開局50周年

記念事業
ー 50メガの500W申請 ー
2024.1.7
2024.4.10 追記
HF帯の500W運用はもう25年に及ぶ歴史があります。丁度25年前、開局25周年の時に500W化しました。今般開局50年を迎えるにあたり、この際、50メガも500Wにしたいと思い立ちました。開局50周年記念事業です。
きっかけは、WARCバンドの次はひょっとしたら次は50メガか、、、と、去年までの2エレに替えて4エレを上げてみたところ、それが思いのほかよく飛んだことによります。この際、もう一発大きな仕事をやって、次の10年に向けて夢を膨らませてやろうか、、、などと思ってしまったわけです。
もちろん、アンプは自作です。
＜今回の変更申請について＞

従来の第3送信機を変更します。
第3送信機は、もともと、FT-401B + FTV-650を親機に、200W仕様に落とした今回申請のアンプを追加して、HF～6Mまで全バンド200Wで許可をもらったものでした。それを、①親機を手持ちの技適機FT891Mに取り換え、②アンプの仕様を500Wに増強して、50メガ専用機に　と変更しました。

この実現に向けて、変更申請提出までに次の準備を行いました。
・電波防護の制度や法制について十分な下調べ
・電波防護に完全対応した、タワー一本でオールバンドにQRVできるアンテナシステムの設計
・リニアアンプの安定動作に向けた追い込み

年末には、
・書類通りのアンテナの準備、全送信装置の準備
年が明けてからは、
・近隣の電波障害聞き取り調査
・帯域外領域、スプリアス領域の不要輻射の詳細な確認

と、検査を念頭に詳細な対応を行いました。
HFとは比較にならないなかなか大変な取り組みで、この期間はこれに「没頭した」 と言っても過言ではありません。
＜大まかな経緯＞

2023年になってコンディションが上昇しハイバンドが目に見えて良くなりました。 WARCバンドのDXCCも完成したので、3月末に、6Mの様子見目的で、WARCバンドDPに替えて4エレを上げてみたところ、 それが思いのほか調子良く、4月早々にマダガスカル周辺と交信、5月末にはドイツからPSKreportまで上がってきてしまいました。

六甲山のふもとの東灘区の住民にとっては6MのEUなどとんでもない話なのですが、届いているのだったらもう少し頑張ったらEUとも交信できるかもしれない　 などと思い始め、6月頭から学生時代に作った古いリニヤアンプの整備を始めていよいよその気になりました。
これを50周年の記念事業にしようと思い立ち、以降は、リニヤアンプ整備、手続き、アンテナ整備、シャック整備と、記念事業推進に突き進みました。

リニヤアンプはなかなか手ごわかったですが、7月の関ハムで格安の新品5F25Rを購入できたこともあって 気持ちが続き、秋口までかかってきちんと仕上げることができました。
スプリアスも万全です。

春から夏にかけて、その後も3エリヤにEUが入ってくる機会はありましたが、やはりEUは、東灘区からは格別遠いようです。
様々な考察を経て、受信の改善も必要と気づき、 10月にはプリアンプも準備してみました。
一方南半分に対しては4エレはなかなか快調で、カリブのLP 3エンティティーを含め、 数か月で20エンティティー超を叩き出してしまいました。

10月になって変更申請の提出を考え始めました。
9月末に様々な制度の変更があったので、まずその勉強。　工夫次第で乗り切れそうだとわかりましたが、来春に5年の満期を迎える局免更新と変更申請の重複が問題と気づきました。
これについて近畿総通局に問い合わせしましたら、再免許申請と変更申請はダブってもかまわないとのことで、すぐさま両申請を提出しました。

丁度1ヶ月かかって11月末には「無線局変更許可通知書」を受領。
変更工事の許可をもらったので、12月中旬から新年までかかって提出した通りのアンテナシステムに作り変えました。
アンテナ工事は力仕事の連続でかなり疲れましたが、格好良く仕上がり、タワー一本で 1.9Mから50メガまでフルに出られるアンテナが仕上がりました。
年が開けて、新年早々には大事件が続きましたが、半月経って社会が落ち着きを取り戻し始めたころ、近隣の方に、電波障害の調査をお願いしました。
いつものように特に問題なくまとめることができ、それを受けて、1月末には落成届を提出しました。
その後、アンプの動作確認やスプリアス性能の確認などを行いつつ、総通局との何回かの電話打ち合わせを経行い、「50周年事業なんだから、3月中に検査に来てください」 とお願いして、3月末現在、最終連絡、検査日程のFIXを待っているところです。
このような流れの中で特に手こずったのは、長文を書いたアンプは別として、アンテナと不要輻射でした。アンテナは、上記のように力仕事の塊で疲れました。
不要輻射は、強風でアンテナを降ろした3月25日から、丁度良い機会なので最終確認をしておこうと思って始めましたが、この段になって60dBと70dBの思い違いが発覚。時間もない中で大いにあわてました。どんな具合だったかと言うと。。。
＜不要輻射問題＞

2024.3.25

不要輻射の目標は、無線設備規則第7条の、別表第3号の2 です。 しっかり確認してください。
抜粋すると、

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表1

です。

難しい表現ですが、ポイントは、帯域外領域の「かつ」、スプリアス領域の「または」でしょうか。
帯域外領域は1mW以下「かつ」-60dB、スプリアス領域は50μW以下「または」-70dBです。

ですから、今回の500W申請で目標とすべきは、
・帯域外領域：　キャリヤより60dB低い値＝500µW以下であるから、1mW以下という要求「も」クリヤできる
・スプリアス領域：　キャリヤより70dB以上低い値＝50マイクロワット以下
であることが分かりました。
1kWだと、
・帯域外領域：　キャリヤより60dB低い値＝1mW以下
・スプリアス領域：　キャリヤより70dB以上低い値＝100マイクロワット以下
です。
HF帯は同表の41;
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表2

です。
帯域外領域もスプリアス領域も「かつ」の表記ですが、50ミリワットが相方なので、要求仕様は-40dBと-50dBとなりますね。50メガに比べるとずいぶん楽です。


今さらですが、このHFの目標値に10dBづつ加えた、帯域外領域-50dB、スプリアス領域-60dBが 50メガの目標だと思い込んでいました。
少し古い記事を見直してみると、去年の7月末まではスプリアス領域-70dBと 正しく理解していたようですが、いつの頃にか都合よく思い違いをしてしまったようです。
それが今頃になって発覚しました。帯域外領域-60dB、スプリアス領域-70dBとはっきりわかりました。この10dBの差はいかにも厳しい！








さて、製品仕様はどうなっているのでしょうか？ 

FT891Mの仕様書を見ると、

スプリアス輻射については領域分割もされていないし、値も63dBとか60dB止まりになっていることに気づきました。

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表3



これはどうしたことかと考えましたら、


100W機だと-63dB、50W機だと-60dBで一番厳しいスプリアス領域の50μW以下と言う条件がクリヤでき、その性能なら同時に帯域外領域も要求を満足するんだ  ということに気づきました。

そこで、要求性能をもって仕様とした ということだと思います。この考え方はICOMのIC-7300でも同じでしょう。








今まで、技適機にアンプをつけるのだったら不要輻射は問題ないと考えていましたが、以上の考察を経て、こういう性能表記だとそうは簡単にはいかないことに気づきました。



まず帯域外領域スプリアス。

891Mや891Sのように-60dBを仕様とすると、スペック上は規格いっぱいです。実力的には十分余裕をもって「技適」を取得しているのでしょうが、経時劣化も含め60dBを割らないという自信はあるんでしょうか？

100W機でも3dBしか余裕はありませんが、それでも仕様として-63dBを掲げているので、3dB余裕があります。
アンプをつなぐなら100W機を購入して、パワーアッテネーターを付加してパワーを絞る形でアンプを駆動するのが適切であると考えられます。

アンプをつなぐ、つながないはともかくとしても、実力的に余裕があるなら50W機、10W機でも63dBを仕様にしてほしいものです。



スプリアス領域は複雑です。

例えば-60dBを仕様として掲げている50W機（891M）に500Wのアンプをつなぐなら、アンプで高調波が発生しないとしても、仕様上は、高調波は-60dB、つまり500µWまでにしかなりません。これでは、スプリアス領域で要求される-70dB「または」50μW以下、いずれにも届かず、NGです。

1KWの場合も同様です。電力に余裕のある、大きな外付けのローパスが必須だと分かります。

その他、10W機に100Wのアンプをつなぐ場合でも、50W機に200Wのアンプをつなぐ場合でも、全部、外付けのフィルタが要ります。

フィルタなしでいけるのは、10W機に50Wのアンプをつなぐ場合だけしょうか。





要するに、50μWをターゲットにしてdB表示でスプリアスの仕様を決めている機械にアンプをつなぐ時には、仕様的には必ず外付けのLPFが要ります。保証認定だと当然のごとく要求さると思います。



これを"問題"と言ってしまうのは少し短絡的かもしれませんが、こんなところに影響を及ぼしていないでしょうか。実現は難しいかも知れませんが、メーカーに仕様の再考をお願いできないかなぁと思います。







2024.3.27


さて、実物はどうなってるのかと測定してみました。FT891Mの "素の特性"、パワーは、FT891の設定で19Wです。


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写真1（スパン102MHz、帯域3kHz）

スプリアス領域には少し頭が見えているようです。-73dBくらいでしょうか。



前回、前触れなしに「帯域外領域も見ておきましょう」と言われてドギマギしたので、帯域外領域も見ておくことにしました。

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写真2（スパン25kHz、帯域30Hz）

帯域外領域は微妙です。



FT891Mの仕様上の性能は60dBですが、帯域外領域は微妙に足らないようです。測定の問題ならいいですが、経時劣化の問題ならやばいです。

早速メーカーに相談しましたら、機能の点検ということでよかったら速攻でやってあげるよ とのこと。新品の100W機を購入すれば仕様上63dBとれるはずなので、これを保険に、まずは八重洲さんのご厚意に甘えることにしました。





結果、問題ない とのことでした。

うちでの測定では、写真のように+/-5kHzくらいに盛り上がりがありましたが、八重洲さんでの測定では「盛り上がりというほどのスプリアスはなく、キャリア基準で-76.88dB(+/- 5kHz)だった」とのことでした。


　



28日に891Mを八重洲さんに送りましたが、30日の午前中にはもう返送していただけました。
メールや電話での連絡も密に取っていただき、大変ありがたかったです。


八重洲さんにはとんでもないご迷惑をおかけしてしまいましたが、あとになって、

http://gate.ruru.ne.jp/rfdn/TechNote/SpaCN.asp 

や、

http://jr1pwz.my.coocan.jp/ham/mesurement/aboutms2601a.htmlなど、

色々な記事があるのに気づきました。特に後者には、写真2にそっくりの写真がありました。

そのようなことで、写真2のように段が付いた形でみえていたのは、古いスペアナの位相雑音（ジッタのようなもの？）なのだと結論付けることにしました。



知らないとは何とも恥ずかしいこと、、、ともかく帯域外領域についてはこれで一安心です（としましょう）。

八重洲さん、ありがとうございました。




2024.3.30


891Mが返って来たので、動作確認を兼ねてアンプをつないでスプリアス領域の特性も見てみました。

もちろんローパス挿入。スペアナは、center100MHz、スパン120MHz、帯域は3kHz

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写真3



必要な特性はキャリヤマイナス70dBですから、帯域幅で若干変わるとしてもぎりぎりでしょうか。
もともと60dBだと信じ切っていて、だから以前は60dBで見ていたのですが、それだったら余裕ですが、70dBはきついですね。
現状、何があっても安全圏と言うようなレベルには届いていないと思われます。さてどうしますか。。。

検査日程はまだ決まっていませんが、それまでに、サガミのフィルターを試してみることができればよいのですが。。。









2024.4.1


友人からサガミのフィルターを借りることができました。49MHzから101MHzとして、帯域3kHzで早速計ってみると、
やはり100メガのスプリアスが少し見えるようでした。

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写真4



フィルタを再度コメットに差し替えてみると、誤差の範囲かもしれませんが、少し増えたようでした。

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写真5



3月30日の写真3よりずいぶんよくなっており、3月27日の写真1に近いです。何が何だかよくわかりませんが、それでもこの結果を見る限りは、どちらのフィルタでも70dBをクリヤできているように思えます。

こういう結果がひとつでもあると、心に余裕ができます！








2024.4.2


待ちに待った電話がかかってきました。

まず、4月にずれ込んでしまったことを心にかけていただいていた一言をいただき、その上で、候補日として4月10日か11日を提案いただきました。どちらでもよかったのですが、10日でお願いすることにしました。4月10日13:30で決まり。

1日、2日前に、もう一度電話で最終確認すると言われていました。



電話では、目標を見誤っていて、スプリアスがまだ不安だと思っていることも正直に伝えました。まずブロック図通りコメットのLPFからやってみて、ひょっとするとブロック図には書いていないサガミのものもやらせていただかざるを得ないことになる（かもしれない）　といったことです。

これについては、ブロック図を差し替えるとまた時間がかかるので、とにかくやってみましょうと言っていただきました。

それにしても、気持ちに余裕ができているのが大きいです！








2024.4.3


ローパスフィルターの交換って、どう手続したらよいのでしょうか？　最近、法令の文章を少し読み込んだりしているので、無謀にも攻めてみることにしました。

多分、電波法施行規則別表第一号の三を見ればよいのだろうと思います。ここ






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表4



この（２）から、

・空中線に供給される電力の変更が+/-1dBを超えなかったら「軽微なもの」に該当する ➜届け出でよい。

・+/-1dBを超えたら、申請が必要

・その場合は、別表第二号二(9)イ（ア）の条文に飛んで、その条文にもとづいて検査が必要かどうかを判断

といったことになるのだと思います。



検査といっても何を検査するんだろうと思いますが、とりあえずフィルタを変えるだけならほとんどは「届け」で良かろうと分かりました。

検査の現場で万一サガミに差し替えが必須となっても、届けだけならその場ですぐ、合格通知をもらう前にも対応できます。

予備免許中とか、変更許可通知書をもらった後の変更はどうなるんでしょうか？　多分同じでしょうね。










2024.4.6


検査の日にちも決まったので 泰然としてその日を迎えられればよいのですが、やはりスプリアス領域の不要輻射が気になり、いろいろと触っています。
そのような中、今日は大きな進展がありました。

スプリアスは多分大丈夫だろうと思えるFTdx5000につないでやってみたところ、やはりスプリアスが見えた（見えてしまった）のです。でもこのことから、課題の根っこに気づきました。



この写真は、FTdx5000 200W送信時のもので、外付けフィルタはなしです。

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写真6



何のことは無い、100メガのスプリアスが見えているのです。しかも上に示した4月1日の写真4や写真5の状態より悪く、このスプリアスだと技適はダメだと言う状態です。
フィルタを入れても全く変化ありませんでした。



そこで、これはスペアナのアンプの問題かもしれないと思い立ち、パワーを変えてみることにしました。

左100W、右50Wです。

管面左上のRefをかえて、基本波が概ね0dBになるようにセットしています。

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写真7　　　　　　　　　　　　　　　　写真8



100Wでは若干改善され70dBを超えてきました。50Wではきれいに何も見えなくなりました。

このように、アッテネータを変えることで、基本波とスプリアスの比（D/U比とでも言いましょうか）の見えが変化するようなのです。

このことから、やはり、スペアナのアンプがスプリアスの原因だろうと結論付けました。



そうならば、次のことが言えます。

・3月30日の写真3はATT20dBに設定しているので、スペアナ内部で発生するスプリアスの問題があった。
・今日ATT20dBで計ったFTdx5000を50Wの状態（写真8）は、4月1日にATT30dBで見た500W（写真4や写真5）と等価。よって写真4や写真5の結果は信頼できる(かも)
。

また、

・3月27日の写真2はATT10dBで19Wで見ているから、今日のATT20dBの200Wの測定（写真6）に近いはず。

と分かりました。

いずれにしても、FTdx5000の性能がきちんと出ているという前提ですが、見えている100メガのスプリアスはスペアナ自体の問題だとすると話のつじつまがよくあうことがわかりました。






そこで、その線で測定をやり直しました。ATT 30dB、パワーは500W、フィルタはコメットです。

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写真9



これを信ずるとすると「完璧だ！」 というようなデータが得られました。でもまぁ、スペアナがスペアナなので、実態は、「ひょっとすると」、「うまくいってるんじゃないかな、、、」 ぐらいでしょうか。

でも、気持ちは大いに楽です！






ところで、使っているスペアナは、7M AMの検査の時に入手したもので、アンリツのMS-2601Bというものです。
製品カタログの一番最後に1991-2とありますから、個体の履歴は定かでないとしても、30年物であることは間違えなさそうです。

これについて、今回2つのことが分かりました：



・入力端子に最大25dBmと書いてあるので、これは、そこまでは「使える」という意味なんだろうと思っていましたが、そうではなく、「それ以上は壊れるぞ」と言う注意書きのようです。

・このスペアナでスプリアスを見る時は、-20dBmから-25dBm程度の入力が限界。500W=57dBmスタートで、カップラーで50dB落ち、さらにATTを30dB入れざるを得ないからです。



2波入れてIMD3を測るような使い方はまずしませんが、単一信号でも、ミキサーのリニアリティーを確保するためには入力信号を十分絞る必要があると改めて（はじめて）認識しました。







さて、もうひとつ関連実験を行いました。使っている50dBカップラーからスペアナに行く線の途中に、50メガを切ることができるハイパスフィルタを入れてみることにしました。

スペアナのATTを大きくする代わりに、ハイパスで50メガの基本波分をカットしてしまえばどうだろう というわけです。



このような測定方法は、

https://www.tele.soumu.go.jp/resource/j/others/spurious/files/sanko003.pdf

の4ページ、12ページなどに記載があります。そのまねごとをやってみようというわけです。



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写真10



ここで用いたフィルタはテレビ受信用のものです。

六甲アイランドに本社を置く 株式会社放送通信機器製のTHF-60Kというもので、例えば、
https://e431.jp/shop/g/gA7608/

ホンマかいなと言うような値段ですが、精度はともかく、たくさん作っていますからばらつきは少なく、経験上それなりの特性は出ます。



実測した特性は、

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写真11　　　　 　　　　　　　　　　　　写真12


です。左、ノイズジェネレータの出力、右ハイパスを通したもの。

50メガ付近で約30dB強の落ちがあり、100メガ付近ではほとんど減衰ないようです。ノイズフロアはもっと下にありますから、低い周波数での減衰は30dB止まりのようです。



これを使って測定すると次の通りです。

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写真13　　　　 　　　　　　　　　　　　写真14

左：HPFなし、ATT20dB（3月30日の写真3と同じ）、右：同じ状態でHPF追加



HPFで50メガが30dB落ちるとすると、スペアナのATT=0にしても大丈夫なので、それでやってみると、

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写真15



これは、スペアナの感度を30dB上げるために、今まで最も良い状態であった写真9にHPFの特性（写真12）を重ねて測定したものですから、
管面ではスプリアスは-60dBくらいですが、実際には90dBほど取れていそうだ　と結論付けられます。



まだちょっと早いかもしれませんが、目出度しめでたしです。









2024.4.9


朝6時前、風の音で目が覚めました。予報を見ましたら、最大瞬間風速45mとあるではありませんか。

明日は検査なので、アンテナに何かあってはまずい。これはいかんと直感して外に出てみたらまさに「嵐」状況です。

すぐに覚悟を決め、ぶぬれになりながらアンテナを降ろしました。ここ



風の状況を見ながらですが、予報通りなら上げるのは、明日、検査当日の朝でしょうか。

それより、明日の天気は本当に大丈夫でしょうか。。。

今回はギリギリまでややこしいです。











＜変更検査＞



2024.4.10


天気がどうかと思いましたが、朝から快晴。晴れやかな検査日和です。

実際、雨が降ったりすると、そんな状況の中でのテストはしていないので、アンテナが大丈夫かとか 悩むと思います。

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午後1時半開始。いつもは15分か 長くても20分で終わるのに、今日は40分もかかりました。
HFよりスペックが厳しく苦労もしたので、何かあったらどうしよう と、その間ずっと緊張しっぱなしで、ものすごく疲れました。



それでも、祝 合格







検査はいつもとほぼ同じ状況でした。



出力480W、スプリアスは2倍、3倍とも問題なし。LPFはコメットを使いました。

帯域外領域は測定せず。

事前確認ができないのでいつも不安に思う電界強度は 15.69 だったそうでした。単位は？
 
一番強かったのはアンテナ直下ではなく、タワーから20m～25mくらい離れた公道上だったとのことで、シミュレーションでも出ていた通りでした。


なおこの値は、連続波で測定したものですから、「平均電力率」は1.0になっているはずです。よって、実運用では平均時間率は0.5になるとするならば、まだまだ十分な余裕があると言えます。





うまくいくいきましたので、ある意味ストレスから解放され気持ちはぐっと楽になりました。しかし一方では、1年近く取り組んだ大プロジェクトが一区切りしたことで、「あぁ、終わってしまったなぁ」 という もの寂しい気持ちがあることも事実です。何だか複雑です。実際、本格的にDXを狙うならアンテナをもう少し増強することも必要なので、「さあ行くぞ」 と、寂しさを吹き飛ばして素直に盛り上がれる状況でもありません。

そのようなことなので、免許はもらいましたが、500Wで波を出すのはごく限られた場面になりましょうか。これからどうするか、次のステップをよく考える必要があります。





とにかく一服するとしましょう。





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アンプの最終状態は
こちらで