アパマンハム「HFへの挑戦」~ノイズ対策:ノイズキャンセラーの自作(設計編)
2017.08.21
ループアンテナの設置後、7MHz帯のノイズ対策をしようと、雑音源を探しましたが、残念ながら特定ができませんでした。これが都市雑音の性格ではないでしょうか。

そこで、世の中で行われているノイズ対策を調べたところ、ノイズキャンセラーが浮上してきました。メインアンテナと相関がある比較的大きなレベルのノイズをノイズアンテナから受信すれば、バックグランドノイズを低減できる仕組みです。ポピュラーな製品を調べてみると、ANC_4とMFJ-1026が良く紹介されていました。製品マニュアルも公開されていましたので、回路図もありました。よくできた製品のようですので特徴をまとめました。ただ、海外製で、比較的高価な点が問題でしたので、自作に挑戦しました。

ANC_4の特徴:
・シンプルな操作で好感が持てる
・位相調整が周波数にかなり依存してしまう
・ノイズキャンセラー通過に伴うゲインロス6dBが発生してしまう
・ランプによる保護回路のロスがある
・0.5MHz~80MHz信号が扱える
・最大許容出力は、250Wである
・キャリア検出回路を内蔵し、リレーの遅延時間切り替えができる
・中波放送局対策のノッチ回路が用意されている
・比較的高価である

MFJ-1026の特徴:
・ロッドアンテナが付属しているが、環境によっては使用できない
・位相調整が周波数にかなり依存してしまう
・ランプによる保護回路のロスがある
・プリアンプを内蔵して、ゲインを調整できる
・1.8MHz~30MHzの信号を扱える
・最大許容出力は、100Wである
・PTT入力付のキャリア検出回路を内蔵し、リレーの遅延時間切り替えができる
・中波放送局対策のHPFを内蔵している
・比較的高価である

自作では、JA1DIさんの回路が見つかりました。シンプルな回路に好感が持てました。

以上より、FT-991Mとの組み合わせを想定した、次のようなターゲット仕様を決めました。
・ゲイン・位相・極性切替のみでシンプルな操作
・周波数に依存しにくい広範囲な移相範囲(±90°)、移相回路ゲインの変動が少ない移相回路
・ノイズアンプのゲインは、最大ゲイン・最少ゲインを設定できる
・プリアンプ機能を内蔵し、ゲイン調整ができる
・ランプを使わないロスが少ない保護回路
・1.8MHz~54MHz信号が扱える
・最大許容出力は、50Wである(切替リレーに依存)
・キャリア検出回路を内蔵し、FT-991のPTTに対応する入出力を備える
・放送局対策として、1.8MHz~54MHzのBPFを内蔵する
・できるだけ市販(安価)の部品で構成する
・コンパクトなサイズにできる

こだわった採用部品
・2 WAY-90°広帯域スプリッター(Mini-Circuits JSPQ-80、できればJSPQ-65)
・50Ω信号系に対応できる高gmかつゲイン調整が可能なDUAL-GATE GaAs MESFET(3SK206)
・保護回路に0.1A型PTC(3.5Ω typ.常温)と小接合容量(0.9pF typ.)ダイオード(1SS226)
・広範囲のキャリア検出が可能なログアンプ(AD8307)
・タカチ YM-150(W150xH40xD100)に地震対策ゲルシートの足(FT-991上に安定設置可能)

下記が全体の回路図になります。ノイズアンテナの入力部には、メインアンテナとの干渉を低減するため、コモンモードフィルターFL1を入れています。表面実装の部品を集めて、3個の内部モジュール化を行い、コンパクト化を図っています。近くに、中波、FM、地デジの放送局があるため、BPFを内蔵させました。

       HF帯 ノイズキャンセラー回路図(HF Noise Canceller Schematics)

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