AM変調 高調波の影響
ちょっとだけ、確認してみた。
前回の記事のこの波形。

LM317のA級アンプで変調を掛けているが、変調波が上下対象になっていない。この原因を確認してみた。
結果の波形は、これ。

かなり綺麗な波形になった。RFアンプは前回と同じ、シングル(2N7000の3パラ)のE級アンプ。
原因はこれ。

RFの信号、7MHzの波形を拡大して見てみた。気づいていたが、波形が歪んでいる。スペアナで見れば、第2高調波がいっぱい出ているはずだ。
こいつに、1段のローパスフィルターを追加した。これを入れると、RF波形はオシロで見ている限り綺麗に見える。(下の写真のプローブ付近にあるのが追加したフィルター)
変調波が上下対象にならない理由は、(想像だが)変調を掛けた時の直流分に偏りができるため、上下のバランスが崩れるのではないかと思う。(言葉では上手く説明できないが)
これは、0-5Vの方形波をCカットしてオシロで観測すると、直流点がズレて、マイナス側にオフセットしてくる事象に似ている。
-・・・-
ところで、このAFアンプに使用しているLM317。ADJ端子にオーディオ信号を入れてやると、0Vから入力電圧近くまでスイングできる。下限は2V程度ではないかと思うがそうではない。上手く、0Vまで振ることができる。ICに負荷がかかっているかもしれないが、今のところ壊れてはいない。
A級アンプは、無信号時にアンプ自体の消費電力が最大となり、熱くなる。ここでの実験では100%近くの変調時はホンノリ熱くなるが、無変調時は結構熱い。(小型の放熱器付き)
あと、このICで100%近くの変調波を得るためには、LM317に供給する電源電圧の1/2(無変調時)をRFアンプに印加する必要がある。そうしないと、100%になる前に上側か下側のどちらかが潰れてしまう。無変調時に真ん中にセットしておくと、上下同時にクリップし始める。
今回のデータは、RF出力は0.6W(無変調時)。0.9W(100%変調時) LM317の電源電圧は12.0V
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コメント
綺麗になりましたね。
そもそもの波形の非対称の原因ですが、押す方はインダクタンスの定電流源なのに対して引く方が低抵抗のFETなのでローパスへ供給される電流が非対称になるからだと思います。
スイッチング電源とかRF電源だとフィルタリングしてしまうので効率を落とすものでなければ問題にならなかったのでしょう
投稿: 部品屋さんHi | 2016/06/08 21:36
AM変調の高周波のファイナルはC級とかを使うので、歪が大きくなります。
上下は対称ではありません。
当然中央のゼロ点はずれます。
キレイに変調がかかっていると思います。
そもそも、無線の教科書の表現が間違っていると思います。
私のオシロでは上下非対称しか解りませんでしたが、LTspiceで波形を見たところ納得しました。
投稿: JE1UCI/冨川 | 2016/06/08 21:55
冨川さん、こんばんは。
大昔、50MHz帯の2SC32 , 2SC502の2ステージ送信機を作って、AM変調を掛けたのですが、見事にマイナス変調でした。大きな声を入れると、パワーメータがガックリ下がるそんな送信機で1,2局とQSOできました。
その時以来、AM変調をやってみたかったのですが、実際やってみると奥が深いです。
>そもそも、無線の教科書の表現が間違っていると思います。
これも実際にやってみないとわからないですね。全てが新鮮で面白いです。
もう少しRF電力を大きくして、スイッチング電源ICを使った変調器かPWMの変調器も試して見たいと思ってます。
マイクアンプもどのくらいの物が必要か、やることがいっぱいあります。制限増幅器、ローパスフィルターなど凝り過ぎると、放送局並の装置になりそうですhi
E級アンプは電源電圧を振ることで出力が上手く変化するので、AM変調とは相性がいいみたいです。
投稿: JK1LSE/本田 | 2016/06/08 22:39
部品屋さんHiさん(ややこしい)、こんばんは。
RF信号の非対称はご指摘のように、シングルのE級アンプそのものの特性ですね。
簡単なローパス1段でオシロで見る限りは、綺麗な電圧波形になります。今回はまだ見ていませんが、スペアナで見ると、技術基準レベルの高調波抑圧は、まだまだ不足しているレベルだと思います。
変調波が高調波の影響で歪んで見えていたとすると、(技術基準は置いといて)フィルター無しでも綺麗に変調波かかっていたことになります。
冨川さんの指摘の通り、実際に対象型波形にするのは難しいですね。
投稿: JK1LSE/本田 | 2016/06/08 23:06