Wまでは大丈夫。
    思い出してください; 100WのAMはピークは400Wにもなるのでこれはダメですが、ピーク100WのAMならいける と分かります。SSBと同じで、ピーク500WのAMが得られます。
    では尺度を変えましょう; ピーク100WのAM信号は、無変調時のキャリヤ電力に直すと、25Wの信号に相当することはおわかりの通り。そしてその信号をアンプにいれる限り、ピーク100Wですからアンプは飽和しません。ピーク500Wの「正しいAM」が得られます。これがこのアンプで扱うことができる最大の信号です。

    しか~し、、、 ここで、またまた問題発生。アンプから出てくる出力はいくらか? アンプから出てくるのはいくらかというと、おわかりの通り125Wにしかならない。25W×5です。PTTを押したとき500W振って欲しいのだけれど、125Wしか振らない。もともと500W振っていたのに、ややこしいことを考えるから125Wに減っちゃった?!
    う~む、、、500Wではない。。。 もの足らない? 500Wのはずなに~!
    しかし、この状態がアンプが飽和しないいっぱいです。アンプは精一杯働いているんです。

    つまり、500Wのアンプから得られるAMの出力は、125Wがいっぱいいっぱい といえます。この状態でもピークは500Wになっている; ピーク電力計で測れば500Wと出る。 にもかかわらず、AMの電力はピークではなくキャリヤ電力で定義されているので、この場合の信号をもって500Wとはいわない。500Wのアンプ(SSBでは500W得られるアンプ)でも、500WのAMは得られないわけです。たった125Wが限界。

    しかしこれが、「正しいAM」です、胸を張って「正しいAM」です。そのアンプでは、AMでは、どうがんばっても125Wしか出せないんですから、それはそれでいい。500Wのアンプを使って125WのAMを出している と宣言してください。堂々と。

    ひつっこいようですがもう一度整理しますと、100WのAMというのは、無変調時のキャリヤ電力が100WのAMということ。そしてそのAM波のピーク電力は、400Wになる。電力の測定条件の違いで値が変わるのはSSBの場合と同じだけれど、ピーク400Wというのは物理的にそう言う状態になっている。だから出力500Wのアンプでは100WのAMは扱えない。500Wのアンプで扱えるのは25WのAMまでで、そのとき125WのAMが得られる。これが500Wアンプで扱えるAMの限界です。

    以上は、1KW出力のアンプでも同じ; 同じように換算してOKです。1KW出力のアンプを持ってきて得られるのは、250WのAMまで。一般には(増幅度5倍なら)入力信号として、50WのAMまでしか扱えない; それで、ピークが1KWになるからです。
    500WのAMが欲しければどんなアンプがいるか? もうおわかりの通り、2KW出力のアンプが要ります。1KWのAMが欲しければ、4KWまでリニアにはたらくアンプが要ります。入力で言うと8KWのアンプといえるでしょう。

    (4)実はこのへんの話しが、50年ほど前にAMがすたれた原因ではないかと思います。500WのAMを得るのに、2KWものアンプが要る。それでも500WのSSBと500WのAMが同じ通信品質かというと、SSBの方が遙かに品質が良い。AMで500WのSSBと同じ通信品質にするには「さらに4倍」、2KWのAMにすることが必要(このへんのことは、ここの真ん中へんの、送信機の③の項目に少しだけ書いてます。本稿はAMとSSBの比較が主題ではないので、この話題についてこれ以上述べるのは、ココではやめておくことにします。本稿の一番最後に、少しだけオマケ的に触れます。)。とするとピークを考えると8KWまで出力できるアンプが要る(設備が要る と読み替えてもらってもOK)。500Wのアンプと8Kのアンプの違いは一目瞭然なわけで、もはやAMにこだわる必要はない というのが50年前のコマーシャル界のトレンドだったのだろうと思います。
    振り返って現代のAM。以上の逆です。でっかい設備が要る のがAMで、要らないのがSSBだ ということを分かった上で「遊ぶ」 というのが、現代のAM。。。 あまり深入りすると混乱を巻き起こすでしょうけれど、それは本意ではないのですが、ALCはほどほどに みたいな、最低限のことは知っておきたい。
    AMのnatureにみあった「大規模な設備」を導入してそれを正しく使い、「正しい大電力AM」をやるのは賞賛ものとしても、生煮えの設備で生煮えの調整を行った結果、「正しくないAM」が出て、その状態で無変調時のキャリヤ電力だけを強調して「強さ」を競う、アッピールするのは、背景にある技術的要求(AMがすたれた理由と同じでしょう)を知らないままにやっているとしたら、それはナンセンス。。。。 と思います。やっていることが、「大電力」の世界だから;10Wじゃないから。自分で満足するのは全然OKです、もちろん。

    
    
    

    「正しいAM」を出すこと -出力のアナウンス-

    上では、500Wのアンプを使うことを例に、「正しいAM」は出力125Wであることを述べました。しかし、実際の運用では、500Wのアンプを使って、PTTを押したら250W出た ということもある。
    PTTを押して250W出てるんだから250Wだ、オレのは125Wより強いぞ とか言いたい気持ちは分かりますし、それは、どうしてもそうおっしゃりたいなら、そう言うことについて良いとか悪いとか言うべき問題ではない。
    ちょっと戻りまして、500Wのアンプに100WのAMを突っ込んで、500W振っているから500Wと言いたい向きは、ココまでの話を分かってもらった上で、それでも とおっしゃるなら、それはそれで構わないと思います

    が、そのようなAMは「正しいAM」にはなっていないことには注意しておいてください。少なくとも、マイナス変調状態になっているでしょう?  
    500Wのアンプを使ってるけれど250Wだ とか言った瞬間、「歪んでます」と自分で宣言しているようなものです。本稿の主題は、10WのAMではありません; すっごい大電力の話をしているんですから、ひずんだヘンな電波はいけません。世の中、SSBでさえもHiFiを目指す時代。でっかい電力で、悠々と優雅に楽しみたいものです。。。 バリバリのDXもよし。 そう、キャリヤ電力はピーク電力の1/4です。

    さてそれで、ともかくPTTを押すと250W出てる; こんな時にはどう対処しましょうか? もちろんそのまま運用して250Wだと表明しても良いわけですが、小生的には、その前に「正しいAM」を保つ努力をしてほしい。
    それで、この場合に「正しいAM」を保つにはどうすればいいか? やりかたは2つです:

  • 条件を守れるよう、大きなアンプを使ってピークを伸ばすか、
  • ピークがアンプの限界に達しているようなら入力信号を低減するか

  • どっちか。

    たとえば、500Wのアンプを使ってPTTを押したら250W出た ということなら、対策はアンプを1KWのものに替えるか(取り替えてから250Wと表明するか)、替えないなら上の2つ目のポチで、入力信号の電力を1/2に低減し125Wで(と表明することで)我慢することです。
    同様に、1KWのアンプを使ってPTTを押したら500Wになった、、、云々、、、 ということなら、この場合2Kのアンプが要ることも分かりますね。

    
    
    (5)本稿では、先に述べましたように、リニアアンプは増幅率は5倍としています。

    
    
    
    ----

    以上、ここまで述べてきたことが、冒頭に述べました、小生が保っておきたいAM界の最低の常識なんです。。。 技術的な背景と対策; キーワードは、

  • 「正しいAM」 = ピークは4倍
  • 4倍でもアンプを飽和させない
  • 飽和しているなら、大きいアンプに取り替える、入力を絞る

  • です。

    
    
    

    -----さてここからは少し拡張した内容-----

    
    
    

    リニヤアンプの調整

    半導体式のものはいざ知らず、真空管式のアンプだと、プレートとロードの調整が必要です。これをどう調整しますか?

    これは実は大問題。
    結論を言うと、500Wのアンプで125Wの正しいAMを出そうとすると、25Wの無変調キャリヤをリニヤアンプにいれて、125W出した状態で調整する(普通にPTTを押してアンプを調整するようなイメージ) というのはダメ です。100Wの信号をいれて500Wのピーク状態を作りだし、この状態で調整(フルパワーに)しないといけない。結果的に、25Wのキャリヤで調整した状態に比較すると、一般にはロードのバリコンが幾分抜けた状態になっていると思います。
    そしてそのままの状態で25WのAM波をいれてやると、正しく125W(ピークで500W)得られる、正しいAMになります。

    これは、例のトラペゾイド(こことかこことかを参考にどうぞ)を書いてみるとすぐに分かるでしょう。AMだから、横軸はゲルマ検波して入れてやればOKでしょう。西野さんのこのページが参考になるかな。「2013/02/01(Fri) 14:20 No.98」というところ。

    それで、プレートの調整なのですが、上に書いたとおりにやると(ロードのバリコンを抜いてやると)プレート効率が低下するじゃん、、、 とおっしゃるあなた、それは正しいです。でもそれがnatureです。法規の表を思い出してください; 終段B級低電力変調のプレート効率は30%だったか何かで定義されていたと記憶しています。そんなものなのです。あとは全部熱になります。
    熱は、この場合は、125÷0.3-125 で、約290Wです。送信しっぱなしにすると、キャリヤで、継続的に290Wが熱になります。これは、500Wのアンプは1K入力だからその70%=700Wが熱になる ということではありませんので、ほっと一息。ただし、最大変調時には1.5倍まで(例の、正弦波で100%変調した場合の平均電力の増加と同じ理屈で)増えます。この例では、最大、約435Wと言えるでしょう; まあ、普通にしゃべる分には(正弦波で変調するとかでなく)、340~350Wなどと見込めば十分でしょう。
    とはいえ、常時300W近くが熱になるというのはそれなりに大変なことではあります。この状態は、アンプにとっては、500W出力のCWをデューティー2:1で送信する というよりきつい状態ですから、ここで言っている500Wのアンプが、一般の、SSB/CW用の普通のアンプだと仮定すると、CWのコンテストを24時間やりつづけるとみるみる出力が出なくなったとか、そのうちどこかで「バンっ」といった とかいうような、よく言われるコンテストでアンプが壊れた と同じことが起きるわけで、こんなので125W出力のAMをやりつづけると早晩アンプがどないかなる、、、のとちゃうかいなと思います。要注意です。

    もっとも、キャリヤで最大出力になるようにプレート回路を調整すると(たとえば今の例だと125Wで最大になるようにすると)、プレート損失は出力と同じくらいにまで低下しますから、この条件だともっと出しても良さそう とは感じます。200Wくらいでも大丈夫かな。。。 AMのピークは詰まりますので、「正しいAM」ではありませんが。

    ところで、上のことから、エキサイタが必要とする条件がわかります。つまり、このような、500Wアンプで増幅するシステムに使うエキサイタは、25WのAMを出せること以外に、リニヤアンプを調整するためにピーク状態、つまり100Wの信号(キャリヤ)をも出せないといけません。これの一番下に書いた原理と同じ。

    さーて、この項の冒頭に「大問題」と書きました、何が大問題か? エキサイタに条件がつくことだけか?

    
    
    (6)もうひとつの電力の紹介方法: アンプの入力で紹介する方法もありかもしれません。500Wのアンプを使うなら1KW入力です と。知っている人なら、プレート効率は30%かそこらだから、出力は300Wくらいだろうと想像する。本来は出力250Wであるべきですが、実際これより出ている としても、出力をあえて言わないことで、そういう明らかにへんだとわかる状態を「覆い隠す」ひとつの方策であることは確かでしょう。
    
    
    

    法規上の制約の再考

    1KWのAMを得るためには、4KW出力まで出せるアンプが要ることはすでに述べました。また、上に述べたことから、エキサイタは、無変調時のキャリヤ電力200WのAMと、800Wの調整用信号を出せないといけない。また、アンプは、4KWの状態でプレート回路を調整(試作完成時の動作テストのための調整はダミーでやるとして、ここでいう調整は、運用するたびに毎回すこしずつプレート同調回路を触る、あれ です)しないといけない、、、、です。

    うんっ?? 4KWのキャリヤを実際に出力してプレート回路を調整する? うんっ?  それはオーバーパワーではありませんか? 無変調時のキャリヤ電力1KWのAMが変調ピークで「自然に」4KWになるのは認められているとしても、如何にAMのリニヤアンプ調整のためとはいえ、4KWのキャリヤを実際に出してアンプを調整することは適法なのでしょうか??? (これが疑問1)

    ダミーでやればよい? それは一理ある。

    しかし、それは(その理屈は)通用するのでしょうか?  4KWまで出せるリニアが結局アンテナにつながる; そしてその根っこには、モードスイッチひとつひねれば、AMだけではなくSSBでもCWでも出るトランシーバーがぶら下がっている という設備を、当局は許してくれるのでしょうか? (これが疑問2) 電監に確認してみましょうかね、本庁マターって言われて墓穴を掘るだけかな、、、最近はコールサインも聞かれるし。
    半導体式のアンプだと、運用するごとに毎回プレート回路を調整するといったことはしないでしょうから、疑問1については問題ないかも。

    それで、こういったことが認められれば、4KW出力のアンプを使って、出力1KWの「正しいAM」を出すことができます。
    一方 だめ であれば、今の法律でやれるリニヤアンプ方式AMの限界は、250Wということになってしまうかもしれません。

    しかも、わずか50Wの超過ですが、それでも変更検査の対象になり、実際に運用するのはそれなりに面倒で覚悟も必要でしょう。。。"3HA"とかいう電波形式の一括コードによる指定も、いわゆる "包括免許"ではないので工事設計書の範囲でしか運用できず、設備を変えたら、都度、検査が要るはず(と、私は今まで理解してきました。200W以下でも設備の変更、追加とかの、届けなり認定なりが要る)。 こことかここの経験者の方によると、やはり届けを出すことは必要で、でも、出しさえすれば直後からOKとありますね。これは200W以下でしょうね、当然。

    
    
    

    これに関連して、ここの一番最後に、印田さんが詳しく書いておられるのを発見:

    >17条2項をちゃんとよんで真面目に書類をつくると 空中線電力1キロワットの局免許がある免許人は、
    >もう一台の1キロワットの送信機を、アマチュア局の 変更届書だけで 「増設」することができます。

    だそうです。当然、指定事項の変更がない場合でなのでしょうが、これはよい情報です; 自作派の多い7195号室の住人には朗報です。色々作って、触って、そして最後に、documantation; 「届け」だけ出しておけばよい。届けを出しておきさえすればよいのですから超簡単! お金もかからない。ネットから、プチッ とやって、受理 と出たらOKです。

    アンプの取り替えと言うことなら、こんなページもありました:
    http://www.geocities.jp/jh3akb_konishi/kinisaki.htm
    メーカー製ならOKなのかも。。。

    しかし、検査制度(誰にとっても面倒)が今に残っている理由というのもあるわけで、運用上、どう判断されるのか、またまた墓穴を掘るかもしれませんが、電監さんに聞いてみたいところではあります。。。

    
    

    さてそれで、アンプの調整 といった課題が生じない解決方法は、、、 というと、冒頭に戻って、私などが好んで使う、大電力の終段を用意し、それを直接変調する方法 ということになりましょう。この手の終段は、無変調時キャリヤによる調整でOKで、リニヤアンプ方式のようにキャリヤの4倍の状態で調整する必要が無いから、正真正銘1KWのキャリヤ出力、ピーク4KWが実現可能です。設備は思いっきり大変。50年前に人々がSSBに流れたのと逆行する、大規模な設備が要ります。しかし、設備を楽しみたい向きにはぴったり!!!!

    
    
    
    

    結 論

    つらつら書きましたが、結論として、

  • 「正しいAM」は、キャリヤ電力に比較してピーク電力が4倍になるAMのこと 
  • と定義したことをスタートに、リニアアンプ方式で「正しいAM」を得る目標は、
     
  • 出力500Wのアンプを用意して出力125Wで使う。
  • 1K出力のアンプを用いて出力250Wで使う。
  • 2K出力のアンプを用いて、出力500Wで使う。
  • 4Kのアンプを用意して出力1Kでつかう。

  • であることをのべました。

    要するに、これが「正しいAM」の運用です。
    「使う」というところは、「そうアナウンスする」と読み替えても良いです。

    ただし、アンプの調整のやり方(ロードの位置、アンテナにつなぐかどうかなど)には注意してください。
    また3つ目、4つ目のチョボはシステム自体が適法でない とか、調整時にオーバーパワー などと難癖(ナンクセ)をつけられないよう。

    また、出力500WのアンプをつかってPTTを押したら250Wになった、ということなら、250Wとアナウンスしても構いませんが、それは歪んでいることを自らアナウンスするようなもので、できればそうする前に、

  • アンプを1K出力のものに取り替えるか、
  • エキサイタを調整してアンプの入力を半分に低減して125Wで我慢するか

  • してほしい ということを述べました。
    1KWのアンプを使ってPTTを押したら500Wになった、、、云々、、、 と読み替えると、この場合2Kのアンプが要ることも分かりますね。
    600Wになるんだったら、エキサイタの出力を5/6に絞ってさらにアンプを2Kのものに替えるか、あるいは、アンプを替えないなら、エキサイタ出力を5/12に絞るか です。一気に3K、4Kのアンプに替える というのもアリですね。

    Again, これが「正しいAM」の運用です。これが、小生が言いたい、ハイパワーのAMを運用するに当たって当然知っておくべき、最低限の常識です。

    
    
    
    

    ちょっとだけ 発 展

    以上主題に述べた事柄が理解いただけたら、次はリアルな音声で、変調率や側波帯電力を考慮した実動作での応用に発展させます。音声でも4倍か? とか、低電力変調の変調率は100%か、とか。。。「正しいAM」は、キャリヤ電力に比較してピーク電力が4倍になるAMのこと というしゃっちこばった定義を離れ、実践の世界に突入です。

    「音声でも4倍か」 は、ここを見てください。私のところのシステムでは6倍とかになります。。。もし送信機の後ろにリニヤアンプをつけるなら、キャリヤの6倍までリニヤにアンプるものがほしいと思います。

    つぎに、変調率の問題。AM通信は電信ではありませんので、結局は目的である音声をどれだけ強く相手に届けることができるかが評価の指標になります。これには、側波帯電力が効く。
    試しに、一般的な低電力変調の、普通の値である変調率が50%というような場合について、各側波帯電力がどうなるか簡単に計算してみますと、、、

    変調率50%だと、変調のピークでのRF電圧はキャリヤに比較して1.5倍。そのうち"1"はキャリヤだから、各側波帯成分は電圧で0.25ずつになる。パワーで言うとその2乗だから0.0625。
    具体的に言うと、キャリヤが500Wとしても、変調率50%だと、USB、LSBそれぞれ、31Wしかない。。。。 ええっ!? と耳を疑いたくなる(目を疑いたくなる)ような数字であります。しかもそのアンプは、1KW以上のピークを扱うことが出来る設備がいるのにかかわらず。。。
    変調率100%のときは、各側波帯電力は0.25だから、500W出力の100%変調だと、各側波帯成分は125W出ているはず。変調率50%だと、それに比べると1/4ということがわかります。一生懸命大きなアンプを使ってがんばっても、30WのSSBと大差ないわけです。キャリヤでSメーターは振るけど、声は小さい。。。
    うちのキャリヤ120Wの設備でも、側波帯成分は、4倍としても30W出る勘定。トラペゾンドを見ながら過変調に注意して、注意深く、深く変調するよう心がければ、しゃべり声では、60W以上になると見ています。again、こちらをご参考に。
    いや~っ 奥が深い。。。

    参考記事

  • www.fit.ac.jp/~k-uchida/txt2.pdf
  • http://www.gxk.jp/elec/musen/1ama/H12/html/H1212A14_.html
  • www1.aut.ac.jp/~sugiura/sikai2-5.pdf
  • http://as76.net/emv/am_mod.php

  • キーワードは「側波帯電力」「変調率」です。いくらでも出てきますね。。。

    
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    最後にもう一言だけ。SSBとの比較を側波帯電力について行うと、、、
    出力1KWのAMの側波帯成分の電力は、USB、LSBそれぞれ250Wです。よって、SSBの受信機を使われたら、いかに1KWのAMといえども、250W分しか受けてくれません。1KWのSSBとはとても勝負になりません。。。1KWのAMというと、実質4KW分もの力を有する設備を使う必要があるにもかかわらず、SSBの受信機で拾ってもらえるのは250W分でしかありません。1KWのSSBと対等に勝負するためには、4KWのAMにせねばならず、それはすなわち16KW分もの設備が要ることになります。
    一方AMの受信機で拾ってもらえるとすると、AMには多少は帯域利得があるでしょうから、16:1ということはないでしょうけれど、それでも、AM対SSB、勝負あったであることは間違えない。。。 

    現代のAMの遊びは、片手に便利なSSBを持ちながら、そういったことを全部分かった上でそれでもやる、ある種バカを承知でやる 的な遊び心が要ると思います。
    おっと、日本のアマチュアでは1KWのAMまでしかダメ。

    
    

    ★追加その2: 西野さんちのブログより。。。 
    Re: AM信号を見る。。。 - JR3XUH/吉田 2013/02/27(Wed) 21:47 No.208

    面白い動画を見つけました。
    http://www.youtube.com/watch?v=0ZONwNwzQX0

    まさしく、低電力変調のAMを3CX1500A7のアンプに入れ、その出力を、5KのSlugを入れた43P(ピークユニットを入れた43)で計っているデモです。

    20秒ぐらいで、「43Pで計ったAMの電力は正しくないという議論がある」 としながら、「そんなことないぞー」 として(これがこの人の言いたいことでしょう)、
    ・48秒で、PTTを押したのだと思いますが、その際の出力が大体1K出力。(あとのほうでRMSという言葉を使っているので、これはキャリヤでアンプを調整した状態だと思いますが、)この状態で、52、3秒で「あー」とやったとき、1.5KWくらい。
    ・58秒ぐらいから、「ピークで調整するよ」 としながら、どこかを(多分バリコンを)回しているのでしょう、次第に振れが増し、1分5秒ぐらいで3.5Kくらいまで振れます。

    1分17秒ぐらいで、「RMSでチューイングしたのとピークであわせたのではすっごい差がある」 と言い、「さらに、ピークであわせると3K越えだぞーっ」 と結論づけています。

    要するにこのデモは、43Pで計かるのは正しくない という意見に対し、そんなことない といいたいわけでしょうけれど、別の見方をすると、低電力変調でキャリヤ1KのAMはピークで3.5Kくらいまで振っている と見えます。出力1Kの、綺麗な、正しいAMと思います。

    これはまさに、JAで許可される最大の状態ですが、アンプの調整をするのに、ピークに相当するキャリヤを出さずとも、声でピークをあわせるという多少強引とも思えるやり方が結構使えるかも と示唆しているようにも見えます。

    さあ、どんなものでしょうか?
    いずれにしても普通の43と普通のAMではこうはいかず、「あー」っとやっても、せいぜい1割も増したらよい方でしょう(除く、キャリコンAM)。

    あと、この8877というタマはそんなに出せるの? という疑問もあります。どんな使い方をしてるんでしょうかね。。。

    
    
    

    英語というと、リニヤアンプでの増幅について書かれているページを見つけました:
    http://www.w8ji.com/amplitude_modulation.htm

    特に下1/3くらい。辞書を使ってでも読んでみられるようお勧めします。少し読みにくい英語ではありますが。