FETでの高周波アンプについて

質問

三菱のFETでRD06HVF1、RD16HHF1を使用して高周波アンプを作りました。目標は1Mhz～2Mhz程度の周波数での増幅ですが、別冊ＣＱham radioのNO4に掲載の記事を元にして、出力部分のトロイダルコアを変更して（巻き数やコア等）色々と実験しましたがどのコアを使用しても１～５Mhzまでは出力が1.8Wまでしか出ません。コアの巻き数によっては少しずつ出力が増えて、30Mhzぐらいでは5W程度は出力します。
入力は3dBのアッテネータ後で200mWぐらいはあります。
どういった原因があるでしょうか？
初心者なので宜しくお願いします。

回答No.5

noname#103588

回路図拝見しました。
入力がＬＣ直列共振回路になってしまうのでＮＧそうです。

Ｌ１はとって、３ｄＢアッテネータにはＣ１でのみ接続するか、
Ｌ１を、抵抗　10　～　200 Ωに交換すると改善すると思います。

http://sky.geocities.jp/j01acw/allbander/18ssbj.html

この回路はＮＦＢがかかってよさげな例に見えます。

参考URL：

http://sky.geocities.jp/j01acw/allbander/18ssbj.html

補足

お世話になります。

L1と取って、抵抗を２０・１００・２００Ωと変えてみましたが、出力にはほとんど変化がありませんでした。

回答No.4

kbtkny

>出力インピーダンスを低くとの事ですが、どういった方法が
>ありますでしょうか。

私が設計したことがあるのは、2GHzあたりのアンプですので、ちょっと
雰囲気は違うかもしれませんが、参考までに説明ます。

まず最初に出力に必要なインピーダンスを計算で決定します。
例えば、5W必要とした場合、
　供給電圧 : 12V-（L3の電圧降下+もろもろ）で10Vと考え、
　(10Vx10V)/(2xImp.)=5W
を計算して、Imp.=10Ωとなります。
次に、負荷回路が10Ωになるように、素子の定数を決定します。
スミスチャートと言うものを使って作業すると簡単なのですが、
コイル、インダクタ、抵抗の並列、直列を何がしかの方法で計算すれば
OKです。

OUTに何Ωが繋がるか分かりませんが、OUT-Filter-L2-C2と
インピーダンス変換され、1～2MHｚで、10Ωになれば良いという事
です。リアクタンス分（R+jXのX分）は、Oにします。

その他、気付いた事を書いておきますと、

L3は、電源部に高周波が流れない為のチョークコイルですので、増幅
したい周波数で10Ωに対して十分大きな値にするか、これも含めて
インピーダンス変換に使うかは、設計者の考えどころです。

T type Filter には、50pFというコンデンサが入っていますが、
これは、1-2MHｚに対して低すぎる値なので、高調波をカットする
為に入れられているローパスフィルターなんでしょうね。
そうすれば、インピーダンス変換とは関係ないです。

そうなると、FT50というものがインピーダンス変換のほとんど
を受け持っています。これが、1-2MHｚに対してうまく働いていない
と言う事なんだと考えられます。

もし、ネットワークアナライザが使える環境であれば、負荷
インピーダンスを測定して、すぐに解決できるのですが。。。。

以上、参考まで

補足

アドバイスありがとうございます。

ネットワークアナライザの使える環境はありません。残念です。

とりあえずの目標として1.2Mhz程度を考えているのですが、スミスチャートでのＬＣ回路のスキルがないので広帯域トランスでと思いまして。

やはりFT50のコイルが問題なのでしょうか？

回答No.3

noname#103588

＞この記事ではＦＥＴの入力側にコイルとして12回巻きの空芯を使用していますが、この辺りを変更したほうが良いのでしょうか？

その直感はあたっているかもしれません。
空心コイルはＱが高く以上発振の原因になりえます。
今のようにＦＢ２２５のようなフェライトビーズが無かった時代は
パラスチックサンプレッサ（ＰＳ）と言って、１００Ω程度の抵抗に
コイルを巻いてＱを下がる方法が使われました。

それからラジオか受信機で、電波がひずんでいないかモニタしてみてください。

回路図以外には、配線実装の問題もありえます。
基板はベタグランドにしてアース面を広く取って、各部品が結合しにくい配置配線を工夫されてください。

hide55hideさんは、自力で解決する力があると思います。

回答No.2

kbtkny

30MHzで十分な出力が得られている事から考えて、FETの性能や
取り付け方法に関しては問題ないと考えられます。
Gainも十分あるようです。

考えられる原因は以下の二つです。
(1)入力の整合が取られていない→Gainが足りない
(2)出力インピーダンスが高い→Powerが出ない

確認する方法としては、入力レベルを変化させてみて、入力レベルが
不足するようなら(1)、入力レベルを変化させる途中で、出力が飽和
するようなら(2)が原因です。

確認してみてください。

補足

アドバイスありがとうございます。

入力レベルを変化させてみましたがどれも同じような出力なので飽和しているみたいです。

(２)の出力インピーダンスが高いという事なので出力側のフェライトコアの伝送線路トランスを1:1、1:4、1:9、4:1と変えてみましたが、当然4:1は出力が下がり、それ以外は相変わらず1.8W程度の出力です。

電力側のＲＦＣを#61から#43に変更して巻き数を増やすと多少の出力が上がりました。

出力インピーダンスを低くとの事ですが、どういった方法がありますでしょうか。

宜しくアドバイスください。

回答No.1

noname#103588

トロイダルコアはどのような透磁率のものをお使いですか？
http://jr6bij.hiyoko3.com/java_calc/trcoil.php

周波数が中波くらいであれば、１００円中波ラジオの
フェライトコアも実験してみるといいかも。

使用しているデバイスがFETということなので、入力インピーダンスが高そうです。FET入力端子（ゲート）側のインピーダンスが高くなるようにトランス巻き数をFET側が多くなるようにすると効率がいいかもしれません。
TR入力の場合はローインピーダンスですが、FET入力はハイインピーダンスなのが、今までの紹介回路と違う点と思います。

参考URL：

http://jr6bij.hiyoko3.com/java_calc/trcoil.php

補足

回答ありがとうございます。
別冊ＣＱham radioではフェライトコアのFT-50、#61で13回巻きでした。この記事は５０Mhz用です。同じものでも1.8Wどまりで、巻き数を増やしたり、FT-50、#43やFT-82の#61などでも試しましたがどれも同じ程度の出力です。
トロイダルコアはT-106の#2で31回巻きで試しましたが、同じような結果です。

RD06HVF1、RD16HHF1のデータシートではInput powerで50Ωと表示がありますが。

この記事ではＦＥＴの入力側にコイルとして12回巻きの空芯を使用していますが、この辺りを変更したほうが良いのでしょうか？