今回も三菱の Mos-FET パワーモジュール「ＲＡ１８Ｈ１２１３Ｇ」を使用したパワーアンプの製作をしてみました。

パワーモジュールは下記の写真のようにモールドになっており、比較的に製作は簡単に出来ます。

パワーモジュールのスペックは下記の通りです。

ＲＡ１８Ｈ１２１３Ｇ（三菱）
ＶＤＤ：１２．５Ｖ
ＶＧＧ：５Ｖ（1ｍＡ）
Ｐｉｎ：２００ｍＷ
ＦＲＥＱ：１．２４～１．３ＧＨｚ
ＭＡＸ-ＰＯＷ：４０Ｗ

このパワーモジュールは３段アンプ構成になっており、すべてＭＯＳＦＥＴデバイスが使用されています。
ゲート電圧でパワーコントロールができる様になっており、５Ｖ １ｍＡと非常に少ない電流でコントロールが可能です。
ＧＡＩＮは２３ｄＢ以上もあり、低入力でハイパワーが得られます。
また、アイドリング電流はＶＤＤ１２Ｖ、ＶＧＧ５Ｖの時に２Ａ以上ありますので、注意が必要です。

参考に前回の簡易実験を下記に記載します。

実験に当たっては、アルミミーリングケースに回路を組み込み、内部に３端子レギュレーター（７８Ｌ０５）でＶＧＧ電圧を得ています。
入出力コネクターには、ＳＭＡＪ端子を使用しています。

発振器には、無線機：ＴＳ－７９０Ｇ（ＣＷモード）を用い、更に１０ｄＢのアッテネーターを挿入して電力を調整しています。
パワー計は ＨＰ４３７Ｂ ＋ ＨＰ８４８１Ｂ で測定しました。

周波数：１２９５ＭＨｚ
入力：１５０ｍＷ
電圧：１３．８Ｖ
ＶＧＧ：５Ｖ
出力：３３Ｗ（ピーク）

無調整で、なんと３３Ｗのパワーが出ました。
２００ｍＷまで入力電力を上げてみましたが、出力は殆ど変わりませんでした。つまり１５０ｍＷでも飽和しているようです。

また、電流値が１０Ａ近く流れるので、かなりの発熱があります。
このモジュールはＭＯＳなので、温まってくると当然パワーは下がってきます。
それでも放熱をしっかりすると、２８Ｗ以上は出ているようです。
データシートによると、０．４２℃／Ｗの放熱器が必要ですので、かなりの大型の放熱器が必要でしょう。

パワーを調整するには、ゲート電圧をコントロールするだけで簡単に出来そうです。
ゲート電流は１ｍＡですので、簡単にＶＲでコントロールできるでしょう。
また、ドレイン電圧は１２Ｖ位の方が、発熱が少なくてよさそうです（パワーは２５Ｗ程度になります）。
計算しますと、効率は２０％程度ですが、データシートの記載と同じようです。

周波数が低いほど出力が大きくなるようで、１２８０ＭＨｚではピークで４０Ｗの出力も得られました。

このモジュールは入力電力が少なくて済むので、直下型アンプとか、自作の機器に用途は多彩で、放熱をしっかりすれば、多段合成でＥＭＥアンプとして使用できると思われます。

前回までの実験で、シングルアンプ、パラレルアンプと順に実験を進めてきましたので、今回は４合成でハイパワーアンプの実験をしてみました。

前回の実験で、２合成アンプでも非常に発熱する事が解っていましたので、今回は更に大型のヒートシンクを使用しています。
ヒートシンク（放熱器）のサイズは 200×300×30mm です。
１００Ｗ以上のアンプとしては少し小さめですが、クーリングファンで冷却をする事とします。

このパワーアンプの合成分配ですが、２合成アンプ基板を２枚使用し、更にウイルキンソンタイプで２分配・合成を行っています。

入出力の同軸リレーですが、アンプ入力は１Ｗまでと設計しましたので、入力側はオムロンのＧ６Ｙリレーを使用しました。
出力側ですが、ここは１００Ｗ以上のパワーが通過しますので、業務アンプに使用されていた同軸リレーを使用しました。
電源ＯＦＦでスルーになるようにしていますが、最大通過電力は１０Ｗまでです。

パワーアンプ基板への入力ラインには１．５Ｄ程度のセミフレキケーブルを、出力側には３Ｄ程度のセミリジッドケーブルを使用しています。

クーリングファンはケースのサイズから、６０角のファンを２個使用しています。

実験の結果ですが、入力１Ｗで１２０Ｗのパワーを得る事が出来ました。（１２９０ＭＨｚ ＣＷ）

周波数：１２９０ＭＨｚ
入力：１Ｗ
電圧：１３．８Ｖ
ＶＧＧ：５Ｖ
出力：１２０Ｗ（ピーク）
電流：４０Ａ

４合成アンプでは電流が４０Ａも流れるので、やはり電圧がドロップしてしまいます。
電源線には５．５ＳＱを使用しておりますが、まだ細いかも知れません。
また、内部の配線材、電源用リレー、ヒューズなどが抵抗分となり電圧降下させている物と思われます。
この辺は改良の余地がありそうです。

結果的には１２０Ｗもの出力が得られて満足ですが、ＥＭＥアンプとするには１２０Ｗでは少ないので、さらに８合成、１０合成アンプと考えなければなりません。
もし、８合成アンプですと電流は８０Ａにもなると思われますので、電源対策は十分考えなければなりません。
また、合成アンプの欠点ですが、１個でもパワーモジュールが壊れると、アンプ合成のバランスが崩れて、すべてのパワーモジュールを破損する事になりかねません。
その為の対策も必要になりますが、１．２ＧＨｚ用のアイソレーターは大型で高価ですので、アマチュア的には使用が難しいと思います。
また、スプリアスについても考えなければなりませんので、問題は多数有りそうです。

回路図

★★　８合成アンプのレポートを頂きました　★★

パワーモジュールを８合成して、２００Ｗオーバーを達成出来たとの事です。
下記の写真のように、作りも素晴らしくよく出来ています。
頂きましたレポートを記載させていただきます。

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頂きましたモジュールと基板を使用し作成した１２００ＭＨｚ８合成アンプ、何とか形になりましたので結果報告です。

当初の計画 Tr（下記）からモジュールに変更し「大飯喰らい」ですが、合成したパワーは簡単に素直に出てきました。

＊この Tr MRF15090（MOTOROLA）は１．５ＧＨｚ電話用９０Ｗアンプで、調整で１２０Ｗ（Tr１ヶ）出ましたが調整が難しく、またデリケートで、トリミング中に「ご昇天」数個、欲張った追い込み厳禁の石で使い難く取り合えず変更。

写真１　工作部屋でテスト中の 8 枚 AMP、何と１Ｗドライブで２００Ｗ出力！！ ２Ｗでメーター右の針止めまで振り切れ。
電源は３３Ａ×２出力と４０Ａのスイッチング電源２台。
安全の為１３．２Ｖ（モジュール近辺）でテスト中。

写真２　２Ｗまでドライブを上げた所、ＰＯＷメーター振り切れ。２５０Ｗ以上は軽々出ている感覚です。
モジュールは２個１ユニットで７０Ｗ強の出力、「４倍で２８０Ｗ」近くは出ていると思われます。
このＰＯＷを通せるＡＴＴは有りませんので正確な値は計測不可。
４分配・４合成はそれぞれ違うタイプ（４分配＝セミリジット５０Ω分配、４合成＝同軸管で作成）ともに超うまく行きました。
合成・分配共にフレキケーブルカットや合成によるトリミング（位相合わせ）は一切しておりません（個々の調整基板のまま）。

写真３　２５ｃｍ×４０ｃｍ×６ｃｍ高のヒートシンク付きケース（ヒートシンク→頂いた物をＡＮＴ直下外箱に合わせ寸法カットし製作）
この大型ヒートシンクでもアイドル電流「何と３２Ａ」で熱くなります！！

ＰＯＷを入れるとフィンの強制空冷＆水冷でもかなりの発熱があり、WSJT ならば「うんとＰＯＷを絞らないと」無理かも。
SSB、CW ではフルＰＯＷでも問題ないと思います。（FULL で合計８０Ａ以上）
＊ＢＰＦは１０Ｗでは殆どロスが気になりませんが、このＰＯＷですと大きくロスを感じ、またかなり熱くなります。今回は使用を断念！！