EX

2014年5月1日木曜日

【測定】TRIO LPF LF-30 : Part 1

TRIOのLow Pass Filter : LF-30 その1

LF-30の外観
 何時ころからシャックにあるのだろう? ずいぶん昔だと思うがローカルクラブのオークションで手に入れたような気がする。

 TRIO:今のKenwood社製のローパスフィルタ:LF-30である。 30MHzまでのHF帯用送信機とアンテナの間に挿入して使う。 送信機で発生する高調波を除去し、TVIを防止するのが目的だ。 シャックの必需品として売られていたアクセサリの一つだった。

 今のメーカー製送信機では高調波対策が十分なされているのが普通だ。 しかしLF-30が使われていた時代はまだそのあたりが不十分だった。 取説に書かれている付加を想定する送信機はTS-500やTX-40Sと言ったかなりの年代物である。 こうした時代の送信機は真空管式であってπ型のタンク回路形式になっていた。 π型タンク回路にも高調波抑止効果はあるものの不十分だったから運が悪いとVHF帯のTV放送へ高調波が飛び込んだ。 だからこうした低域濾波器:LPFのニーズは常にあったのだと思う。TVI対策用LCフィルタの専門メーカーからも各種販売されていた。 何かと問題が多かったVHF帯のTVが地デジ化でUHF帯へ移行してくれたのはHF帯にオンエアするHAMにとってはとても有難いことであった。

 シャックの整理で出て来たのと、どんな特性だったのか興味があったので調べてみることにする。単なる興味本意とも言えるが、せっかく有るのだから再利用を考えてみようと思う。 半導体式のパワーアンプを実験していると臨時に外付けのLPFが欲しくなることがある。30MHzのLPFだけでは済まないことも多いが、整備しておけば実験用器材として活用できそうだ。

LF-30の内部
 どんなフィルタ形式になっているのかは取扱い説明書からはわからなかった。 掲載の特性図からは無極の単純な特性のように見える。 さっそく開けて調べてみることにする。

 四隅の取付け穴に入っていた鳩目を抜いて開けてみた。 外観は汚れていてあまり程度は良くなかったが中はまずまず奇麗であった。

 思った通り単純な無極のLCフィルタになっている。コイル5個、コンデンサ4個でT型LPFを基本に段を重ねた形式だ。 一つセクションが遊んでいるのはLF-60と共通の箱を使った関係だろうか。 コイルはLossを少なくする目的で銀メッキ線が使ってある。線径は実測でφ1mmである。 割と雑な作りでハンダ付けで組立ててから伸縮させて特性を加減していた模様だ。 他に調整可能な部分はない。
 コンデンサは誘電体フィルムを銅の円盤で挟み込んでネジ止めする形式で作られている。 普通のコンデンサを使った場合リードインダクタンスと自己共振してVHF帯で良い特性が得られない可能性がある。

 このような形式で作れば自己共振の心配は少ないしフィルム厚を十分に取れば耐電力も十分得られる。おまけに電力用コンデンサよりもローコストに違いない。 構造から放熱にも優れるので1kWを許容している。誘電体フィルムはテフロンではないだろうか。仕切り板を折り曲げで一体式に作るなど、手間がかからず作り易い構造にできている。

取扱い説明書
 仕様と代表的な特性グラフが載っていたので、取扱説明書(一部分)を載せておく。

 このLPFシリーズには60MHz以上をカットするLF-60と言うもあって、50MHz帯を含むTX-88D、TX-88A、TR-1000、TX-26にはそちらを使うようにとある。(それにしても想定機種が古過ぎる・笑) 実際、TVIに悩まされたのは6 m局が一番多かった筈でLF-60の方がポピュラーだったかも知れない。

 仕様を見ると入出力インピーダンスが75Ωなのはちょっと問題で、いまの50Ωの機械には不適当だろうと言うことになる。 まあだから遊休品として仕舞い込まれていた訳でもあるのだが・・・。 一応75Ω±40%までが使用範囲となっていて、50Ωはその範囲内にあるので使えることになってはいるがどうも気持ちが悪い。それに±40%と言う数字そのものの根拠があやしい。使ってみて大丈夫だったと言う程度のセールス上の話しかも知れない。(笑)

 送信終段が真空管だった時代の送信機は標準が75Ωだったのでフィルタもそれに合わせてあった。 やがて半導体の時代になってから発売されたLF-30A、LF-60Aは送信機やフィーダーが50Ωに統一されたので変更されている。 中古市場を見てもA付きの50Ωモデルはそこそこのお値段で取引されるが、75Ωのこらの方はほとんどジャンクの扱いになっている。(いじって遊ぶにはそう言うジャンク品が狙い目なのだが・・・)

実測特性
 規定のインピーダンス、75Ωで特性をとってみた。 遮断領域への傾斜がやや緩やかな印象もあるが、無極のフィルタなのでこの程度のものであろう。

 上記特性図よりもカットオフ周波数は高く-3dBは40MHzあたりになっている。 高調波は28MHzの2倍が40dBくらい、3倍が90dBくらい落ちることになっているのでそこそこ効果的だろう。 通過損失は14MHzで見て0.13dBくらいだ。これだけのLCが連なっていて3%ほどのLossなのでまあまあ優秀と言ったところだと思う。

 なおインピーダンスを50Ωとしても実測してみたが、通過損失及び遮断特性ともに75Ω測定と大差なかった。何となく気持ち良くないが、そのまま50Ω系でも使えそうだ。たぶん50Ωのリグにそのまま使って問題はないだろう。 手持ちをインターフェア対策に試して効果的なら使っていて支障はない筈だ。

                 ☆

 50Ωで使うとてんで乱れてしまい使いモノにならないかと思っていた。その点はやや意外だったが、やはり気持ちが悪いので、ここはちゃんと50Ω用に改造してみようと思う。 今では十分な評価手段があるのだから改造も難しくない。

 遮断周波数とインピーダンスによるざっとした机上の検討ではコンデンサの追加が必要だ。ハイパワー用にするつもりはないから、ディップド・マイカや電力用セラコンで行けるだろう。 50Ωに変更するとコイルの方はカット方向になるので元のものを利用できるはずだ。 テフロン薄板を入手し銅板を切り抜いて任意容量のコンデンサを自作しても良いがちょっと面倒そうに思う。 さらに箱だけ流用して任意特性のフィルタを作ってしまうのも面白いかも知れない・・・などと思っている。

 この先、LF-30のLC値を実測しその結果を使った回路シミュレーション、さらには幾つかの改造指針について考えてみたい。de JA9TTT/1

つづく)←Part-2へリンク

6 件のコメント:

jn3xby@岩永 さんのコメント...

TTT 加藤さん、おはようございます。
懐かしいLPFですね! 当局の6の実家にもあったはずなんですが、もう40年ほど見ておりません(笑)
測定された特性を見たのは初めてです。
当時は、TVIを出さないためにと入れていたと思いますが、効いているのか、いないのかおまじない的な雰囲気で使ってました。
入れる前に、まずアンテナのマッチングが取れている必要があるということを理解して使っていたかは?です(爆)

T.Takahashi JE6LVE/JP3AEL さんのコメント...

加藤さん、こんにちは。
今日から5月、あっという間ですね。

開局当時、TVIに悩まされていたのでフィルターはよく使いました。
当時、入手しやすかったSINWAのフィルターでしたがTVIにはほとんど効果無かった記憶があります。

今と違ってコモンモードの考えが普及していなかったのかインターフェア対策といえば送信側のフィルターとTV側のHPFだけでした。Hi

送信用LPFの作り方、改造方法は興味津々なので続きを楽しみにしています。
昔使っていたSINWAのフィルターまだ手元にあるので性能次第では改造してみたいです。

TTT/hiro さんのコメント...

JN3XBY/1 岩永さん、こんばんは。 こちら午後は雷雨がありましたが、今は上がって清々しいお天気です。

早速のコメント有難うございます。
> もう40年ほど見ておりません(笑)
私もずいぶん久しぶりです。ガラクタの中から発掘しました。(笑)

> 測定された特性を見たのは初めてです。
取説に特性図が載っていたので確かめてみたくなった訳です。昔はそれを鵜呑みにするしかなかったのですが・・・。

> おまじない的な雰囲気で使ってました。
高調波の飛び込みには効果があったのかもしれませんが、直接波が飛び込んでTVのチューナー部が飽和するようなTVIには意味は無かったですね。

> マッチングが取れている必要があると・・・
実は、こうしたフィルタの特性図はかなり「インチキ」があります。 フィルタの先のアンテナがあらゆる周波数で50Ωなり75Ωになっている筈はないので、図のような性能になるのかはまったく保証できないのですけれどね。(爆)

まあ、オマジナイ的に使っていた人が多かったように感じます。hi hi

TTT/hiro さんのコメント...

JE6LVE/3 高橋さん、こんばんは。 5月になってしまいましたねえ。hihi

いつもコメント有難うございます。
> ・・のフィルターでしたがTVIにはほとんど効果無かった・・・
上にも書きましたけれど、HF局の場合は直接波の飛び込みによるTVIの方が多かったんじゃないかと思います。6mの局は高調波が原因もかなりあったでしょうけれど・・・。 TX-88Aで6mに出たら酷かったです。hi hi

> TV側のHPFだけでした。Hi
自宅のTVはそれで対策したんですが、よそのお宅は付けさせてもらえないこともあって厄介でした。

> 性能次第では改造してみたいです。
単純な形式のフィルタですので、十分性能は出ると思いますよ。 部品を買って来て試したいと思っています。 SINWAほどの性能は出ないかもしれませんが、ご期待下さい。(笑)

Kenji Rikitake さんのコメント...

75ΩのLPFってすごいですね.

昔Array Solutionsの14MHz用BPFを使っていたことがありました.結構効きました.

送信側のRFI対策はもっぱらコモンモードフィルタですが,基本波カットのために70MHz HPFを受信側に使うことは結構あります.FMチューナや地デジの受信アンテナのF端子に付けるとよく効きますね.

73 de Kenji Rikitake JJ1BDX(/3)

TTT/hiro さんのコメント...

JJ1BDX/3 力武さん、こんばんは。

コメント有難うございます。
> 結構効きました.
本当はバンドごとのBPFの方が良いのですが、それも大変なのでLPFで済ませることが多いですね。

> 70MHz HPFを受信側に使うことは結構あります.
ご近所のすべてでそのくらい受信側の対策をしてもらえると良いのですが・・・・(笑)

インターフェアも以前より減って来ましたが、まったくの無対策では済まないのが悩ましいところです。hi