813システムの電源系統整備

2014年7月1日 掲載
2014年7月5日 update
2014年7月12日 update
2014年7月20日 update
2014年8月9日 update

電源の整備；　6月はじめに、JA9YZさんに 「ハムが出てるぞー」　とご指摘いただいて以来気になっていたものです。
ここでは、YZ OMのご指導；　「C級アンプにとっては、電源ノイズは変調波と同じ」 　を忠実にブレークダウンし、電源ハムを低減する努力を行いつつ、SDRで電波の質 （ハムの量）を確認していくことにします。具体的には、

  1. 電源ハムの低減努力と振幅の確認
  2. 電波の質（主としてキャリヤ随伴ハム）の確認
  3. 数値的なつじつま合わせ。100%変調では、サイドバンド成分はキャリヤ-6dB になること、その際変調信号は2400Vpp（Ep=1200Vだから）になることを基準に、 オシロで見たハム振幅とSDRで見たハムレベルを比較
を行います。 私のところのシステムは、DDS　⇒　 VFO-1改　⇒　 TX88D改　⇒　 813　 と接続されているので、ひとつずつSDRで状況を見ていきます。

まず、現状確認。　測定上手軽なところから、　写真1：　813の出力、　写真2：　TX88D改の出力。　　 恥ずかしながら、120Hzのキャリヤ随伴ハムが、キャリヤ-25dB程度　というのが現状 であります。一年間休眠させた間に、どこか経年劣化でもおこしたのでしょうか？　 それとも最初からかな？？　　YZ　OMによると、まずは-40dBを目標にすべきで あろうとのこと； 100% agree　であります。

写真１

写真２

どう見ても、誰が見ても、ここ（88Dの出力）がダメッ　と目処をつけ、地道に最初から、順番通り行くことにします。 それにしても、60Hzを中心に上下に出ているのは何？？　なんか変なのが見えます。。。

(1)DDS出力のスペクトル

写真3にDDS出力の様子を示します。120Hz成分が立っているのが一目瞭然。
DDSの電源は、ブリッジ整流　～　1000μ　～　33Ω　～　3300μ　～　3端子レギュレータ　　 という構成であり、ハムはゼロでも良いよいはずと思いますが、何故か-50dB止まり。
3端子部分のパターンが問題かも・・・　　いや、何かもっと根本的な、別の原因が 潜んでいるのかもしれません。次の機会には、電池でやってみましょうか。

写真３

(2)VFO-1改の出力スペクトル

DDSを導入したときに、出力が足らなかったので、なるべく手を抜いて、 簡易に88Dを駆動するため、元々使っていたVFO-1に入力の口をつけてアンプとして 動作させようとしたものです。

写真4

ご覧の通りの状況で、120Hzのハムは、キャリヤから-30数dB落ち 程度。裾野がいっぱい広がり、60Hz成分も見えている。
おやや、、、ということで、VFO-1で、DDS出力から20dB以上も劣化していることが確認できました。 目星をつけたTX88Dより、まずはこっちが悪い、、、かな。

ということを押さえておいて少しふり返ってみると、VFO-1電源は明らかな 手抜き。オリジナルの電源が半波整流であることは承知であったけれど、 小電流だし良かろうとそのまま。平滑回路も特に凝った構成ではない。
　　30μ　～　１K　～　20μ
これを、整流は半端整流のままとしてリップルを大きく減らすもくろみで、出口側の コンデンサを手持ちの一番でっかいの、"超特大" に交換。
　　50μ　～　１K　～　470μ
コンデンサを変えただけなので電圧関係は変わらず（電圧は、温特に効くので変えたくない。 両波整流にすると電圧が変わると思ったので採用せず）、リップルだけは大きく減ると期待。

写真5

これにより、上の写真5のように、120Hzのハムがキャリヤから-50dB強くらいまで改善できた。電源改良で 大体20dB改善されました。このままいけば、YZさんの目標はクリヤできそう。
60Hz成分がなくなったこともあり、120Hz成分がよく見える。これは、ひょっとして、DDSから来たものが そのまま抜けているのではないかと想像（かなり荒っぽい仮説ですが、そういいつつ 昔のことを思い出してみると、TR1200＋FM用の10Wブースターとかでも、それらしく QSOはできたし）。その割に、-70～-75dBではあるが、裾野は広がっている。。。　 写真3はダイナミックレンジが70dBほどしかとれていないから、 この中にもあったのかな？　こういう裾野の広がりはクリップによって生ずるもの だと思うが、そんなところはないはず、、、　なぜだろう？　すっきりしませんね。

(3)TX88D（VFO-1改善後）の出力スペクトル

120Hzの随伴ハムは-55dBくらいで、特に劣化はしていない（改善した？？？）。　
写真2をみて、これは88Dがダメ　と直感的に思ったが、88Dは全く問題なくきれいに 動いていることが分かりました。それにしても、60HzのUSB成分だけが顔をのぞかせて いるのは？

写真６

(4)813終段の出力スペクトル

上記の状態で、813を送信状態にしたものが写真7。　120Hzハムが-45dBくらいまで劣化しているのが分かります。
この測定では、変調機は切り離さずつないだまま（ただしマイクゲインはゼロ）。 811Aやドライバ段は通常通り動作しているので、よって、もしこれらの段で ハムが入っていれば（高圧に何か問題があれば）、変調トランスを通じて変調波 として混入するはず。 　とはいえ、811Aは B級動作なので、音が入っていないときはプレート電流はほとんど流れておらず、 高圧のハムという意味では比較的良いのではないか、、、　などと推定。　もちろん、 ハード的に切り離すのが面倒　というのが一番の理由ではあるわけです。
ハム成分の高さがUSBとLSBで異なる。これは？？？
写真5で-70dB位で拡がっていたスプリアスはどこへ消えたか？　変調機を含めたノイズが大体-70dBくらい のようだから、それに埋まってしまったか？？

写真７

変調機をつないだまま、813の高圧電源に乗っているハムを計ってみた。キャリヤ送信時の高圧波形、写真8の通り。 200V/div.なので、小さいヒト目盛りが40V。よって、20V～40Vp-pくらいの120Hzハムが 乗っていると思われる（危ないから高圧用の100:1プローブを用いて測定）。もともとの設計では 1%くらい（1200Vに対し12Vpp）のはずだから、ちょっと悪い。簡易設計だからこんなもんか。
変調信号は、100%変調では2400Vp-pになるから、仮にハムが30Vp-pだとすると、 ざっくり、－38dBくらい。120Hzのハム成分はこれが変調信号になるので、キャリヤ比　 -44dB　落ちになるはず。 それで、結局、写真7に示す120Hzハムの測定結果（-45dB程度）と、この、電源の状況から推定した 結果（-44dB程度）が概ね一致する（ハム成分が20～40Vppという目検討の見積もり自体も あやしいが、まあ大きなハズレではない）。
よって、120Hzハムは、88D出力までは50dB以下であったものが、813の高圧のゆらぎで変調 されて-45dBまで劣化してしまったものと思われる。
変調機の問題もあろうが、やっぱり、これは何とかせねばならぬのか。。。

写真８

宿題事項

さて、ここまでが2014.6.26。一定の改善はできたが課題も残った。
　(1)813の電源ハムを減らしたい。変調機の電源の影響も確認したい！
　(2)DDSの120Hzハムがなぜ-50dB（も）あるのか？？
　(3)写真7で、ハム成分の強さがUSBとLSBで異なる。これは何じゃ？？？　実信号なんだけれど、、、
　(4)写真2の88D出力で、60Hzを中心に40Hz、80Hz付近に出ていたのは何?
　(5)VFO-1出力の裾野の広がりはなぜ生じた？　813出力には見えないのはなぜ？　
というのが現状の課題。

(1)(2)は力仕事。(3)～(5)はちょっと頭を使う必要がありそう。SDRを導入したおかげで、 このようなおもしろい課題に巡り会った。

2014年7月5日

本日は7月5日。上述の宿題の(2)以下が気になってしょうがない。しかし日々悶々と考えていると、あるとき急に思いつくものです。　手っ取り早く、思いついた物を２つ着手。

(5)DDSの電源の見直し

ひらめき；　出力断続用のリレーの電源がおかしな配線になっていないか？　 いやー、ぴたりそのとおり；　リレー電源はきれいに平滑される前から取っている からリップルが多いが（電流が多いから、平滑後から取ると平滑自身にも影響を与えるとの配慮）、そのリターン側をシャーシに落としていた。

図１

どっちにしてもリレーはちゃんとカチッと動くから、でーきた と思ってしまう わけですが、これではダメ。　アース点をちょこっと変えて、 図1赤線のようにコンデンサに直に戻すよう接続しなおしてやるだけで、 お見事、目立つスプリアスはすっきり無くなりました！

写真９

(6)88Dの電源の見直し

813出力の上下非対称な側波帯強度が気になっていて、あるとき、何気なしに 88Dの12BY7Aのプレートに入っている同調用バリコンを回すと、これに 変化が出ることを発見。
これはY7Aのプレート回路がどっかおかしいんじゃないかな。。。　 つまりは電源か、、、　　　とひらめきました。

12BY7Aのプレート回路は、前回、写真6を撮影するときにリップル電圧を オシロで確認しています。しかしそのときは、無茶な値ではなかったので何らの 疑いも持たなかったもの。
どこがまずいのか？　回路は、下の図2のとおりで、12BY7Aのプレートには、 5Kで電圧調整し、20μ(450V)の電解コンをかまして接続している。

　　が、待てよ、電解が古いいんじゃないかな。。。　 　88Dオリジナルのやつか！

ということで、さっそく20μのコンデンサをはずして確認したところ、なんと、 容量がほとんど無い（0.5μくらい）ではありませんか。赤い20Wの抵抗の横に 配置され、長年高温にさらされてきた故の劣化でしょうか？
それで、リップルは、メインの平滑回路で大体落ちていたもののコンデンサが効かず、 逆に電圧調整用の5Kが効いて、電源インピーダンスがf特をもってしまっていたものと 思われます（だからバリコンを回すとU/Lの出方が変わるのか　と突っ込まれても わからないけれど。。。）。
ともかくそれで、交換すると、全く何事もなかったかのように全部OKになりました。 813出力の上下も綺麗に揃ったし、40Hzとかも居ない。。。　

DDSも良くなったことだし、、、　と、普通はこれで終わるんでしょうが、 まだ終わらない。この際だからもう一発追い込もうと88D電源の更なる改修を 画策しました。何をするかというと、88Aにはあったが88Dでなくなった チョークを復活させる！

チョークはハムにはよく効きます。例えば1Hのチョークでも、50μのコンデンサと 組み合わせると、1Hは120Hzに対し約750Ω、50μは30Ω弱だから、20dBダウンは楽々。うまくやれば26dBとれる。
まあそんなことしなくとも、下記図2のように1Kの抵抗が入っているんだし、、、という話もありますが、とにかくやってみましょう。

幸い、1H 300mAというものを東栄トランスで買い込んでいくつか持っているので、それを投入することにしました。これは小さいし、安いし、「10Hじゃなきゃ ィヤだ」 　とか言ってごねなければ、とても使いやすい、良い部品です。

図2　88Dの電源回路（最終状態）

写真10

いやー、これまたお見事、キャリヤー一本であります！　上下が違うとか、 40Hzが出てるとか、おかしな症状もありましたが（といってもマイナス何十dB）、 全部すっきり、綺麗に片づきました。VFO-1の裾の広がりはどこいっちゃったん でしょうか？　なぜか、これも無くなってしまいました。
ちなみにこれはCWモード。AMモードにすると微妙に60Hzの成分が見えていますが （赤い矢印。これはまさに誘導ハム）、813駆動にはCWモードしか使わないので 良しとしましょう。

写真11

さて、以上で、
　(1)813の電源ハムを減らしたい。変調機の電源の影響も確認したい！
　(2)DDSの120Hzハムがなぜ-50dB（も）あるのか？？
　(3)写真7で、ハム成分の強さがUSBとLSBで異なる。これは何じゃ？？？　実信号なんだけれど、、、
　(4)写真2の88D出力で、60Hzを中心に40Hz、80Hz付近に出ていたのは何?
　(5)VFO-1出力の裾野の広がりはなぜ生じた？　813出力には見えないのはなぜ？　

ということで、未着手の(1)番と、何かすっきりしない(5)番を除いて、宿題は 大部分が片付きました。もっと面倒かと思いましたが、問題は 結局 全部、 電源でした。

(5)番の確認のため念のためにVFO-1出力を見ると、DDS電源、VFO-1自身の 電源を改修した状態で、

写真12

何だか知らぬ間に綺麗になりました。そもそもDDSが何か悪さしていたのでしょうか？

さて、いよいよ、本丸。　残るは(1)番のみです。よくぞここまで来たものですhi

2014年7月12日

いやー暑くなってきた。汗をぬぐいつつ、ご本尊 813送信機　の電源整備を行いました。幸い今日は朝から休み；　7月12日（土）であります。

(7)813 高圧電源の改修と、出力スペクトル

高圧のゴミが、オシロで見て-45dBでは如何ともしがたいということで、まず813の電源を改修。 20dB改善することを目指します。
方法はひとつしかありません；　チョークとコンデンサを追加して、高圧の平滑回路をパイ型にする。といっても、 電圧も高いので、図3に示すように、リターン側にチョークを入れる方法でやってみました。

図３

チョークは手持ちにあったLuxのアンプ用、C1744　0.9H　260mAというものを 活用（120Hzに対し680Ω）。ケースに入っていて格好良い（見えないが。。。）。 コンデンサは、大量に持っていて色々使い回している450V、150μを、100Kの 抵抗でブリーダーしつつ、4本縦に（37.5μで、120Hzに対し35Ω）。 もちろん配線には注意が要りますが、この組み合わせで、120Hzハムは26dB 落とせる予定。

測定結果を写真13に示します。縦20V/div.、横2mS/div.で、縦軸が10倍になったこと以外写真8と同じ。もちろん120W送信中です。微妙に波打っているのが120Hz成分；　小さい一目盛りが4Vだけれど、この写真からは何ボルトとは言い難い。とはいえ、写真8より少し振幅が小さい印象があり、写真8では30Vppとしましたので、ここでは2Vppくらいとしましょうか。写真8に比べ23dB落ち。目標26dBですから、まあいいところでしょう。
オシロの感度を上げれば正しく分かるのは明らかなのですが、 1200VDCかかっているので、分かってはいても怖いし、実際危ない。AC結合してもどっちかに寄ってしまって思うようには感度を上げられないというのが実態です。。。　
ともかくこれで、813を通ることでハム特性が大きく劣化するというようなことはなくなるだろうと期待。

写真13

★ところで813をひっくり返すのは相当しんどい；　折角の機会なので、さらに2、3 改修することにしました。

ここに述べたような "ちょこちょこっ" とした改修は今後も必要に応じてやる として、製作後10年近くを経て、この813機は、この間故障無し。きわめて安定に 動作しており、本機は、もう完成状況と言い切って良さそうです。

813の最終回路図

さて、電波の具合は？

写真14

左端にあるべき目盛りが切れちゃいました。　写真が下手。　　でもハムはキャリヤ マイナス60dBに手が届くところまで来ました。色々悩みましたが、「形」と言う意味でもとても綺麗！

それにしても、88Dまでで写真10のようにキャリヤ1本だったのに、またぞろ 両脇にくっついてるのがいます。写真13で、電源ハム2Vppとしましたが、これだと、 計算上は、キャリヤマイナス67.6dBになってほしい。数dB違いがあるようですが、 これは変調機から来てるんでしょうか？
60Hzの成分は何？　813のハムバランサ調整で微妙に減ったようですが、最適点までは追い込めていない。それより、811Aのヒーターハムの問題もあるかも。

ということで、変調機にもちょっくら手を出してみることにしましょう。
課 題





こういったことを考えながら、変調機の改修に臨むとしましょう。











2014年7月20日


さあもうちょっとで夏休み、と思っていたら、何とその前に3連休があったでは
ありませんか！　
この機会に思いつくことを全部やってしまおうと、意気込んで変調機と
向かい合いました。







(8)変調機の電源改修と、その後の全体出力スペクトル




この変調機は、807から811Aに
改造する際、あまりパワーが出ても困るだろうから　という考えで、チョーク
インプットにしてプレート電圧を押さえ気味にしていたことがある。しかし、ここ数年、
変調機の力に目覚めている立場から、そんなことに遠慮する必要はないだろう、　と
あっさり宗旨替え。チョークをショートして電圧を上げ、1100V取り出している。
その甲斐あって、パワーは良くでるが、平滑回路はコンデンサ一発だけになっており、
ハムは今いちのよう。そこで今回は、電圧はそのままで、チョークを挟むコンデンサ
インプット形としてハムを押さえ、かつ電圧も　と欲張ることにします。



追加するコンデンサは、手持ちの450V150μを3本直列に。チョークは、ショートを
プチッと切るだけでも良かったが、例の1H 300mAというものに交換。新品が
安心だし、とにかく小ぶりなので、どこにでも据えられてとても便利。
財布にも優しい！　

もともと付いていたチョークは、駆動段の電源チョークとして転用。
駆動段は、とんでもない電圧というわけではないので、450Vのコンデンサ一本で
充分まかなえるでしょう。



以上で、ハムについては、ほとんど誤差の世界に入っていくと期待。もちろん
配線ワザが効きます。






写真17　　after


5K 150Wのホーロー抵抗を
変調トランスの6K端子に接続し、1kHz正弦波を出力中。2000Vppなので、
ちょうど100W出力。
これに対し、B+の残留揺らぎは2V/div.で見ているので、約2Vp-p。つまり100W
出しているときのハムは、ちょうど、信号マイナス60dB。

さらに1Kの信号がその-20dbでのっている；　これは、オーディオアンプだと
左右のクロストークになるでしょう。。。




写真18　　after


無変調時のハム。2V/div. です
が、ほとんど分からない値。0.2Vppとかか。。。　「B級なので、云々。。。」　という
お話しは、概ね正しいと言えると思います。









★811Aは（も）、ひっくり返すのは相当しんどいので、
折角の機会であるから、2、3、気になっているところに手を入れることにしました。









811Aの回路図







測定環境









(9)よっしゃ、でけた！





といったところで、「よっしゃ、でけた、、、」　という状態の電波が次の
写真19です。これは、変調機もつなぎボリュームも上げた臨戦態勢の電波。
マイクに向かって叫べば声が出ていく状態； 写真1、7、14と同じ条件です。

ハムは、写真1や7に比べると俄然良くなり、写真14に比較しても確実に良くなったと
言えます。C/N比と言いましょうか、-60dBです！　


写真19







写真19を写真15と比較しますと、120Hz成分、60Hz成分ともにほとんど同じで
あることがわかります。
変調機電源は、無変調時はきれい（写真18）　と言うことの傍証でもありましょうか。
逆に、写真19の姿形は、ほとんど813本体で決まってしまっていると言えるで
しょう。



とにかくご覧の通り、ハムは、どうやら、ギリギリ、－60dBと公言できる程度
まできました。YZさんにご指摘いただいて以来、ここまで取り組んできましたが、
これにて（ハムについては）、合格と言えるでしょう！　ご指摘、指導いただいた
YZ　OMに、改めて深謝いたします。









(10)　考　　察





さて、変調機が綺麗なのは無変調時で、出力を出したときにはハム劣化する
ということが分かっているので、それならその状態も見ておきたい　というのが人情。
　ということで、正弦波（1kHz、信号源の歪み率は0.04％程度）で変調すると
どんな具合かを確認しました。
写真20のようにほぼ100%変調したとき、写真21、22のようなことになります；　
これは禁断の写真；　もちろん初公開！




写真20






写真21






写真22  （写真21の横軸拡大）





again,　これは、全体を通した、RF出力120W、略100%変調時の、出力
スペクトルです。

ことの発端は　「キャリヤ随伴ハム」ですから、まずそういう目線で写真22を見ます
と、正弦波100%変調時には、無変調時（写真19）に比較して、120Hzの
キャリヤ随伴ハムが約10dB悪化してキャリヤ-50dB程度であることが
分かります。

この条件に大体対応した高圧の状況は写真に撮りました。写真13がフルパワー
キャリヤ＋変調機アイドルで2Vpp、写真17が変調機のみの定格100％動作
で2Vpp　でした。また写真18によると、変調機アイドルの時の変調機自体の
ハムはごく小さいことが分かっています。

さて、キャリヤ比-50dBというと、信号比-44dBですから、2400Vppの信号に対し、
約15Vppの信号がどこかに居るという勘定になりますが、写真13や写真17で調べた
値；　足し算とするとしても約4Vppで、まだ10dB以上も合いません。

写真14で数dB違うとか、写真15では4、5dB足らないとか、色々問題もありましたが、
とうとう2桁の誤差になってしまいました；　どこかに見落としがあるのだろうと
思います。実は図4のモデルの考察が最終的な助け船になるかとも思っていたのですが、
これ以外に、まだ何かありそうですね。



ということで、終段、変調段ともに、電源ハムの重畳（かけ算）という仮定以外に、
何か別の動作をしているフシがありますが、無変調時には、60Hz、120Hzとも
キャリヤマイナス60dBまで来ていて、その世界で数dBの誤差でおさまっているので、
これ以上の詮索はやめようと思います。



さて、混変調はどうでしょうか？　写真22は写真16と出力条件も回路も
異なりますから（写真16は回路改修前に撮影）水平比較は出来ませんが、
ひとつ言えることは、電源改修した後でも、やはり思ったようには混変調が
減っていない。これは、要は、120Hzの成分が残っていると言うことでしょう。
さらに、電源ハム対策とかシングルトーンの歪み率では見えない、何か根本的な
非線形問題があるのに違いありません（変調機では「打ち消し」といったことは
積極的にはやっていませんが、結果的にそういうことになっている部分が
あるのかもしれません）。

これは、2信号を入れてみたら定量的に追っかけられるのだと思いますが、
発振器の手持ちがない。。。　やはり、スペクトルを見る機械は、ツートン発振器と 
「ニコイチ」なのかもしれません。



一方変調歪みという観点では、写真21から、変調波（ここでは1kHz）の
第2高調波が、キャリヤマイナス41～42dB、基本波マイナス32～33dB。よって、
変調波の第2高調波については、歪みは概ね2%程度(-34dB)　であると
いえましょうか。見えているところを全部足し込むと、全高調波歪み率、3～4%
といったところか。。。

この、813と組み合わせたトータルの変調歪みをどうみるか　ですが、図4の通り、
出力100W近辺では、変調機自体が1%台の歪みを保っていてますし、813での
変調歪みの低減については、813カソードからのNFB以外に何か積極的な対策を
打って調整しているというわけでもありませんので、この程度の値なら、十分
つじつまが合う値　として納得すべきだろうと思います。






・
・
・






ということで、100%変調時のハムの考え方に少々疑問も残りましたが、
まあ、こんなもんか、、、　と、そろそろまとめようかと思っていた矢先、
「電源の極性　はどないなったんかいな、、、」　と影の声が聞こえました。

早々に、変調機のACコンセントの向きを反対にし、写真19をもう一度撮ってみました。




と、写真を載せたいところなのですが、写真19となーんも変わらない。全く同じ。
ということで写真掲載は省略！。



しかし、ちょっとだけトライはやってみました。写真19のような無変調状態ではなく、変調機に正弦波を入れて写真21や22の状態で比較するとどうか。

このとき気がつきました；　変調度を0から次第に増加させると、
ある極性では60Hzのハム成分が増加するのに対し、逆に差し替えると明らかに減る。
この最小の状態を写真23に示します。変調度は概ね80%位でした。



写真23








7195のキャリヤ部分に着目すると、写真23では60Hz成分はほとんど無く、
写真24に比較すると10dB以上も変化したことが分かります。120Hz成分も幾分
減っているようです。

1kHzの変調信号の周りにある混変調成分も同様です。もとの成分がなくなったから
混変調も減ったということでしょう。

写真21や22をどちらの極性で撮影したのか記録がありませんが、写真23から想像すると増える極性だったのだろうと思えます。



このように、60Hz、120Hzとも、明らかに打ち消しが見られました。つまり、図4のモデルは一考の価値在りです。




ただ疑問もあります。このように、打ち消しが起きているとして、信号レベルに応じて
レベルが変化する「ハムの源」　は何か？

一番それらしいのは、60Hzについては単純な誘導ハム。しかし、写真21を
撮影する際には、確かに、マイクゲインは固定にして、信号源のほうで調整しました。
信号源のハムではないと思いますが、、、

また、811Aも813も直熱管ですから、フィラメントハムも疑われます。
その手のハムというのは、信号レベルに応じて変化するものなのか？？　フィラメント
ハムが何ヘルツなのかを含め、私には知見がなくわかりません。。

オーディオでも終段パワー管に直熱管を使うとハムの処理に苦労しますが、もし
フィラメントハムがそういった筋合いのものであるなら、無線の場合は、
ほどよくハムを残しながら打ち消しを狙うのがポイントかもしれません。
今回は無信号でハム最小になるよう、ハムバランサを合わせただけですが
（それで、偶然、良好な結果が得られましたが）、ハムバランサの調整は、無変調時の
単体のハムを減らすようにやるのではなく、はじめから打ち消しを狙ってやる　とか。



もっと根本的な疑問もあります。　そもそも、120Hzのハムというものは
打ち消し合う物なのでしょうか？　

120Hzの成分は60HzのACソースを両波整流したもの なので、極性を合わせたとしても、
60Hzの場合のように、打ち消したり足し合わせたり　といった
「変化を生ずることはない」はず　と予想していました。

しかし、実際は極性を替えると変化しました。




変調機も送信機本体も、電流を流せば明らかに電源ハムは増えますので、その
「増える」という "レベル" だけに着目してきましたが、レベルだけではなく、
位相の変化　といった問題もあるかもしれません。電流の多少に応じてチョークの
インダクタンスが変化しますから、計算してみないと分かりませんが、それに応じて、
足し算結果に影響が出るくらいハム成分の位相が変化しても不思議ではない。
120Hz成分が変化したのはこれでしょうか？

このように、様々な疑問は残っていますが、とにかく、偶然とはいえ、今の状態； 
80%変調のとき、60Hz成分がほとんど見えなくなるというのは、ハムとの
混変調低減という意味でも、程良い打ち消しが行えていると感じました。



もっとも、ハムが残らないよう、10Hのチョークを投入すればよいのでしょうが、
それは、brute force でただ押さえ込むだけで、そもそもの方針；　
「電源ハムを低減する努力を行いつつ、SDRで電波の質 （ハムの量）を確認する」　
にはあいません。本当に10Hでハムが無くなるか（今より、あと20dB落ちますから、
今のレベルで予測すると、概ね無くなるだろうと予想はできる）とか、
それでも残った物はどうなのか　とかいった検討はできないですね。。。








といったことで、図4関係の考察は以上にしたいと思います。ここに関連して、


といった課題が残りました。





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(11)まとめ





以上、JA9YZ　OMからのご指摘をきっかけに、OMにご指導いただいた、
変調（かけ算）で扱うハム混入モデル　にもとづき、813システムのハム撲滅に
取り組んできました。2ヶ月ほどかかりましたが、全体として、次のようになりました；
　これらが813システムの現状といえましょう。


最後に、課題をご指摘いただき、解法を親切にご指導いただきましたJA9YZ 島田OMに、
あらためて御礼を申し上げます。










このシステムは、120WのRF出力と、200W以上出せる変調機という組み合わせですが、
ハム低減といった、今回の基本的なハードウエア改善検討を通じて、充分安定に
機能することがわかりました。また、了解度の検討や音づくりのベースとしても、
十分機能するオーディオの基本性能を有していることがわかりました。



しかし現状の性能は、主要構成部品にかなり無理をさせた上に成り立っており
（要は無理を強いている：　とくに変調トランスと、終段周りの高圧部品
（一度改善しましたが。。。））、システムとしては 「これ以上は無理かな」　と
納得せざるを得ないところ、つまり、これ以上は基本構想から練り直しがいるレベル
まで来た　とも感じます。



ということで、
そもそも、
30年も前に綺麗な新品の変調トランスを入手したところからスタートした

「AM計画」；  
813と811Aの融合だけでも、計画着手以来 丸9年も楽しませてくれたシステムですが、
納得を感じたところで、以上で「完成」ということにして、
もうこれ以上は、このシステムには投資（時間や資金）はしないこと
にしたいと思います。


得られた教訓は、「電源には思いっきり気合いを入れる」、「ヤンガーステージ
も丁寧に」、そして、「変調機は歪みの少ないものを」、それから、「ACの極性に
注意！」　です。これらをムネに、
次期プロジェクトの基本構想検討にとりかかる
としましょう！

そこでの新たな目標は、変調歪みや混変調特性の改善　でしょうか！　
いや、もちろんパワーも！！



その前に、"未知なる何か" を解明しなければ、結局、納得できないでしょうねhi　
まだ当分、たたき台としてこのシステムに期待しなければなりませんね。




2014.7.20









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appendix




終わりそうになりましたが、まだ終わらない。今日は夏休み初日、8月9日であります。


先週、"未知なる何か"を考えていましたが、これはもうフィラメントハム以外にない　という状況に達しておりましたところ、JR1BPR西野さんからある資料をいただき、それで踏ん切りをつけて、今日のトライアルとなりました。






図６：　先週の状況

写真を撮らなかったので、図で示します。



波形AとBは、2つのフィラメント端子のそれぞれの対グランド波形。
813は10Vなので、28Vppにもなります。もちろん60Hzです。
気になる変調ハムからみると、信号は大体2400Vppなので、-40dBのレベルの
不要信号がココにあります。



波形C、Dは、グリッドの波形。グリッドは15kでグランドにつながっていますが、
その10kの点（10Kと5Kの抵抗のつなぎ目）の波形です。プレートやスクリーンはオープン。



波形Cは詳述するとして、波形Dは、ハムバランスがくずれている状態を示したもの。ハムバランスがくずれていると、この波形が幅Yをもつようにぶれて見えますが
（というより大きくずれているときは数100mVppくらい振る）、ハムバランサを
あわせると、波形Cのようにぴたり1本線になります。








さて問題は波形C。

これは、数μアンペアくらい（電圧と抵抗から換算）の電流が、GNDからグリッドに
向かって流れていることを示しています。おそらくグリッドリークバイアスのように、
電子の初速で勝手にグリッドに流れる電流だろうと思いますが、電流の向きに
注目すると負に寄る電圧関係も理解できます。

それより、これは120Hzではありませんか？　60HzのAC電源を用いてフィラメントをつけているだけなのだけれど。


これを波形A、Bと比較すると、フィラメントに電圧がかからない瞬間に電流が
減って、ぴょこぴょこと電圧が上がっている（GNDに近づく）ことが分かります。

逆に、電流は、フィラメントに電圧がかかっている瞬間に流れている。とすると、これは
フィラメントのエミッションと言う意味での、電圧に対する動的レスポンスでしょうか？





とにかくこれは120Hz。

AC点火する場合の敵は60Hzのハムであると、いろいろなホームページに書いて
ありますが、ここに120Hzも居ます。　ハムバランスしていない60Hzとは桁が違いますが、逆に、
ハムバランスしたら60Hzは無くなるのに対し、このハムは、ハムバランサーを
調整しても取り切れない、取れない。　

それで、こういうところ（グリッド）が振ると、当然変調されて出口側にも出てくると
思われ、それが居るから、電源を強化してもハムが減らないのか。。。　
これが、"未知なる何か" の正体か？　



しかし、120Hzのハムについて書かれたページは一つもないので、私だけか？　
もちろん低減のヒントもどこにも見当たらない。

ということで、妙にたちが悪い。ようやくハム低減の神髄に達したかもしれません。







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西野さんからいただいた資料の記載

なかなか面白い記載があります。

要約すると、


など、非常に心を打つ記載があります。たとえば、

負荷インピーダンスを高めることは有効でした。ロードのバリコンを若干入れ気味にして負荷を軽くすると明らかにハムが減ります。出力も低下しますが。

また、3/2乗則の説明の箇所には図6によく似た図があり（位相が90度ずれていて、
フィラメントにもっとも電圧がかかっているときに電流が流れるような図になっている）、
120Hzの可能性を具体的に示していました。これにはなるほどと感じ、60Hzでフィラメント
を点けても確かに120Hzがあるのだ　という自信のようなものを得ました。ひつこい
ようですが、日本語のホームページで、直熱管AC点火で120Hzのハムが出る　
と書かれたページは、調べ方が甘いだけかもしれないが、ひとつもないので、
この日本語の記載により、独りよがりの実験ではなかったゾ という意味での
安心感のようなものを得ましたhi。　

ハムと信号の混変調についても記載がありました。そのものですね。





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さて、ここからが今日の仕事。

何かと申しますと、813フィラメントの直流点火。下の写真24を見てください！　西野さんの資料を見て踏ん切りをつけ、一旦交流分を取り去ってみようと、簡易に、スイッチング電源でフィラメントを灯してみたものです。条件は写真19と同じ。 マイクに向かってしゃべれば声が出ていく状態です。極性は写真23と同じ。


写真24









また写真25は、写真24撮影時に、ベリンガーのmuteボタンを押したもの。変調機は動いていますが、プリアンプ系を切ったもの。

写真25









いや～、なにもかも綺麗さっぱり無くなりましたなぁ。。。　おどろくほどすっきりしました。写真24で少し見えていた頭はプリアンプから来ていたものだったんですね。



"未知なる何か" は多分これ； ヒーターハム だったのでしょうね。　これでゲタはいてた分、計算が合わなかったとか。　ハムとの混変調はどうなったかな？　おそらく無くなったことでしょう。そのうち確認してみようと思います。明瞭度が良くなったかどうか　も知りたいですね。








以上、813のAC点火だと-60dBが限界である一方、DC点火にしてやると、ともかくゴミは見えなくなる　ということがわかりました。

資料をお送りいただき、背中を押していただいた西野さんに感謝！





しかし、直流点火は、本当にこだわりの世界ですね。

http://801a-4242a.blog.so-net.ne.jp/2014-03-14

これは国内のオーディオの例ですが、海外では、picマイコン（のようなもの？）を導入して、スイッチを入れるたびに極性を反転させるような仕組みを組み入れることまで工夫されているようです。

http://www.pmillett.com/813_se_triode_amps.htm

アマチュアだから思いっきりこだわっても良いかな。。。　その思いには賛成ですhi。　

私的には、回路に凝ると言うよりも、60Hzで点火しているのになぜ120Hzなのか　
の決定的な理由を知りたい気がします。3/2乗則でしょうか？　フィラメントの熱容量の
問題でしょうか？　この妨害波は、電力的には120だと言われるとそうですが、
これは電流が流れるということとは意味が違う。なので、スイッチング電源で
良くはなったようですが、それは、「ともかく良くなった」　というレベルで、
納得して改善された状況ではありませんから。



というよりもっと現実的な問題。スイッチング電源をどうするかという問題がありますhi。　「夏休みには、あれも、これも、、、」　と思っていたのですが、こうなった以上（DC点火が良いと分かった以上）、やっぱりトランス＋整流でかためてしまいたい。しかし、一回り大きなトランスに載せ替えないといけないのでスペース的にNGかと悩みます；　休み期間中ずっと悩んで終わってしまいそう！　おっと、この送信機にはもう投資しない方針でしたね、、、、　　悩むのはもうやめときましょう！






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8月13日　ちょっと検索すると、何やらぞろぞろ出てきました：

　http://www.diyaudio.com/forums/tubes-valves/243653-dht-ac-heating-120hz-phase-canceling.html　　DC点火は反則だぞ　と！

　http://diyaudioprojects.com/mirror/members.aol.com/sbench/humbal.html　　キャンセル回路の提案。機能するんでしょうか。

AC点火、120のハムの撃退に、みんな苦労しているんですね。

当面はスイッチング電源でいこうと もう決めてしまったので、今頃出てきても遅いのですが、
おもしろいトライアルをしている人がいる。私もやってみたかったなと思います。

それにしても、こういう検索は休みに落ち着いてやらないと実を結ばない。
一方で、again、日本語のホームページで、120Hzハムのことが触れられている
ページはいっこうに見つからない、一体 何たることか。。。