送信機の異常発振

2017.08.12

送信機の異常発振についてまとめてみます。
一般的な原因は大きく3つ。①アース側帰路の配線不良による、目的周波数(7Mなら7Mとか)での自己発振、②中和不良による、同じく目的周波数での自己発振、③寄生振動
①②は簡単、③は面倒です。


  ①アース不良による自己発振

一番簡単な等価回路ですが、グリッド側の回路とプレート側の回路を無手勝流でシャーシに最短距離アースしたりすると、図面のようなことが起こりえます。こうなると、プレート帰路(プレートからカソードへの信号電流帰路)には大きな電流が流れますから、それによってRgnd(1)に生じた電圧がグリッド側回路を正位相で振らすこととなり、発振し得ます。

対策は、Rgbd(1)が生じないような配線にするのが一番。プレート回路の帰路を、最短距離でカソードに接続し、そのカソードとの接続点に(カソードピンの近くに)グリッド側の帰路を接続します。
これを確実に行うためには、プレート回路、グリッド回路とも各回路のアースをベタベタとシャーシに接続するようなアース配線 は止め、次のようにします。

面抵抗(インダクタンスかもしれない)の低い、表面がツルツルの銅板を準備して、これをシャーシから浮かし、それをアース専用の仮シャーシとしてここに最短距離で各回路のアースをまとめます。そうしておいて、その銅板を、"帯で"、"最短距離で"、カソードに接続するようにします。

これは、最短距離のアースを推奨しない ということではありません。部品のアース先を電流の流れが監理できないシャーシではなくシャーシから浮かしたグランドバーにする というだけで、そのグランドバーに至る距離は重要。グランドバーに最短距離でアースして、それをまとめて、"最短距離"で"帯"でカソードにつなぐ ということです。

このRgnd(1)(2)の問題は基本中の基本で、この対策を怠った状態のままでは、次に述べる中和も満足に動作しません。3.5Mや7Mでは大きな問題になることはなかろうと思いますが、28Mとか50Mだと問題が起きます。50Mのアンプで銅板を敷き詰めてアースをしている記事を見かけますが、この対策そのものでしょう。アースの配線には十分な注意が必要ということ です。

なお、Rgnd(2)も極力小さい方が良いのは当たり前。効率に影響します。



  ②中和不良による自己発振

中和については別の所にも書きました。増幅した信号がCpgを伝ってグリッド側に正帰還することが原因。増幅させたい目的周波数で、モロに発振します。
これはタマの内部構造に起因する発振なので、外部回路でCpgの影響をキャンセルします。それが中和回路。



以上の2つの対策を確実に行って、目的周波数で発振することはなくなったとしても、手強いのが寄生発振です。目的外周波数、一般にはVHF以上、何処で発振するか分かりません。バリコンをまわして、電流計がぴくっとでも動いたら寄生発振していると思って差し支えないです。スプリアス規制が厳しくなっている今日この頃、ばっちり対策することが必要です。



  ③寄生振動

寄生振動か、寄生発振か、用語の問題はともかくとして、要は、目的以外の周波数に共振する、隠れた、「寄生」共振回路があって、それが原因で回路が発振することを寄生振動と言うのだと思っています。

そこで問題は、どこにどんな寄生共振回路があって、それがどんな風にタマと一体になって、どんな形で発振につながるか です。

こういったことについて書かれたページは、日本語では、
・那須次郎さんのページ
・JH2CLVさんのページ
くらいでしょうか。。。
全体に目を通すと、なんとなく雰囲気が分かってきます。

寄生共振回路は、まさに寄生回路で、至る所にある。Lは配線材そのもの、Cはタマの内部や浮遊容量として、至る所にある。。。
そもそも論として、共振の周波数が高くなれば発振しにくくなるのは当たり前なので、LもCもなるべく少なくしておくことが有効だろうと分かります。配線は浮遊容量に気を使いながら、線ではなく帯でやるのがよいと思います。

発振は、CpkとCgkで分割されたコルピッツ型のようなので、プレート回路やグリッド回路にRを入れて、共振のQを下げれば(発生する電圧自体を低下させれば)発振も止まるだろうと分かります。

パラスティックサプレッサとして用いられるRとLの並列回路は、発振を止めるようRの値を調整することを入り口に、目的周波数ではロスを生じさせないようにLを並列に入れる というイメージでしょう。
つまり、発振周波数では、R>配線のリアクタンス として共振のQを低下させるようRを選び、Lは、目的周波数では低リアクタンス(RFの電流はコイルを通過する)、発振周波数では高リアクタンスになるように(発振の電流はRを通過する)選べばよかろうというイメージです。 発振を止めることが目的なので、Lは大きめにするのが適切と思われますが、目的周波数と発振周波数の比によっては、目的周波数での損失に耐えられるような大きなRを使わざるを得なくなります。逆に、損失を許容するなら、あえてLを入れる必要はない といえるかもしれません。