PJ80の改造（温特向上など）と測定　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 2006.12.31 T.Ajima

　早川さんのレポートに従い、温度特性に対して支配的なC14,C15,C16,C18を温度補償型(黒)に変えました。結果はすこぶる良好です。

　　　　　　　　図1 局発部回路図（周波数変動に対する温度の感度は、赤：高、紫：中、緑：小）

　　　　　図２　PJ-80キットオリジナルのコンデンサと温度補償型コンデンサ

変更後の温度特性を測定しました。図３に結果を示します。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 図３　コンデンサ交換後の温度特性

周波数調整つまみの最高周波数、中点、最低周波数での温度特性を図３に示します。どの温度においても、周波数可変範囲内に競技周波数、ビーコン周波数が入っていることがわかります。温度による変動幅は、20[kHz]内に収まっており、競技中の温度変化を５度とすると、競技中での温度ドリフトは10[kHz]もないこともわかります。

因みに図４はコンデンサ交換前での温度特性である。温度特性もさることながら、今回の改造で可変周波数範囲も140[kHz]→190[kHz]と３６％広がっていることがわかります。

　　　　　　　　図４　コンデンサ変更前の温度特性

　今回の実験で気づいたことがありました。音量（ゲイン調整つまみ）をまわすと局発発振周波数が変化することです。ゲイン最低の時の発振周波数に比べて、ゲイン最大の時のほうが330{Hz}ほど高いのです。低周波段のLM386が結構電流を食うものの、定電圧電源を使用しているためその影響ではありません。考えられるのは、ゲインを変化させた時に高周波段のバイアス電流が変化し、ツェナーダイオードで吸収しきれないことです。そこで、ゲイン最大時と最低時の各電流を測定してみました（実際は電圧を測定し、抵抗値から電流を算出）。

　高周波段のB-G間抵抗（R2、１５ｋΩ）、E-G間抵抗（R3、１ｋΩ）の電圧は、ゲイン最低の時はともに０Vで、ゲイン最大時は、１．０５８V、９．４５６Vでした。従って、それぞれの電流は、０．０７１ｍA、０．４５６mＡで、合計０．５２７ｍAが高周波段での電流増加です。

　一方、ツェナー電圧は、ゲイン最低時は３．８８４V、ゲイン最大時は３．８６７Vでした。差は１７ｍVです。電源からツェナーへ電流を供給している抵抗（R7、１５０Ω）の両端電圧は、（６−３．８８４）V、（６−３．８６７）Vですので、ゲインを最低から最高にした時の電流増加分は、（（６−３．８６７）−（６−３．８８４））　÷　１５０＝０．１１３mＡです。０．５２７mＡと０．１１３mＡの差である０．４１４mＡはツェナー電流が減ったということです。

　整理すると、ゲイン最低時は高周波段の電流はほぼ０ですが、ゲイン最大にすると０．５２７mＡ消費します。その電流はツェナー電流が０．４１４mＡ減ることにより補填しますが、補填しきれない分（０．１１３ｍA）は電源から供給されるわけです。

　ツェナーダイオードにはもう少しがんばってほしいところですが、無理なのでしょうか？

ツェナーダイオードの等価回路は、定電圧源と直列抵抗Rzで、Rzが小さければ小さいほど定電圧特性はよくなります。データシートが見つからなかったので、上記の測定値からRzを求めてみます。Rzは１７mＶ÷０．４１４mＡ＝４１Ωです。この４１Ωが妥当か否かです。

文献（http://www.cqpub.co.jp/toragi/TRBN/contents/2007/tr0701/0701ana8.pdf）　によると、この値は妥当であることがわかります。因みにツェナーで庵圧は３．９V付近です。（文献ではRzではなく、ｒDとかいてあります）

今回の実験では今までとは違い、電圧に関しても桁数が多くなっています。実はDMM（デジタルマルチメータ、すなわちデジタル表示のテスタ）を手に入れました。そこで、局発周波数の電源電圧依存性のデータを再取得しました。（図５）

　　　　　　　　　　図５　電源電圧依存性

PJ-80オリジナルでは、電池は単三４本です。６V→４V（１．５V→１．０V）の電圧ダウンを考えると、受信周波数が２０kＨｚ高くなります。実際には競技中にそれだけの電圧変化はないでしょうから、実際には数kＨｚというところでしょうか。

まとめ

　コンデンサ４つを温度補償型（定数変更含む）にすることによって、

◇気温が大きく変化した場合でも無調整（夏・冬で再調整する必要なし）

◇気温変化による競技中での受信周波数変化はせいぜい数ｋHzである

◇周波数可変範囲が140[kHz]→190[kHz]と３６％広がった。

また、次のこともわかった。

◇ゲインを最大・最低と変化させると、受信周波数で３３０Hzほどシフトする。

◇電池電圧が公称電圧から終止電圧まで変化すると２０ｋＨｚほどシフトするが、

競技中に限って言えば、せいぜい数kＨｚと予想する。

（実際には、数kＨｚのシフトがあってもなんら問題ない。）

■おまけ

　周波数可変範囲が、３．４４MHｚ〜３．６３MHｚと、大幅にアマチュアバンドを超える広さになり、反面周波数調整がクリティカルになった。そこで周波数可変範囲をせばめる。オリジナルではR14が３５０Ωであったが、手持ちの１．５ｋΩに変えた。中心周波数の調整をして、結局３．４８MHz〜３．６２MHｚ（中心：３．５４MHｚ）となった。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 以上