【回路】8MHz Carrier Oscillator

【8MHz Ladder Filter用のキャリヤ発振器】

 【8MHz Ladder Filterの特性とキャリヤポイント】
　製作したラダー型フィルタはSSB用のものです。（参考：フィルタ製作編←リンク）　SSB送受信機にはキャリヤ発振器が必要ですが、その周波数が問題です。

　市販のクリスタル・フィルタなら仕様で中心周波数が決まっていて、キャリヤポイントの周波数も決められているのが普通です。　例外的に昔々の国際電気のHAM用メカフィルのように、個々に実測特性データが付属していてキャリヤポイントもそれぞれ違っていたなどと言う例もありましたが、普通はキャリヤポイントの周波数は仕様項目でしょう。

　自作のラダー型クリスタル・フィルタの場合、使用する水晶振動子（水晶発振子）の特性によってフィルタの中心周波数は異なってきます。　また、通過帯域幅を幾らで設計するのか、ポール数（水晶の数）は幾つなのかによってもキャリヤポイントの最適周波数は異なるものです。　従って、出来上がったフィルタについて実測によって決めなくてはなりません。一般的にキャリヤポイントは通過帯域の平坦部から20dB下がったところに置くことになっています。　傾斜の急峻な「良く切れるフィルタ」なら-15dBあたりに決めることもありますが、普通は-20dBが無難な所でしょう。あまり通過帯域側に寄せてしまうと逆サイドの漏れが目立ってしまいます。

　写真の例は、8MHzの中華クリスタルを使って製作した6ポールのSSB用クリスタルフィルタの特性です。通過帯域幅は2.7kHz（@-3dB)で設計しています。写真のように、USB用のキャリヤ周波数は7998.633kHz、LSB用のキャリヤ周波数は8002.013kHzでした。　これらの周波数が得られるような発振器を用意することになります。　参考：-20dBのポイントに於ける帯域幅（周波数差）は実測で3350Hzでした。これは設計ソフトで得られた数字と一致しており設計精度と製作再現性の良さがわかります。

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　ところで、自作のラダー型フィルタでSSBジェネレータを製作すると問題に遭遇することが多いようです。即ちフィルタと同じ水晶を使うと希望のキャリヤ周波数で発振できないと言う問題です。
　以下は自家用の備忘資料なので数値は直接役に立たないかも知れませんが手法は使えるはずなので困った時には思い出して下さい。　もちろんフィルタの自作などされないお方には無意味なので以下を読む価値はありません。　例によって興味本位で覗き見する必要はありませんから早々にお帰りを。ご経験もないのにヨソで蘊蓄ばなしをされても困りますので。（笑）

 【SSBジェネレータの回路変更】
　フィルタを製作したものと同じ水晶振動子（発振子）でキャリヤ発振を行なうためには発振回路の工夫が必要になることが殆どです。　左図はそれに対応した変更回路です。ここでは一例としてダイオード・バラモジを使ったSSBジェネレータを示していますが、バラモジにトランジスタやFETを使ったSSBジェネレータにも同じように適用できます。

　USB用にはかなり下の方へ動かさなくてはならないのが普通です。　この例でも8000kHzよりも約2.4kHzほど下げなくてはなりません。単にトリマコンデンサをかませて調整しただけではそこまで下げるのは難しいですからコイル：Lを付加した回路が必要です。C6+C7を50pF(max)のトリマコンデンサとして可変範囲を調べたら、7996.738〜8001.016kHzが可変できました。USB用としては7998.633kHzが必要なので可変範囲にあります。

　また、LSB用には約2kHzほど上で発振させる必要があります。　USB用の回路を兼用する方法ではそこまで上げられないので、この例では独立した回路にしています。　もちろん標準的な負荷容量では8000kHzで発振してしまうので、かなり小さめの負荷容量にする必要があります。C10を50pF(max)のトリマコンデンサとして可変範囲を調べたら、8000.789〜8002.379kHzが可変できました。LSB用の方は8002.013kHzが必要ですが、多少のマージンがあるので問題はありません。事前になるべく周波数が高い方へばらついた水晶振動子を見つけておくと有利でしょう。

　発振回路をスイッチする形式で周波数の切換えを行なっています。このように水晶発振子は２つ必要になってしまいますがやむを得ません。　回路の切換えはバイアス回路の切換え式なので遠隔のスイッチで操作できます。　それぞれの発振出力はダイオードスイッチで切り替えています。　これはこの種の切換えでは常套的な方法でありメーカー製のRigでも良く見かける手法です。

　この切換えのダイオードは1SS53を使っていますが一般的な小信号用のスイッチング用ダイオードなら何でも良いです。（例：1S1588、1S2076A、1N4148など）
　言うまでもないとは思いますが、トランジスタは2SC372Y→2SC1815Y→2SC2458Yなど小信号用なら代替できるもの多数です。　またFETは2SK544E→2SK241Y→2SK439Eで良いです、2SK19Yや2SK192AYは不適当です。もし2SK19Yや2SK192AYを使うなら中和回路が必要になるので面倒でしょう。カスコードアンプにしても良いですが部品数が増えて面白くないと思いますから、指定の物とその代替候補がお奨めです。

　今回はマイクアンプを低インピーダンス型マイクロフォン用に変更しておいたのでご参考まで。　その他、このSSBジェネレータ全般に関しては前のBlogを参照して下さい。

【試作で確認する】
　使用する水晶発振子の特性によって最適な回路定数は異なって来ますから部品定数を追い込む目的で試作してみました。

　概ね机上設計のままでも大丈夫でしたが、細部の定数を最適化しています。　上記の回路図は試作結果を反映したものになっています。　自分自身の部品事情に合わせた回路なので各自の事情で幾らか加減は必要でしょう。　また、この例では8MHzですが、±1MHz以上違った周波数で作るなら見直しが必要になるかもしれません。

　特に、USB用の発振回路にあるインダクタ：L1(22μH)は最適値を探す必要があるはずです。　どんな場合でも同じ部品定数で良い訳ではないのでそのおつもりで参照して下さい。もちろん、個別の事情による周波数変更のご相談には応じきれないので各自で検討をお願いします。回路は決まっていますから、そんなに難しいことではありません。

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　市販のクリスタル・フィルタには組み合わせて使うためのキャリヤ発振用の水晶発振子が用事されていました。　たとえば、9MHzのSSBフィルタなら、8998.5kHzと9001.5kHzの水晶発振子でした。　そのような水晶なら指定の回路でちょうど良い周波数に合わせられます。まあ、これは当たり前のことでしょう。　しかし、自作したクリスタル・フィルタにはそんなに都合の良いキャリヤ発振用の水晶がある筈もなく、意外に苦労させられたと言う話しを良く耳にします。

　ここで紹介した方法が万能だとは思いませんが、USBなりLSB用の周波数を得るための例として試作候補にでもしてもらえたら幸いです。　なお、CW用のBFOではフィルタの中心周波数より500〜800Hz程度離すだけで良いのでずっと容易です。　SSB/CW兼用のRigならこの例と同じ方法で３種の周波数に切り替えられるよう設計するとよいでしょう。

　SSB用のバランスド・モジュレータから始まって、自作のクリスタル・フィルタとそれに合わせたキャリヤ発振回路の検討まで進んで来ました。取りあえずこのシリーズはおしまいにします。　IC-DBMの活用がまだではないかと言うご意見はあるでしょう。しかし、それらは一般に標準使用例がデータシートに記載されていて目標にすべき数値も規格で示されています。　従って試作していて何か新しい知見でも見いだせた時には扱ってみたいと思いますが、標準的な用法は省略させてもらいます。　今回のBlogテーマに限らず、一連の関係記事に対するご意見、ご感想、ご要望などお待ちしています。de JA9TTT/1

（おわり）