ＶＸＯのＱＲＨ対策

◆はじめに (2004/02/28)
トランシーバを自作する方にとってＶＸＯは馴染み深い回路ですが、通電後の時間経過と共に起るＱＲＨは避けがたく、逓倍段数の多いＶＨＦ機では気になるものです。ここではＱＲＨの少ないＶＸＯを目指し　

1. 消費電力
2. 温度補償

という観点から実験を進めました。

◆実験回路と測定装置

ＶＸＯ回路は実験用ボードに組み、ヒーターとして８Ω２０Ｗのホーロー抵抗を取り付けました。それを保温バッグ（缶ビールやジュースなどの保温用）にいれ、安定化電源から４〜１５Ｖの間を４段階に変化させ通電します。

周波数カウンタの八重洲ＹＣ−５００Ｊは、測定前に２時間以上通電し基準発振器を安定化しておきます。以前はいきなり電源を入れて測定していましたが、後で確認してみると１４ＭＨｚ台を測定している時に、カウンタ自身が通電後９０分で６０Ｈｚ程変動していることがわかったためです。同じシリーズの恒温槽型や温度補償型はもっと精度が良いのでしょうが、私が買った標準型の精度はここまでのようで、その分測定前にしっかり通電しておき、測定器を暖めておいてから計測を開始するようにしました。

◆回路の消費電力とQRH

回路にかける電圧を４段階に変え、周波数変動を測定します。測定時間は３０分、測定周波数は１４．６８０ＭＨｚ(バリコンの容量最大値）。

1. 4V*0.4mA=1.6mW
2. 7V*0.75mA=5.3mW
3. 10V*1mA=10mW
4. 15V*1.5mA=22.5mW

ＱＲＨは上のグラフのようになりました。保温バッグ内の温度変化は０．１度です。測定誤差を割り引いて考えても、回路の消費電力が数ｍＷ程度であれば安定したＶＸＯになりそうです。

◆温度補償を試みる

測定方法

1. 実験ボードを保温バッグに入れ、ヒーター（８Ω２０Ｗのホーロー抵抗に１２Ｖ×１．３Ａ＝１５．６Ｗ）で加熱。
2. 保温バッグ内の温度を３５度まで上げた後、ヒーターを切ってから自然冷却で温度が２５度まで下がる間の周波数変化を記録。
3. ＶＸＯ回路には安定化電源から４Ｖ、０．４ｍＡを供給。消費電力は１．６ｍＷ。
4. 測定周波数は１４．６８０ＭＨｚ(バリコンの容量最大値）。
5. Ｃ１、Ｃ２の温度補償セラミックコンデンサは３種類(0,-470,-750ppm／℃）を交換してデータをとる。
6. バリコンはエアーバリコンとポリバリコンの２種類を交換してデータをとる。

実験結果

保温バッグ内の温度を変えることによってＱＲＨが発生します。しかし温度補償コンデンサの種類を変えることによって、周波数変化率に差が出てきました。これは正の温度係数を持つ７Ｋコイルを、負の温度係数を持つセラミックコンデンサで補償しているということです。またポリバリの方がエアバリよりも周波数変化率が少ないということは、ポリバリはエアバリよりも負の温度係数を持っていると推察できます。

なお、今回の実験は、あくまでもサトー電気で購入した７Ｋボビンにウレタン線を４０回巻いたコイルに対して温度補償をしたものであり、コアの材質が異なれば違った特性になるでしょう。また、ＶＸＯのコイルにはダストコアはなるべく使うな、というのが安定したＶＸＯを作る上での鉄則ですが、温度補償をすれば特性の改善が可能であるということが今回の実験で判ってきました。また、周波数調整が終われば、ダストコアは接着剤やローソクなどで機械的に固定する事が必要です。

◆おまけ　(2004/3/21)

VXO発振ＴＲのＢーＥ間（Ｃ１）とＥ−ＧＮＤ間（Ｃ２）コンデンサの値を変えてみると発振出力が変化し、３０ＰＦ辺りで出力が一番大きくなりました。またエミッタに入れる抵抗の値も１．５ｋΩ辺りで最高出力が得られます。ＱＲＨを減らすため発振部の消費電力を出来るだけ押さえ、最大出力を得るためには回路定数をどう選んだらよいのか。今まで製作記事を参考に何気なく決めていた値も、それぞれに意味があるようです。ちなみにＣ１、Ｃ２はいずれも共立電子で買った-470ppm／℃のセラミックコンデンサ（青色）＠２０を使っています。