1200MHz・FMATV-TXを製作した時に使用した1200MHzパワ-アンプについて書きます。
1200MHz・FMATV-TXはマキ電機のユニットを使い製作しましたが、出力が30mWですので、 パワ-アンプを作り出力をアップする事にしました。
小電力用のパワ-アンプとしては1200MHzハンディ-機用のパワ-モジュ-ルが使えるのですが、 最近は入手も困難で、それに価格も高いので無銭家の私としては、なるべく安価に、それになるべく小型になるように 考えて製作しました。
アンプ部には900MHz帯用のジャンクモジュ-ル基板を使用しました。(富士通 FMC080802:小沢電気で入手) このモジュ-ル基板には5GHz帯まで使用できる GaAs FET が使われている物で、1200MHz帯では かなりの利得が望めそうです。
モジュ-ル基板はそのままでは使えませんので、一部のストリップラインとチップコンデンサを変更して使用します。
製作時間は、モジュ-ル基板の変更と基板の製作とハンダ付けを含めて約2時間で出来上がりました。
製作費用はすべてのパ-ツ込みで約2000円で作れると思います。
私が購入したパ-ツは(秋葉原にて):
| 品目 | 価格 | 備考 |
|---|---|---|
| FMC080802 基板 | 650円 | B タイプ |
| ICL7660 | 600円 | DIP タイプ |
| チップコン 各種 | 200円 | 約100個 |
| ケミコン、タンタル等 | 100円 | 約10個 |
| チップ抵抗 各種 | 100円 | 約100個 |
| 78L05 | 100円 | 5個 |
おおよそ以上です。以前に購入した物もありますが、現在でもこの位の価格で入手可能です。
パーツリスト
| 品名 | 品番 | 規格 | 数量 |
|---|---|---|---|
| PA基板 | FMC080802 | - | 1個 |
| DC-DCコンバータ | ICL7660 | - | 1個 |
| レギュレータ | 78L05 | - | 1個 |
| チップコン | 0.001μF | 25V | 8個 |
| チップコン | 100pF | 25V | 2個 |
| チップコン | 10pF | 25V | 1個 |
| チップタンタル(ケミコン) | 10μF | 16V | 4個 |
| チップ抵抗 | 1kΩ | 0.1W | 1個 |
| ギガトリマー | 2P | - | 1個 |
| セメント抵抗 | 0.2Ω | 3W | 1個 |
| LM350Tキット | 秋月電気 | - | 1セット |
| パワーモジュール用基板 | 秋月電気 | - | 1枚 |
製作方法
まずジャンクの PA 基板を改造します。ストリップラインの変更、チップコンの追加をします。
(詳しくは「マイクロ ウエーブ レポート No.3」の58ページ、時藤氏の記事を参照下さい)
秋月のパワ-モジュ-ル用基板を半分に切り離します。(小型化する必要のない方はそのままで使用)
PA 基板の足の位置が違うので、位置合わせをしながらランドを作ります。入力、出力部分はランドの幅を
3mm位にします。ATT が必要であれば、入力側にランドを作っておきましょう。その他の部分のランドも作ります。
ランド作りには彫刻刀の角型を使うと楽です。
PA 基板の足を5mm残して切ります。FMC080802 の足の配列は:
- 1:入力
- 2:+10V(1kΩの抵抗を入れる)
- 3:-5V
- 4:+10V
- 5:-5V
- 6:+10V
- 7:使用しない
- 8:出力
加工した基板に、PA 基板 → チップコンの順に小さい物からハンダ付けします。
PA 基板の 2, 3, 4, 5, 6 番とアース間、78L05 の 1, 3 番(入出力)とアース間、
ICL7660 の 5 番とアース間に 0.001μF のコンデンサーをハンダ付けします。
PA 基板の 1, 8 番入出力間に 100pF のコンデンサーをハンダ付けします。
+10V入力の2箇所のランドに 10μF のタンタルコンを、ICL7660 の 2, 4 番の足を反対側に曲げて
IC の上にタンタルコンを乗せてハンダ付けします。6, 7 番の足は必要が無いので切ります。
タンタルコンは極性が有るので注意して下さい(白マークが+です)。
PA 基板の 2 番間に 1kΩ の抵抗を付けます。78L05 の 2 番と ICL7660 の 3 番ピンをグランドに落とします。
ICL7660 の 1 番ピンは未使用ですが、IC を固定するためのランドを作ると良いでしょう。あとは各 IC とジャンパーを付け、
入出力に同軸ケーブルを付けます。
秋月の LM350T キットを作り、出力電圧を 10V に調整します。キットの出力 10V を先ほど製作したパワ-アンプの電源に、 セメント抵抗を中継して接続します。あとは各電源とア-スのラインを接続すれば完成です。
(+12V)--(7805)--(ICL7660・-5V)
--(PAのマイナス・バイアス)
(+12V)--(LM350T・+10V)--(スイッチ)
--(PAのプラス電源)
秋月の基板は片面基板なので、ア-スはしっかり取ってください。電源には安定した「10V, 2A」位の直流電源が必要です。
当初、三端子レギュレ-タ 7809(9V, 1A)を使用して実験したのですが、電流に余裕がなかったので動作が不安定でした。
LM350T を使用した電源キット(秋月電子、600円)は 3A まで使用出来ます。
+10V はドレイン電圧用で、ICL7660 と 78L05 はゲ-トバイアスの-5V 用です。
このモジュ-ルには GaAs FET を使用していますので、必ずゲ-トバイアス用の-5V を先に加えた後に、 ドレイン用の+10V を加えてください。これを守らないとモジュ-ルを一瞬で壊してしまいますのでご注意下さい。
FET を保護する為には、-5V 側は電源につないだままにして、送信時に+10V を加えると安全です。
回路上では、-5V 側に大きめのケミコンを抱かせ、+10V 側には 0.2Ω・3W のセメント抵抗を入れています。
秋月電子の基板は片面基板なのでア-スを十分に取り、裏面をケース(ヒートシンク)に密着させないと、 動作が不安定になりますので注意して下さい。本来は両面基板でスルーホールにすると良いので、 技術力のある方にはこちらをお勧めします。
放熱は厚手のアルミケースに入れたので、ヒートシンクを使わなくても大丈夫でした。約20分間の連続送信テストをしましたが、 安定して動作している様でした。
あまり正確なデータではないのですが、性能は以下のようになりました。
- 入力:30mW(1280MHz F9)
- 出力:約2W
- 電圧:10V 電流:約1A
- ゲートバイアス:-5V
- サイズ:3cm × 7cm(基板+モジュール)
- 利得:20dB以上
思ったよりも小型に出来て、ちょうど 100円ライター位の大きさになりました。これを使えば、たばこ箱サイズの パワ-アンプが出来るかも知れません。
このパワ-アンプは FM ATV-TX 以外にも C601 等の小電力ハンディ-機にも利用できると思います。
具体的な製作方法、パ-ツの入手、リスト等がご必要でしたらメールにてお問い合わせ下さい。多少でしたらパ-ツを用意できます。
続 編
1200MHz・FMATV送信機をマキ電機さんへ持ち込み、各種測定して頂きました。測定の結果は、出力 2W で 第一高調波が約-20dB でした。槙岡さんに相談した所、パワーモジュールの入力側にトリマーでスタブを設け、 出力リレーの所にトリマーをフィルターの代わりにして高調波を抑えました。
トリマーを使ってのフィルター(LC)は大変なので、バンドパスフィルターを使った方が良いでしょう。調整した結果は、 出力は 1.7W になり、高調波は-40dB 以下にする事ができました。
参考文献:マイクロウエ-ブ レポ-ト Vol.2, 3
*小沢電気、マキ電機は廃業しております。