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◆Qメーターの製作◆


(2011年2月)


真空管用のIFTを試作していると、コイルのQが如何ほどになっているかを知りたくなってくる。
色々調べてみると、直列共振回路を使って測定する方法が見つかった。学校の授業でも良く使われているようだ。
その中でも、直接参考にさせていただいたので、JH1FCZ大久保さんの資料だ。
回路自体は色々なものがあるようだが、大久保さんの回路は入力を1/100して、Q=100のときに入力電圧同じになるようにしたところが、すばらしいアイディアだ。

自分が使用するに当たっては、TG+スペアナを利用することを前提として、直読できるようにした。もっとも、dB表示となるため、真値にするために電卓で計算するので、いまいちですが。


blog"pockyの木工ライフ"に真空管用IFTについて記載があります。 (pockyの木工ライフ)
【回路図】2011/2/6

回路はほぼオリジナルと同じだ。スペアナ入力側のSWはノーマライズを掛けて、スペアナの値からQを直読するための校正時に使用する。(入力電圧を読む)
Qは入力電圧が何倍になったかで表される。従って、ノーマライズ後に40dB(100倍)あれば、Q=100となる。
VCと並んで100pFの切り替えは、Cメーターで正確な(一応だが)100pFと切り替えることで、インダクタンスの測定などに用いる。



【ケースつくり】2011/1/23

適当なケースが無かったので、ダイソーのアクリル板を切って作ることにした。接着にアクリルボンドが無かったので、2液製のエポキシ接着剤を使用したが、見事に失敗した。うまくつかない。 ストレスをかけるとポリポリと剥がれてしまう。とりあえず、粘度のある、接着剤で固定した。やっぱり、アクリルボンドが必要だ。



【外観ができた】2011/1/23

とりあえず、部品を取り付けて外観ができた。



【内部の様子】2011/2/6

ケースも作ったので、とりあえずうまくレイアウトできていると思う。



【測定中の様子】2011/2/6

TGとハイインピーダンスプローブを接続して、測定する。



【測定中の様子】2011/2/6

VCはCメータで校正してある。ポリバリコンの安定度(機械的強度)、Qも気になるところだ。検証が必要かもしれない。



【内部の様子】2011/2/6

シンプルな内部だ。配線は直列共振回路を意識して、ループができないようにしている。取り扱う周波数はせいぜい数十MHzなので、配線長よりもループを意識した。



【測定画像】2011/2/6

バーアンテナを455KHzの同調させて、Qを測定してみた。
下から3段目はdispラインで、この線を基準にノーマライズをかけている。従って、マーカーの読み値がQになる。



【測定画像】2011/2/6

バーアンテナを測定。スパンを広げて見た。左側は、0Hz。右側のノイズのように見えるのはNHK第1の放送波だ。



【回路についての考察】2011/2/6

  • R1についての回路への影響を考える

    直列共振回路にR1が入るために、回路のQが低下してしまう。その影響度を考察してみた。

    Qは、
    Q=ωL/r
    rはこの場合R1とLが持っている直流抵抗や損失を表している。Q=100のときの、rを計算してみると
    例1 455KHz、1mHの場合、r=259Ω
    例2 1MHz、330uHの場合、r=207Ω
    例3 10MHz、10uHの場合、r=63Ω

    例1、2の場合であればR1=0.5Ωであれば、誤差を与える量が小さいことが想定される。
    例3ぐらいになると、R1が1%相当に当たるのでそろそろ影響を与え始める。

  • 実際に影響を測定してみた。
    例A バーアンテナ R1=0.5のとき、Q=40.9dB(Q=110.9)、R1=1.6のとき、Q=39.0dB(Q=89.1)
    例B 1mHチョークコイル(緑) R1=0.5のとき、Q=36.9dB(Q=70)、R1=1.6のとき、Q=36.2dB(Q=64.6)
    例C 1mHチョークコイル(黒) R1=0.5のとき、Q=32.8dB、R1=1.6のとき、Q=32.5dB
    例D IFT自作(10K) R1=0.5のとき、Q=36.5dB、R1=1.6のとき、Q=35.6dB
  • Qが100を超える測定を行うようになると、R1の影響が無視し辛くなる。 本格的なQメータで採用しているような補助コイルを使用した方法が必要になる。以下の参考文献を参考にしてほしい。




    【参考にしたウェブサイトならびに文献】2011/2/6

  • 「Q (Quality facotr):共振回路の良さ」大阪電気通信大学松浦研究室
  • 「CirQ004号」JH1FCZ大久保さん
  • 「共振回路のQ.その意味と活用」JA5FP
  • Qメーター構成品の試作ゲルマラジオの試作工房