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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)の続きだ。 FT-101は世界のベストセラーだったから詳しく調べられている。 その情報もネット上にたくさん存在する。 (参考:ここではFT-101無印〜FT-101Eまでを扱う。FT-101ZDシリーズについてはこちらのBlog(←リンク)で)

 Part2では、まずはこれから再整備したのちWARCバンド改造を行なう本機の素性を明らかにしておきたいと思う。 八重洲のこのシリーズについては、NW2M のサイト(←リンク)が詳しいようなので参照させてもらった。

 それによれば、この無印FT-101は、1972年3月の製造ということになる。 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だ。  FT-101/B/Eの最終累計では80,000台くらい作られたそうなので、連番で2103号機と言うのは少なすぎるようだしロット内番号としては大きすぎる感じもする。
 CQ出版の「FT-101メンテナンスガイド」(ISBN4-7898-1015-1)の記述とは違う解釈のようだ。書籍によれば山梨工場(=1番工場)の22ロット目、ロット内番号103号機という解釈もできるが、その記述からも完全に判別できない部分もあるように感じる。正しくはどんな番号なのだろうか。 それにしても、生産開始して2年にも満たずに12th Lot/22nd Lot(後者)に達していたというのは趣味用の高額な機械としては例外的な大ヒットを物語っている。取りあえずここでは22103号機と呼ぶことにしよう。

 1972年当時の138,000円と言えば2014年現在の50万円以上に相当する筈だ。 米国では$500〜$550で売られた模様だが、彼らにしても当時そのお値段はそうそう手軽なものではなかったそうである。ニクソンショックで変動相場制に移行していたが、その直後だからまだ$1=¥300-くらいだった頃の話だ。 この売り上げは八重洲無線の急成長に多大に貢献したのは間違いない。

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 この先、40年モノの古い無線機の「他愛ないお話し」になる。 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無駄な時を費やすだけだろう。何か有用な「情報」があるわけでも無し。 お暇の無い向きにはお薦めしないので、ここらで早めにお帰りを。 たっぷり時間があるようならお代など頂戴しないのでごゆっくりと。 例によって異論・反論がございましてもマジになりませんように。 何せ「他愛ないお話し」なんですから。(笑)

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初期型の色濃く・1
 さて、22103号機は最初期型の設計がまだ色濃く残っている機体である。 例えば、このVFOの上にあるのは固定チャネル用の水晶発振基板だ。 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る。

 無印FT-101にもノイズ・ブランカは搭載されているが、ごく簡単な形式のものがIF基板に同居している。 従って、効果があるのはイグニッション・ノイズくらいのもので、他のノイズにはあまり効かなかった。 それでもJAのアマチュア機にノイズ・ブランカが搭載されたのはこのFT-101が最初だったのでCQ HAM Radio誌で特集が組まれるほど話題になった。ちなみにTRIO/KenwoodではTS-511DNで初採用された。

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になっている。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だ。ここは後にダイオード・スイッチ形式に変更される。 

 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)が使われている。 受信第1ミキサが2SC372Y、送信の第2ミキサは2SC373である。これでは混変調特性が宜しく無かったのもうなずけると言うものだ。 BCL用受信機ではあるまい、BJTではHAM用通信機には不十分なのである。

 受信第1ミキサはまもなくFET:2SK19GRを使ったものに置き換えられかなりの改善を見ることになる。 蛇足ながら、別基板上の受信第2ミキサも2SC372Yから3SK39Qへと変更された。2つの送信ミキサは最後までBJTのままであったが使用デバイスは何回か変更がある。

 もしも、今からFT-101の入手を試みるなら間違いなくFT-101B以降のモデルにすべきだと思う。このように無印101とB付き以降では大きな違いがあるのだ。

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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ある。 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る。(100Wモデルの場合) 写真の6JS6CはNEC:日本電気製であるが、これは東芝が電子管の製造をやめてからFT-101(E)に採用されるようになった。

 6JS6Aは言うまでもなかろうが、ブラウン管式カラーTV用の水平偏向出力管であある。 FT-101に於いて初期には6JS6Aが使われたが、TVに使う球が順次アップグレードして行ったため自動的に6JS6Cへとバージョンアップして行った。 東芝製の6JS6Cはプレートの外側に補助翼が・・もちろんガラス管の内部だが・・付けてあり放熱の改善を試みているがNEC製には付いていない。 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だからあまり影響ないと考えられる。基本的に6JS6Aでも6JS6Cでも大丈夫だ。一度しか見たことはないが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で代替するのは少し面倒だ。 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良いことに気づく。 ただし、ヒーターは2管直列になっているのでそのままでは63V掛けねばならない。

 しかし、そのような配慮をしてやればトランスレスTV用に作られた6JS6系の球・・・例えば、23JS6A(600mA系)や31JS6A(450mA系)がそのまま代用できる。 現在、ヒーターが6.3Vの6JS6A〜6JS6Cはほぼ完全に枯渇してしまっている。 Audio系の球と違って新規製造の可能性は低いだろう。 そのため終段管の補給に困るケースも見られるようになっている。 しかし工夫すれば代替可能なので覚えておくと助かることもある。

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である。それぞれ±5%以内のヒータ電圧を与えれば良い。なお6JS6A〜Cは6.3V/2.25Aである。一般に受信管のヒータ電圧許容範囲は±10%であるが、パワー管では±5%程度に収めるべきだ。特に低い方は厳しいので-5%までと考えている。言うまでもないがヒーター電圧は真空管のピンの所で測った値である。ヒータートランスの巻線電圧ではない。ヒーター配線による電圧降下が思いのほか大きいこともあるので注意を。

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ない。

 しかし、手持ちのヒーター用トランスの関係などから63V/450mAを供給するのは大変なので、FT-101のヒーター配線を2管直列から2管並列に変更している。 よって31.5V/900mAを供給すれば良いようになっている。

 なお、きっちり31.5Vでなくても大丈夫で30〜33Vくらいなら支障はない。この機体は中古の不動品をレストアしたものであるが、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)になっていた。そのため新品の31JS6Aに交換の上、外にヒーター用トランスを設けて本体背面のACCソケット経由で点灯して試用していた。 そこまでして使っていたのは、ヒータが6.3Vの6JS6系の球が払底してしまったからだ。 上記の31JS6Aなら安価な頃に入手しておいたものが幾つか残っていた。 (まあ、お金さえ出せば手に入る。しかし1本1万円も出して買うような球とは思えないので・笑)

 写真で左右の真空管ソケットの色が異なるのは、経年劣化により右側のソケットが不良になったので交換したため。珍しい故障なので原因究明に時間を要した。それだけ酷使された機体だったようだ。どうも27MHzの違法CB(AMで)で使っていた模様だ。 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電圧降下用抵抗器の交換も行なっている。

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6JM6で代替検討
 6JM6というのは、6JS6Aよりも小ぶりの水平出力管である。 たしか画面サイズの大きなモノクロTVに使われていた筈だ。 日本ではあまり使わなかったらしく、ジャンクのTV受像器で見た覚えはない。

 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関係でコンパクトロン管はあまり使わなかったのだろう。

 幸いなことに、6JM6は6JS6Aとほとんど同じピン配置になっている。 配線変更を行なうにしてもほんのわずかで済む。 有力な代替候補と言って良いが、これも既に枯渇気味に違いない。 もしも手持ちにあれば試すと言った程度の話なのかもしれない。わざわざ購入するするほどの物ではないだろう。

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

 従って、2管並列でも100Wアウトプットは無謀である。 良いところ、半分少々と思って使えれば上等と言えそうだ。 実際、FT-101の前身であるFTDX-100/150では2管使って50W出力としていたのでそれにならった使い方が適当そうだ。 FTDX-100よりプレート電圧は高いがIpをセーブして使えば事故にはなるまい。

6JS6は6DQ5系の球
 別の代替の可能性も考えてみた。 外観の違いが大きいので、そうとは気づかないかもしれないが、6JS6A系のルーツは初期のカラーTV用水平出力管6DQ5である。 プレートの大きさや形状を比較してもらうと類似性が良くわかると思う。

 もし、6DQ5系の球を沢山持っているなら十分代替できる筈である。 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だ。 また背丈も高いので収まりきれない可能性はあるが電気的には代替できる性能を持っている。 6DQ5といえば、その昔の自作HAM達のSSB送信機にはパワーが出ると言って重宝がられていた。(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の在庫があった筈だが見つけられなかった。写真左は6G-B6という国産管で、正しくは6BQ6系の球である。 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もよく似た特性だ。パワーダウンを許容するならこれらの球による代替も可能だ。6JM6は6DQ6直系の球なのだから6G-B6も親戚筋に当たる。

 一説によれば、6DQ5系、即ち上記の6JS6AなどよりIMD特性が優れていると言われる。 事実、ローカル局のテストによれば軽く使うと3次IMDが-50dBくらい行くと言うから大したものだ。5次は幾らか見えるもののそれ以上の高次IMDは見えない程とも伝え聞く。 終段が半導体のRigでは3次が-30dBでさえ厳しいのだから並々ならぬ努力をしなくては実現困難な数字と言える。 もちろん、6JM6×2でも出せるだけパワーを出し、50Wで-50dBなどという筈もなく、せいぜい2管でPEP30W程度が宜しい模様だ。 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)でもご覧になると面白い。

 6JS6Aを6JM6に交換すると、パワー半減で何も良いことはないと感じるかもしれないが低IMDというオマケが付くなら良いかもしれない。 外付けヒータートランスも不要になるから配線を元に戻して6JM6に換装しようかと思い始めている。 入力容量がだいぶ違うので、ドライブ側同調の関係から補正容量を追加した方が良いだろう。 出力容量の方はバリコンの可変範囲が十分あるから支障あるまい。 あとはうまく中和が取れるかだが問題は無いと思う。このあたり経験から。(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なところだ。 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)を使っている。デバイスの選定のみならず回路設計も影響するが、一般にBJTを使うミキサが歪みに対して不利なのは確かだ。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全般的なチューニングが必要で、その為にもツールから揃える必要がある。例えば先のBlogの低歪ツートーン・ジェネレータなど欲しいところ。

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 真空管談義のようになってしまったが、概ね整備の済んでいる機体なのでPart 2は雑談を交えてみた。 再整備とWARCバンド改造にあたっては終段管の換装も考えている。 追加整備の過程で面白い話でもあれば採り上げたい。

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プリセレクタとバンドスイッチ
 無印のFT-101であるから、写真のようにWARC Bandどころか160m Bandさえも付いていない。 まだこの当時のRigには160m Bandは標準的ではなかった。

 160m Bandの搭載はメーカー機では米国Drake社の4Cのラインに搭載されたのが最初ではなかろうか。 国産機ではこのFT-101が最初で、そろそろFT-101Bが登場しようかという時分のことになる。その後は各社標準装備になった。

 160m Bandに出られるメーカー製のRigが存在しなかったころは本当に面白かったというお話も聞く。 確かに様々な自作機のオンパレードだった筈で、QSOも楽しかったに違いない。 残念ながら私が160mにオンジエアした頃にはメーカー機が幅を利かすようになっていて自作機は少数派になっていた。 ライセンスはあったのだからもっと早くオンジエアすればと後悔したものだった。 それでもローカル局のUY-807Sのハムが乗った波が思い出されて懐かしい。 自身は受信機:JR-599で水晶制御:2SC931シングル・ファイナルの約5Wで1st-QSOしたのを思い出してしまった。アンテナは7MHz/IVのフィーダー込みロングワイヤだった

 なるべく改造しない方針なので、特定のバンドを潰したりすることはせずに行く。 従って、WARCバンドの分はどこかのポジションを共用する形式になる。 160m Bandの追加はかなり困難なので望まないことにしょう。 160mは古のように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かも?? 160m Handbookでも読み返してみようか。hi hi

FT-101の底面
 今になって思うと、よくコレだけ詰め込んだものだと思う。 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だ。 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ぎっしり詰め込んである。

 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設計のコンパクト機だからベストセラーになったのも当然だろう。 しかもDC-DCコンバータ付きの機体なら直ちに車載運用もOKだった。 出力回路はアンテナ・インピーダンスの変化にもある程度対応できるパイ・マッチ形式なのでATU内蔵とも言える訳だ。

RF部分
 検討対象になるPB1077B:RF部分の裏側を見て少々考え込んでしまった。 上に書いたように詰め込んである無線機だ。 何かを追加するにはスペースを確保しなくてはならないが難しそうなのだ。 何かを犠牲にするというのはやりたくないし・・・。

 なるべく簡単に済む方法を考えて最小の追加で済ませるよう工夫する必要がありそうだ。 回路の検討は進んでも、どのように実装するのかはかなりの検討を要すると思われる。旨いアイディアが出ないとここで進捗が止まる危険がある。ww

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 さっぱり具体的な話に進まなかったがWARC Band追加だけが目的ではない。 まずは再整備を行ないコンデションを整えねばならない。 不調な機体に改造を加えたら手に負えなくなる可能性大だ。 下手をすればそのままお釈迦の運命もありうる。 まずは納得できる範囲まで整備を進めたいと思う。 パワーはあまり欲張らないので綺麗な波を目指せたらと思う。終段管の交換も合わせて検討してみたい。

 いま傍でリハビリ中の22103号機に7MHzのラグチューが快調に入感している。 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)だった。 作られた尤もらしい広告写真ではあったが、恒温槽に入ってテストを受けるカラーのFT-101が印象的だった。 発売前ゆえ型番は伏せられていたから、どんなリグなのか想像するしかなかった。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だ。 やがて詳細が明らかになりそのインパクトたるや大変なものであった。 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だろう。いまも褪せてはいない。小気味好いSの振れに目をやりながら様々な思いが浮かんでくる。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である。 ただし1970年5月発売の最初期型ではない。 最初期型は結構珍しくて、なかなかお目にかかれない。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だろう。他もかなり違っている。もちろん性能が良くないから改良された訳なので有り難がるような代物ではない。FT-101Eなどの後期型の方が優れているのは勿論だ。

 写真の機体はFT-101無印のかなり初期型のようだ。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る。詳細は後に記述したいと思っている。もちろん160m Bandは搭載されていない。 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か。いずれ製造番号から調査を試みたい。 全般的な性能は後のFT-101Eにはやや劣るように感じるものの概ね実用性能は有していると思う。 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は保っている。(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追加のことだ。(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ない。 しかし、種々調査した結果、それほど困難なくオンジエアできそうなのだ。 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に使うのが手始めだろうか。この101のWWV/JJYは10MHz帯なので改造は容易な筈だ。

 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になっている。 2回の周波数変換があるので、とても厄介そうに見えるかもしれない。ところが意外にもこちらの方がWARC Bandを追加し易すそうなのだ。 WARC Band対応なしのFT-101Zシリーズに追加するより容易かもしれない。 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定番の改造だろうか。

 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考えている。 本来なら各WARC Band用に特注の水晶発振子が必要となるが、ここでは例の中華DDSを採用する方向で行く。 従ってバンド追加の水晶を特注する費用は掛からないし納期待ちのじれったさもまったく無しだ。 他にも私オリジナルのちょっとした面白アイデアもあるのだ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こう。(笑)

 この機体にはCWフィルタは実装されていないが、どうしても必要そうなら他所から・・例えばFR-101とか・・から借用しよう。 30m BandはCWバンドだし、17m BandもDXingにはCWでのオンジエアが有利だ。 CWフィルタはぜひ欲しい感じである。今更中古を買うのも何なので、余剰手持ちがあったらなら良かったのだが・・・。 何ならオージオCWフィルタという手もある。

【まずは再整備から】
 40年越えの年代モノになるが綺麗そうに見えると思う。しかし整備してから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る。改めてエージングと再調整が必要そうだ。改造はもちろんマトモな状態になってからになる。正常でもないものを改造したら手に負えなくなるだけ。hi hi

 少し通電しておい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った。 さっきから7MHzのラグチューをウオッチしているが周波数安定度もまずまずな感じだ。 全般的な点検と軽微な補修を行なうことでまともな状態に復帰できそうに思う。 いつもながら年代モノのRigは世話がやけるが、きちっと聞こえて飛ぶようになればそれはそれで充実感も感ぜられるものだ。

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 DDSを搭載するということは、もちろん専用のコントローラを要する。マイコンを使うことになる。 基本的に周波数設定ができれば良いだけなので難しくもないが、幾つかアイディアを盛り込むにはそこそこ複雑になって行く。 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作戦でいる。

 簡単そうに思えても例によって誰にでも可能なものではないだろう。 その他大勢にとって読み物でしかない可能性も高い。 ただ、同じような試みをされたいお方があるようなら詳しく扱おうと思っている。その辺りのことご意見・ご要望とか頂けたらと思う。お気軽に何でもどうぞ。

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 FT-101やTS-520と言った年代物のSSBトランシーバはそれほど複雑ではなく部品サイズも程々に大きいので整備はしやすい。(もちろん、修理技術ナシではそうそう簡単な筈もないが。修理とは石・球の交換と思ってる輩は幸運のみが頼りだろう・笑) 半導体式なので発熱量が少なかった関係から状態の良い機体も見かけるように感じる。 そのため、レストア素材として楽しまれるお方も多いのだろう。 青春真っ只中の思い出として着手するお方もあるのではないだろうか。 もちろんレストアして「完了」も良いかもしれない。 しかしレストア後のテスト・オンエアもあらかた済んで、ちょっと飽きてきたらWARCバンド改造にチャレンジなど如何だろう? うまく行けば貴方のHAMライフに新たなシーンが加わるに違いない。de JA9TTT/1

(つづく)←リンク