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2014年11月15日土曜日

【HAM】 A New life for FT-101 Part 2

【八重洲 FT-101にニューライフを】
FT-101のシリアルナンバー
 Part 1(←リンク)の続きです。 FT-101は世界のベストセラーなので詳しく調べられています。情報がネット上にたくさん存在します。 (参考:ここではFT-101無印〜FT-101Eまでを扱います。FT-101ZDシリーズについてはこちらのBlog(←リンク)です)

 Part2では、再整備してからWARCバンド改造を行なう本機の素性を明らかにしたいと思います。 八重洲のこのシリーズについては、NW2M のサイト(←リンク)が詳しいので参照しました。

 それによれば、この無印FT-101は、1972年3月の製造です。 FT-101としての生産は12ラン目(12th Lot)で製造番号は2103号機ということになるようです。  FT-101/B/Eの最終累計では80,000台くらいなので、連番で2103号機では少なすぎますし、ロット内の番号としては大きすぎるように感じます。
 CQ出版の「FT-101メンテナンスガイド」(ISBN4-7898-1015-1)では別の記述です。それによれば山梨工場(=1番工場)の22ロット目、ロット内番号103号機という解釈です。ただしそうに思いますが、その記述でも解明できない謎もありそうです。正しくはどんな番号なのでしょう。 それにしても、生産開始から2年にもせずに12th Lot/22nd Lot(後者)に達していたのは趣味の高額な機械としては例外的な大ヒットです。ここでは22103号機と呼ぶことにしましょう。

 1972年当時の138,000円と言えば2014年現在の50万円以上に相当します。 米国では$500〜$550で売られますが彼らにもお手軽ではなかったそうです。ニクソンショックで変動相場制に移行していましたが、$1=¥300-くらいでした。 FT-101のヒットは八重洲無線の急成長に貢献したのは間違いありません。

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 この先、40年モノの「他愛ないお話し」になります。 特別な興味でもお持ちならともかく、お付き合いいただいても時の無駄かも知れません。何か有用な「情報」もありません。 お暇の無いお方はここらで早めにお帰りください。 たっぷり時間があるならごゆっくりどうぞ。 例によって異論・反論があってもマジになりませんように。 何せ「他愛ないお話し」なのですから。(笑)

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初期型の色濃く・1
 22103号機は最初期型の設計が色濃く残っています。 例えば、このVFOの上にある固定チャネルの発振基板です。 後のモデルでは本格的なノイズ・ブランカやスピーチ・プロセッサが載っています。

 無印FT-101にもノイズ・ブランカはありますが、ごく簡単な方式がIF基板に同居しています。 従って、効果があるのはイグニッション・ノイズくらいで、他のノイズには効きません。 それでもJAではノイズ・ブランカが搭載されたのはこのFT-101が初めてなのでCQ HAM Radio誌で特集が組まれるほど話題になりました。ちなみにTRIO/KenwoodではTS-511DNが初めてでした。

初期型の色濃く・2
 RF基板はPB1077Bで、BバージョンではRF-Amp.は3SK22GR×2のカスコード形式をやめてDual-Gate MOS-FETの3SK39Qになっています。FETのドレインを切り離すために小型リレーが搭載されているのが特長です。ここは後にダイオード・スイッチになります。 

 この基板に同居するミキサは送受信ともにバイポーラ・トランジスタ(BJT)が使われています。 受信第1ミキサが2SC372Y、送信の第2ミキサは2SC373です。これでは混変調特性が今一つなのもうなずけます。 BCL用受信機でもあるまい、BJTではHAM用通信機に不適当です。

 受信第1ミキサはまもなくFET:2SK19GRになってかなりの改善を見ます。 蛇足ながら、別基板上の受信第2ミキサも2SC372Yから3SK39Qへと変更されます。2つの送信ミキサは最後までBJTのままですが使用デバイスは何回か変更されます。

 もしも、今からFT-101の入手されるなら間違いなくFT-101B以降のモデルにすべきです。このように無印101とB付き以降では大きな違いがあります。

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FT-101の終段管のお話し
 終段電力増幅管の話しです。 FT-101Eなど、後期のモデルでは写真の6JS6Cが2本パラで使われています。(100Wモデルの場合) 写真の6JS6CはNEC:日本電気製ですが、これは東芝が電子管の製造をやめてからFT-101(E)に採用されました。

 6JS6Aは言うまでも無いでしょうが、ブラウン管式カラーTVの水平偏向出力管です。 FT-101の初期型には6JS6Aが使われますが、TVの方が順次アップグレードしたのでFT-101でも自動的に6JS6Cへとバージョンアップされました。 東芝製の6JS6Cはプレートの外側に放熱補助翼が・・もちろんガラス管の内部ですが・・付けてあり放熱の改善を試みています。このNEC製には付いていません。 しかしトランシーバの場合、主な放熱は輻射ではなくファンによる空冷です。基本的に6JS6Aでも6JS6Cでも大丈夫です。一度しか見たことはありませんが6JS6Bでも。

31JS6Aで代替
 ヒータ電圧が異なるので、6JS6AをトランスレスTV用の31JS6Aで代替するのは面倒です。 幸い、背面の11ピン・アクセサリ・ソケットに終段管のヒーター配線が出ているのでそこに供給すれば旨く行きます。 ただし、ヒーターは2管直列の配線になっているのでそのままでは63V掛けねばなりません。

 しかし、そのような配慮をすればトランスレスTV用に作られた6JS6系の球・・・例えば、23JS6A(600mA系)や31JS6A(450mA系)で代用できます。 現在、ヒーターが6.3Vの6JS6A〜6JS6Cは枯渇しています。 Audio系の球と違って新規製造の可能性はありません。 そのため終段管の補給に困るケースも見られます。 しかし工夫すれば代替可能なので覚えておくと助かります。

参考:正確には31JS6Aのヒータ電圧/電流は31.5V/450mA、また23JS6Aは23.6V/600mAです。それぞれ±5%以内のヒータ電圧を与えます。なお6JS6A〜Cは6.3V/2.25Aです。一般に受信管のヒータ電圧の許容範囲は±10%ですが、パワー管では±5%程度に収めるべきでしょう。特に低い方は厳しいので-5%までと考えています。言うまでもありませんがヒーター電圧は真空管のピンの所で測った値です。ヒータートランスの巻線電圧ではありません。ヒーター配線による電圧降下が思いのほか大きいことがあります。

ヒータ配線の変更
 このように配線変更してしまうと互換性がなくなってしまうので好ましくないかもしれません。

 しかし、手持ちのヒーター用トランスでは63V/450mAを供給するのが大変なのでヒーター配線を2管直列から2管並列に変更しました。 よって31.5V/900mAを供給します。

 なお、きっちり31.5Vでなくても大丈夫で30〜33Vなら支障ありません。この機体は中古の不動品をレストアしたものです。元来付いていた6JS6Aは完全なエミ減(エミッション減退=カソードの電子輻射能力減退によりIpが十分流れなくなる。原因は酷使による消耗)でした。そのため新品の31JS6Aに交換して外にヒーター用トランスを設けてACCソケット経由で点灯してテストしていました。 ヒータが6.3Vの6JS6の手持ちが無くなったからです。31JS6Aなら何本かありました。 (まあ、お金さえ出せば手に入ります。しかし1本1万円も出して買うような球ではないので・笑)

 写真で左右の真空管ソケットの色が異なるのは右側のソケットが不良になったからです。珍しい故障なので原因究明に手間取りました。それだけ酷使された機体だったようです。どうも27MHzの違法CB(AMで)で使っていたようでした。 不良マイカ・コンデンサの幾つかと、そのショート故障の道連れになったドロッパー抵抗器も交換しました。

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6JM6で代替検討
 6JM6というのは、6JS6Aより小ぶりの水平出力管です。 画面の大きなモノクロTVに使われていました。 日本ではあまり使わなかったようで、ジャンクのTV受像器で見た覚えはありません。

 日本のモノクロTVでは独自の水平出力管が使われていたのでコンパクトロン管はあまり使わなかったのでしょう。

 幸いなことに、6JM6は6JS6Aとほとんど同じピン配置です。 配線変更はほんのわずかです。 有力な代替候補ですが、これも既に枯渇気味でしょう。 もしも手持ちにあれば試す程度かもしれません。わざわざ購入するすることもないでしょう。

パワーは半減か?
 こうやって6JS6Cと並べると、だいぶ小振りです。 肝心の許容プレート損失は28Wから17.5Wへと4割近くの減少です。スクリーン損失も5.5Wから3.5Wへと同じく約4割減です。

 従って、2管並列でも100Wアウトプットは無謀です。 良いところ半分で使えれば上等でしょう。 実際、FT-101の前身にあたるFTDX-100/150では2管使って50W出力でした。それにならった使い方が適当そうです。 FTDX-100よりプレート電圧が高いのでIpをセーブすれば事故にはならないでしょう。少しスクリーンも下げた方が良いかも知れません。

6JS6は6DQ5系の球
 別の代替の可能性も考えてみました。 外観の違いで、気づかないかもしれませんが、6JS6A系のルーツは6DQ5です。 プレートの大きさや形状を比較すると類似がわかります。

 もし、6DQ5系の球があれば十分代替できます。 ベース(ソケット部分)はGT管と同じ8ピン・オクタル型なので交換が必要です。 また背丈も高いので収まりきれないと思いますが電気的には代替できます。 6DQ5といえば、その昔の自作SSB送信機ではパワーが出ると言って重宝がられていました。(写真:左は25DQ5、右は31JS6Aで、どちらもトランスレス・カラーTV用)

6JM6は6DQ6系の球
 6DQ6の手持ちは発見できませんでした。写真左は6G-B6という国産管で6BQ6系の球です。 6DQ6は6BQ6のプレートを大きくしてパワーアップした球なので、プレート損失を除けば6G-B6もよく似ています。パワーダウンを許容するならこれらの代替も可能です。6JM6は6DQ6直系の球ですから6G-B6も親戚筋です。

 一説によれば、6DQ5系、即ち上記の6JS6AよりもIMD特性は優れるそうです。 事実、ローカル局によれば軽く使うと3次IMDは-50dBくらい行くそうですから大したものです。5次は幾らか見えるもののそれ以上の高次IMDは見えなかったそうです。 終段が半導体のRigでは3次が-30dBでさえ厳しいのですから並々ならぬ努力をしなくては実現困難な数字です。 もちろん、6JM6×2でも出せるだけパワーを出し、50Wで-50dBなどという筈はなく、せいぜい2管でPEP30W程度でしょう。 このあたり、ご興味あれば「アマチュア無線の新技術」JA1ACB著:誠文堂新光社(絶版だから図書館で)でもご覧になってください。

 6JS6Aを6JM6に交換すると、パワー半減で良いことはないかもしれませんが低IMDというオマケが付くなら面白いです。 外付けヒータートランスも不要なので配線を元に戻して6JM6に換装しようと思い始めています。 入力容量が違うので、ドライブ側同調の関係から補正容量の追加が必要です。 出力容量の方はバリコンの可変範囲が十分あるので支障ありません。 あとはうまく中和が取れるかですが問題は無いでしょう。このあたりは経験から。(笑)

(参考)このFT-101で送信時に良好なIMD特性が得られるかどうかは微妙です。 送信ミキサは2つあって、そのいずれもバイポーラ・トランジスタ(BJT)です。デバイスの種類だけでなく回路設計も影響しますが、一般にBJTのミキサは歪みに対して不利です。改善にはバイアス・ポイントや注入レベルの最適化のようなチューニングも必要で、その為にもツールから揃える必要があります。例えば先のBlogの低歪ツートーン・ジェネレータなどが欲しいです。

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 真空管談義のようになりましたが、整備の済んでいる機体なのでPart 2は雑談を交えました。WARCバンド改造にあたっては終段管の換装も考えています。 追加整備の過程で面白い話でもあれば採り上げましょう。

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プリセレクタとバンドスイッチ
 無印のFT-101ですから、写真のようにWARC Bandどころか160m Bandさえも付いていません。まだこの当時のRigには標準ではありませんでした。

 160m Bandの搭載は米国Drake社の4Cのラインが最初でしょう。 国産機ではこのFT-101が最初でした。そろそろFT-101Bが登場しようかという頃でした。その後は各社とも標準装備になりました。

 160m Bandの出るメーカー製Rigが存在しなかったころは面白かったそうです。様々な自作機でオンエアされていたのでしょう。QSOも楽しかったに違いありません。 残念ながら私がオンエアした頃はメーカー機が幅を利かしていました。既に自作機は少数派でした。 ライセンスはあったのでもっと早くオンエアすればと反省したものです。 ローカル局のUY-807Sの波が思い出されて懐かしいです。自身では受信機:JR-599で水晶制御:2SC931シングル・ファイナルの約5Wでテスト運用し1st-QSOしたのが思い出です。アンテナは7MHz/IVのフィーダー込みロングワイヤでした

 なるべく改造しない方針なので、どこかのバンドを潰すことは考えていません。 従って、WARCバンドはどこかのポジションを共用することになります。 160m Bandの追加は望まないことにしましょう。 160mはダウンバータなど付加してオンジエアすると「懐かしい」という声が飛んでくるでしょうか?? 160m Handbookでも読み返してみましょう。hi hi

FT-101の底面
 今になって思うと、よく詰め込んだものだと思います。 もちろん昨今の半導体機と比べたらずいぶん大きなトランシーバです。 しかし、当時の部品事情と回路構成を考えると感心するくらい詰め込んであります。

 マイクと電鍵、あとは何もいらないというオールインワンのコンパクト機ですからベストセラーになったのも当然でしょう。 しかもDC-DCコンバータ付きなら車載運用もOKでした。 出力回路はアンテナ・インピーダンスの変化にも対応できるパイ・マッチ形式なのでATU内蔵とも言えます。

RF部分
 検討対象のPB1077B:RF部分を見て少々考え込んでしまいました。 詰め込んである無線機です。 何かを追加するにはスペースを確保しなくてはなりませんが難しそうです。 何かを犠牲にはしたくないし・・・。

 なるべく簡単に済む方法を考えて最小の追加で済ませたいところです。 回路の検討は進んでも、どのように実装するのか検討を要します。旨いアイディアが出ないと進捗が止まる危険があります。ww

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 さっぱり具体的な話に進みませんでした。WARC Band追加だけが目的ではありません。 まずは再整備してコンデションを整えましょう。 不調な機体に改造を加えたら手に負えなくなります。 下手をすればそのままお釈迦の運命もありえます。 まずは納得できるまで整備したいと思います。 パワーは欲張らないので綺麗な波を目指しましょう。終段管の交換も検討対象です。

 傍でリハビリ中の22103号機に7MHzのラグチューが快調に入感しています。 初めてFT-101を見たのは1969年12月発売のCQ HAM Radio誌(1970年1月号)でした。 それらしく作られた広告でしたが、恒温槽でテストされるカラー写真のFT-101が印象的でした。 発売前なので型番は伏せられていました。どんなリグか想像するしかありません。カドの取れたFT-200ライクの筐体なのでその新型だろうと思ったものです。 やがて詳細が明らかになりそのインパクトたる強烈でした。世にKWM-2というお手本はあったにせよFT-101は日本人が産み出した傑作トランシーバです。いまでも褪せていません。小気味好いSメータの振れに目をやりながら様々な感慨が浮かんできます。de JA9TTT/1

(つづく)←たぶん(笑)

お知らせ:この先師走の繁忙につき年内のBlog更新は無いかも。

2014年11月1日土曜日

【HAM】 A New life for FT-101 Part 1

【FT-101にニューライフを】
 写真は無印・初期型のFT-101です。 ただし1970年5月発売の最初期型ではありません。 最初期型は結構珍しくて、なかなかお目にかかれないでしょう。受信のRF-Ampが3SK22GRを2つ使ったカスコードアンプになっているのが特徴の一つです。他もかなり違っていました。もちろん性能が良くないので改良された訳ですから有り難がるような代物ではありません。FT-101Eなど後期型の方が優れているのは勿論です。

 写真の機体はFT-101無印のかなり初期型のようです。最初期型ではないものの、FT-101Bの登場に近いころのものとはだいぶ違う部分があります。詳細は後に記述したいと思っています。もちろん160m Bandは搭載されていません。 全般的な様子から見て1970年後半から1971年初め頃のものではないでしょうか。いずれ製造番号から調査を試みましょう。 全般的な性能は後のFT-101Eには劣るように感じますが概ね実用性能は有しています。 混変調特性などこのFT-101シリーズが持つ本質的な弱点はやむを得ないとして、よく整備すれば今でも実用に成り得る性能があります。(改訂:2014.10.9)

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 閑話休題、ニューライフとは例によってWARC Band追加のことです。(参考:FT-101ZDのWARC Band改造記事は→こちら) FT-101の無印でWARC Bandなど大改造が必要と思われるかもしれません。 しかし、調査した結果、それほど困難なくオンジエアできそうです。 まずは既にポジションが用意されているWWV/JJYのところを30m Bandにするのが手始めでしょうか。この101のWWV/JJYは10MHz帯なので改造は容易な筈です。

 FT-101Zシリーズと違い、こちらのオリジナル101シリーズはダブルコンバージョン形式です。 2回の周波数変換があるので厄介そうに見えるかもしれません。ところが意外にもこちらの方がWARC Bandの追加が容易そうです。 WARC Band対応なしのFT-101Zシリーズに追加するより簡単かもしれません。 バンドスイッチのWWV/JJYの所に30m(10MHz) Band、AUX の所に17m(18MHz) Band、普通のHAMには用のない11m(27MHz)の所に12m (24MHz) Bandを追加実装するというのが標準的な改造でしょうか。

 ここでは、別体の『WARC Bandコントローラ』を置くことで本体内部の改造は必要最小限で済ませようと思います。 本来なら各WARC Band用に特注の水晶発振子が必要ですが、ここでは例の中華DDSを採用する方向で行きます。 従ってバンド追加の水晶を特注する費用は掛かりませんし納期待ちのじれったさもありません。 他にもちょっとした面白アイデアもあるのですがパクられて先に実現されてもしゃくなので今はまだ書かずにおきます。(笑)

 この機体にCWフィルタは実装されていませんが、必要そうなら他所から・・例えばFR-101とか・・から拝借しましょう。 30m BandはCWバンドですし、17m BandもDXingにはCWが有利です。 CWフィルタはぜひ欲しい装備です。今更中古を買うのも何なので手持ちがあったら良かったのですが・・・。 何ならオージオCWフィルタという手があります。

【まずは再整備から】
 40年越えの年代モノですが綺麗そうに見えるでしょう。見掛けはともかく整備してから10年以上にもなるので各部の接触不良がだいぶ再発しています。改めてエージングと再調整が必要そうです。改造はもちろんマトモな状態になってからです。正常でもないものを改造したら手に負えなくなるだけですから。hi hi

 少し通電してからバンドスイッチを数回転したらとりあえず受信できるようになりました。 さっきから7MHzのラグチューをウオッチしていますが周波数安定度もまずまずです。 全般的な点検と軽微な補修を行なえばまともな状態に復帰できそうです。 年代モノのRigは世話がやけますが、きちっと聞こえて飛ぶようになれば充実感が得られます。

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 DDS搭載ということは、もちろん専用のコントローラが必要でマイコンを使います。 基本的に周波数設定ができれば良いので難しくありませんが、幾つかアイディアを盛り込むにはそこそこ複雑になります。 そのあたり、どうするかも含めてまずは簡単な所から攻めて順次バージョンアップして行く方針です。

 簡単そうに見えても誰でも可能なものではないでしょう。 その他大勢には読み物でしかないでしょう。 ただ、同じような試みをされたい方があれば詳しく扱おうと思います。その辺りのご意見・ご要望とか頂けたらと思います。お気軽にどうぞ。

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 FT-101やTS-520と言った年代物のSSBトランシーバは複雑ではありません。部品サイズも程々に大きいので整備は容易です。(もちろん、修理技術は必要で誰にでも簡単とは言えませんが。修理とは「石・球の交換」と思ってるようでは幸運のみが頼りでしょう・笑) 半導体式で発熱量が少ないため状態の良い機体も見かけます。 そのため、レストア素材として楽しめるでしょう。 青春の思い出として着手するお方もあるでしょう。 もちろんレストアして「完了」でも良いでしょう。 しかしレストア後のテスト・オンエアも済んで、ちょっと飽きたらWARCバンド改造にチャレンジは如何でしょうか? うまく行けば貴方のHAMライフに新たなシーンが加わるでしょう。de JA9TTT/1

(つづく)←リンク