新スプリアス規制対応　3.5M用の ローパスフィルタ

時節柄でしょうか、今はebayへの出品はなくなっているようですが、幸いホームページは残っていました。 ここの製品リストから、パワーレイティング2.5kWのフィルタです。
ありがたいことに、回路図も残してくれています。右の特性写真には、低い方に少し疑義もありますが、このとおりやってみましょう。

前回手間取ったコイルは、手持ちの関係でT130-2とT200-2を組み合わせて作ってみることにしました。

turns	T130 Inductance	T2000 Inductance
3	0.10
4	0.18
5	0.28
6	0.40
7	0.54	0.59
8	0.70	0.77
9	0.89	0.97
10	1.10	1.20
11		1.45

（1案）
・左の1.46μHは、T130-2に7回巻き、9回巻きで1.43μH、
・右の1.22μHは、T130-2に7回巻きと8回巻きで1.24μH、
・真ん中の3.3μHは、T200-2に9回巻き、10回巻き、10回巻きで、3.37μH

（2案）
・左の1.46μHは、T200-2に11回巻きで1.45μH、
・右の1.22μHは、T200-2に10回巻きで1.20μH、
・真ん中の3.3μHは、T130-2に10回巻きを３つ直列で、3.3μH

設計値は2案の方が近く、コイルの数も5つで済みます。しかし、コアへの電力的負担は1案の方が余裕がありそうです。KW狙いなら絶対1案。コイルが7つも要りますが。
ということで、ここは、どちらを選びか悩みどころです。しかし今回は500Wで良いのでパワーのことはあまり考えなくてもいいし、また、コイルをたくさん作るのは如何にも大変なので、一旦案2で進めてみようと思います。前回、2φの線を使って随分苦労したものですから。
ただ、今回は500W目標でいいので、製品と同じく1.6φの銅線を巻きこもうと思っています。この0.4mmの差で巻き線作業の苦労がどのくらいちがうのか？　やってみてコイルを7つ作っても平気そうなら1案への切り替えも視野に入れます。線は細くても、どうみてもやはり、1案の方が余裕がありそうに見えます。

このコイルは、回路図右端の14Mのトラップになるもの。コイルは8回巻き。手元にあった150pFのドアノブと組み合わせてみましたら、うまく14.05Mくらいで共振しました。AMで使うには、もうちょっと上の方が良いかも。

調子に乗って4つとも巻いてみました（3つしか写ってませんが)。コロコロっと転がっているのは、これまたロシア製のドアノブ、15pF。6個、料込みで1000円ほどです。選別して、2個パラ 30pF を2組作る予定。

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2017.6.25

冒頭のオールバンドLPFの写真では、コイルを密集してつけているようでしたが、ここでは十分な大きさの箱を準備して、段間にもきちんとシールド板を配置できるよう準備してみようと思い（冒頭の写真や下の写真では、段間シールドはまだ未装着）、大体、100x100x280くらいの箱を作って、その中にコイルとコンデンサを納めることにしました。シールドをしっかりしたいので、アルマイトされていない、アルミ地金の板を適当に切って（切ったり曲げたりして）工作しました。

底に銅板を敷き、これをグランドにしました。
筒状のはロシアのドアノブで、6kV 560pF。ebay経由でウクライナから飛んできました。これに、下の写真にもある15pFを2個並列にして、590pFにして使います。左端には、すでにひとつコイルが付けてあります。

　　　

上の方に2つついている丸いのは15pFのドアノブ。右の写真のように、銅板でショートして30pFにします。これは出力側で、横につけているのは、14Mのトラップになる150pFのドアノブ。出力端子には、短い同軸で配線しました。

さて特性です。
目指すべき目標は、この 9ページなどを参照すると、スプリアス領域にあっては、
「アンテナの給電線に供給される電力からの減衰量が、 43 + 10・log(2000) = 76dB　または50dB の小さい方」
とわかります。ただし、尖頭電力2kWpepです。
なんだかよく意味のわからない日本語ですが、とりあえず、高調波が、基本波のパワー -76dBであればよし　と解釈するとしましょうか。
そこで、 パイマッチを通ったスプリアスは大体-30dBくらいと思われますから、フィルタで50dBも落とせれば大丈夫かなとわかります。　ここらが 「目標」 です。 さて、、、

画面は、これ

centerが14.4M(7.2の2倍)、スパン20Mなので、横軸ひと目盛り2Mになります。
ロシアの人のホームページに載っている実測値と大体同じ形； ざっくり、8Mくらいまでが通過域で、14Mはトラップが効いてガッと落ちます。この例では14.4Mで大体-50dBのようです。あと、21.6Mでも50dB位落ちています。

それで、本番には、もちろん、30M以上を切るフィルタを併用するわけですが、このくらい落ちて居れば、スプリアス領域の不要輻射は大概OKかなと思えます。
あと、段間にシールド板をつけて、完成としましょう。

いや、14Mのトラップの周波数では大体60dBも落ちているようですが、ディップメータで計ったのとほぼ同じでAMで使うには少し低いので、並列の150pFのコンデンサを調整して、-60dBの性能をAMで使えるようにすべきでしょうかね。

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2017.10.09

実際に計ってみました。
といってもスペアナを持っているわけではないので、SDRでやります。下のような感じです。
右上のFL-2000Bの左隣にあるのがこのフィルタです； でっかいですね。下は、ごみ箱に水を張ったダミーロード。このダミーから出ている白い線がピックアップの出力で、ノートPCに刺したSDRに行きます。

いずれも、右の2枚はクリックすれば拡大できます。
縦軸の確からしさはともかくとして、フィルタ有り無しでフィルタが効いていることだけは一目でわかりますね。401の "素の特性" を云々するのは差し控えることにしましょう。

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2017.10.22

着々と進めます。
トラップ周波数の合わせこみを行いました。もともと150pF 3kVのコンデンサを使っていましたが、手持ちに70pF 2.5kVというものを見つけましたので、2個並列にして使ってみることにしました。結果、ドンピシャ、14.4M弱でトラップが効いて、-60dB（弱）です。

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2017.11.19

勉強しました。スプリアス規制って何だ？

まず、総務省のホームページから、
HOME > 電波利用に関する制度 > その他の制度 > 無線設備のスプリアス発射の強度の許容値
と進んで、
　 その他
　 http://www.tele.soumu.go.jp/j/sys/others/spurious/sonota/index.htm
から、
(4) 特性試験の試験方法
http://www.tele.soumu.go.jp/j/ref/material/test/
を見ます。

というか、見ようとしても見るのもイヤになりますが、測定方法が書いてあるはずだから、しっかり見ます。
そうすると、49番にアマチュア局という文言がある。それで、早々に、そこ、
49）証明規則第2条第1項第12号に掲げる無線設備 　別表第35 　アマチュア無線局
にジャンプ。

何が書いてあるのか？　まず全体像を把握しようと項目に目を通してみますと、
「一 一般事項」
「二 周波数の偏差(1)」
「三 周波数の偏差(2)」
「四 占有周波数帯域幅(1)」
「五 占有周波数帯域幅(2)」
「六 スプリアス発射の強度」
「七 削除」
「八 空中線電力の偏差(1)」
「九 空中線電力の偏差(2)」
「十 副次的に発射する電波等の限度」

それらしいのがありますね。
一から順に見ていきますと、室温の定義、電源の定義に続き、「3 試験周波数と試験項目」　というのがあります。7Mなので200kHz帯域で、1波。この場合7100でしょうか。さらに、「６その他」には、この規定の適用範囲は1.8Mから2.4Gで、SSBやAM、CWはこれに従えとあります。SSBの場合はUSBまはたLSBでやれ　ともあります。
二、三は関係なさそう（参考までに勉強すると、二は SSB以外（AMとかFMとかCWとか）、三は SSBの場合に適用されるものかと思います。おもしろいのは 三－6です； 同一周波数帯でSSB以外の波が出せる場合は本試験は省略する　とあります）。

四はどうか。AMです。「2 測定条件」に占有周波数帯域幅の2～3.5倍を走引周波数幅とするとありますが、因果律に反する記述です。ともかく、「4 測定操作手順」を読み進めると、全電力の0.5%となる上限周波数と下限周波数をもとめ、その差が占有周波数帯幅　とあります。
このとき、変調の条件に関する記述が別表にあり、それによると、AMでは、正弦波1kHzで変調度60%というのと同じレベルの疑似音声信号で変調する　ということなのだそうです。
五はAMでは関係なし。しかしSSB対応なので知っておく方が良いでしょう。
四、五にはスペアナの設定も書いてありますので、スペアナを持っている人は参考に出来ますね。

さて、六は、重要っぽいですが、別の資料のダウンロードがいるので後にします。
以下、七、八、九、十は関係ないものと思われます。このうち九はSSBの電力測定ですが、ALCはどうするのか、それなりに分かります。十は受信時の不要輻射です。オートダインはどうなんでしょうか。

さて、六にもどると、「別表第一の測定方法による」とありますので、これをダウンロード。
先ほどの、
(4) 特性試験の試験方法
http://www.tele.soumu.go.jp/j/ref/material/test/
から、
1 スプリアス発射又は不要発射の強度 　別表第1 　スプリアス発射又は不要発射の強度
http://www.tele.soumu.go.jp/resource/j/equ/tech/betu/01.pdf
です。

項目は、
「一 スプリアス領域における不要輻射の強度の測定方法」
「二 帯域外領域におけるスプリアス発射の強度の測定方法」
ということで、本丸に近づいてきた予感！

さて、「一 スプリアス領域・・・」　からいきますと、「1 一般事項」の(3)にアマチュア局という言葉が出てきます。アマチュア局では尖頭電力を計るんだ　ということのようです。 また、「4 試験機器の状態」は、占有周波数帯幅の測定と同じ状態とする　ということですから、疑似音声の60%変調で尖頭電力を計ると読めます。
「1」の(3)には注釈があって、「ただし変調をかけた状態での測定が不可能なものについては無変調状態でよい」とのこと。正弦波での変調度をどうやって測るんだ？　とか、その正弦波と同じレベルの疑似音声信号って、どうやって計るの？　とか "疑問あり" と感じますが、それだったら、"キャリヤ" で良いのかもしれません。結果は同じと思いますし。
次、「二 帯域外領域」これは、「4 試験機器の状態」によれば、無変調でよいようです。
あれ？　っと言う感じ。

以上で、測定は出来そうですが、どこまで許されるのか、許容値。
これには、無線設備規則を見ます。

http://www.tele.soumu.go.jp/j/sys/others/spurious/sonota/index.htm から、
無線設備規則
その、第7条の別表第三号ですね。
1から始まり、インマルサットとかデジタルMCAとか、気が遠くなるほど記述が続いていますが、2にそれらしいのがあり、さらに読み進めると、最後から3つ目、39にようやくアマチュア局との文言が出てきます。2(1)によらず、アマチュア局はここを見ろというようなことみたいです。遠い道のりでしたが、やっとたどり着いたようです。

そこで、5Wを超えるものは、
帯域外領域におけるスプリアス発射の強度の許容値：　50mW以下であり、かつ、基本周波数の平均電力より40dB低い値
スプリアス領域における不要発射の強度の許容値：　　50mW以下であり、かつ、基本周波数の尖頭電力より50dB低い値
とのこと。

やっと全体像；　測定方法と許容範囲が分かりました。
あとそれで、スプリアス領域とか帯域外領域とかいう言葉は、
http://www.tele.soumu.go.jp/resource/j/others/spurious/files/sanko002.pdf
の2ページ目がわかりやすい。

ここでBNというのが出てきていますが、これは必要周波数帯幅というもの。これをもとに、帯域外領域とスプリアル領域の境目を決めます。つまり、先の別表第三号の2(3)を参照し、周波数範囲7MHzだと、AMの場合、必要周波数帯域幅BN=6kHzなので、帯域外領域とスプリアス領域の境界は、fc±2.5BN＝fc±15kHz。
結局、fc±3kHzが必要帯域、fc±3kHzから始まって±15kHzまでが帯域外領域、さらにそれ以上離れたところがスプリアス領域　です。

まとめると、

以上を、「新スプ下におけるAMの変更検査対策」という観点から "領域" 毎に読み解いてみると、

• 帯域外領域については、何も恐れることはない。変調が歪んでようと、声の帯域が広かろうと関係ない。なぜって、無変調での測定だから。
  これが、占有周波数帯域幅を指標に攻められるとそうはいかない。　「オーバーオールの変調歪みを十分減らすことと、音声信号をきちんとフィルタリングすること、あるいは、フィラメントや高圧のハムを減らしておくこと などが重要だろう」　などとなるので、これは相当やばいかなと思う。しかし、「新スプ」でも、どれも関係ない。
  again、帯域外領域　については、"新スプ下" といえども、全く、何も問題ない。　
  ただし、占有周波数帯域については定義がないのではなく、従来の規格と同じ性能が要求されているわけだから、検査時に万一測定されでもしたら、従来の規格　の指標が適用されると思われる。したがって、一定の配慮はいる。
  「新スプ」下の検査というと、新スプの特徴のある厳しい部分（従来より厳しくなった部分）に注目がいって、そこだけ測る　ということになりがちで、それ以外の部分は忘れられてしまうだろう　というだけのことなので、注意がいる。
  
• スプリアス領域については、ローパスフィルタを使ってやばい周波数がとにかく50dB落ち以上になるようにすればよい。500Wだったら5mW、1kWだと10mW（QRPp的にはこれは結構な数字だ！）。もちろん、3.5Mの筒抜けとか 3倍の10.5Mとか、そんなものに引っかかってしまっては元も子もないので、水晶は7Mのものを使い、14Mを落とすことにひたすら集中する。
  測定は、疑似音声で変調度60%の尖頭電力。実際は無変調のキャリヤかな、同じことだから。

あ～、、、　だいぶ すっきりしました ！　いい勉強でした。

註）以上の考え方はAMの場合のものだけれども、SSBの場合でも「キャリヤ出して」と言われるだけだろうから、結局同じか！

きっかけがあって、初めて「スペアナ」でフィルタの特性をとってみました。
この「もどき」も、手軽さは最高で悪くはないのですが、頼りなさ感は満載です。その点、大きなスペアナを持ち出すと、それだけで、何となく納得できてしまうので、何とも"ゲンキン" なもの。