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KENWOOD トランシーバ TS-440S PLLがロックしない不具合 復活作業メモ 　　　(2022年8月21日 JA1NKY 記)　

　　1993年4月から使用している HFトランシーバ (全バンド)　ＴＳ−４４０Ｓ。出力１００Ｗ機です。
　　使用頻度は極めて低い機器ですが、アマチュア無線局JA1NKYの主たる送受信機です。
　　カバーする周波数範囲の内、特に高周波側のＰＬＬが不安定であることに最近気がつきました。
　　今年は無線局の更新をしたばかり。これからも長期に使える様にメンテナンスをしました。
　　以下はその作業記録メモです。

　　< ＫEＮＷＯＯＤ　ＴＳ−４４０Ｓ　外観 >
　　　

　　　★ １９９３年から使用している ＨＦ帯 全バンド オールモード １００Ｗ送受信機。　

MEMO

1. 異常状態の発覚
　・家の屋根のペンキ塗装工事の時に屋根上のアンテナも点検。まだ使えそうなので撤去せずにそのまま使用することに。
　　滅多に電波を出さない状態のHF機(TS-440S)をこの機会に試用してみたところ、7MHzの交信中、PLLのロックが
　　外れてしまった。これはまずい！！。
　　急遽、TS-440Sのサービスマニュアルを読み、PLLの仕組みを学習して機器の点検と調整を試みた。

(主な異常内容)
　1) 22MHzへ周波数をアップする時、ＰＬＬロックが外れてしまう。
　2)22MHz以上の周波数では、すぐ下(10Hz)の周波数から、各群周波数の初めの xx.000MHz、xx.500kHzにアップするとPLLのロックが外れる。
　3) さらに周波数を上げると、群周波数の初めから 10kHz〜数100kHzの間でPLLがロックしない。高い周波数ほどロックしない周波数幅が大きい。
　4) 30MHzではロックしない。
　5) ぎりぎりでロックしているかの様な時(擬似ロック時)は、音声の中にブツブツ音があり、受信感度は極めて悪い。
　　 外部発信機(グリッドディップメータ)を信号源にして確認すると変調信号音がかすれ、Sメーターの触れも極端に小さくなる。

2. 不具合調査と修理の記録

・調査
　機器内部にヘテロダイン用の各周波数合成の為にPLLが5台装備されているが、そのうちのPLL1のロック不安定が直接の原因である。
　１） PLL1の過去の障害履歴
　　- 200/3/11、半田劣化モード(温度依存断線)症状のため、KenwoodにてVCO1を修理している。(15,750円+税5%)
　　　当時、バリキャップ: ITT310TE x 4 、 発振用トランジスタ:2SC2668(Y) x 4、抵抗 を交換した。
　　- 現在もVCO1自体は壊れてなく、適切な制御電圧範囲であれば正常に発振できる。
　2) 初めにUnLock表示のほか、スピーカの受信音の変化を聞いて、PLLロック状態の判定をしてみた。
　　　HF(30kHz〜30MHz)をカバーするため、主発信機であるVCO1は、4つの周波数レンジに分かれている。
　　　- VCO1a 正常 fosc=45,080,000〜52,549,990Hz (受信周波数 30,000〜 7,499,990Hz)
　　　- VCO1b 正常 fosc=52,550,000〜59,549,990Hz (受信周波数 7,500,000〜14,499,990Hz)
　　　- VCO1c 異常 fosc=59,550,000〜67,049,990Hz (受信周波数 15,000,000〜21,999,990Hz)
　　　　14.5MHz直後(上),19MHz以後 x.000とx.500MHz 異常
　　　- VCO1d 異常 fosc=67,050,000〜75,050,000Hz (受信周波数 22,000,000〜29,999,990Hz)
　　　　22MHz以上でx.000MHz,x.500kMzにアップするとPLLのロックが外れる。
　　　　周波数を上げると数10kHz〜数100kHzの間PLLがロックしない。高い周波数ほどロック幅が大きい。

・メンテ作業
　1) 3段ヘテロダインの主受信局部発信機は、500kHz毎の各群周波数の繰り返しで変化し、各群周波数は10Hzステップ刻みで作られる。
　　局発VCO1は、受信周波数を x.999,990→x.000.000Hz、 x.499,990→x.500.000Hzに変化するとき
　　ループ内にある周波数ミキサ(MIX1)の入力周波数（PLL2で作られる)39.05MHz→36.55MHzにジャンプ(PLLの分周数は+1増加)する仕組み。
　2) 受信周波数が21.99999MHz→22.000000MHzに変化するときは、VCO1cからVCO1dに切り替わりVCO1dの制御電圧は
　　最低→最高に変化する必要がある。(下記 グラフ参照)
　　しかしこの時、VCO1dの制御電圧は低→高に変化しないことが22MHzでロックしない直接の原因である。
　　なお、22.095Hzにロックしたときの制御電圧(Vvco1)は5.45Vであった。(正常の値)
　3) そこで、VCO1-PLLのループ内にある周波数ミキサ(MIX1)IC14(SN16913P)の出力波形に正常ロックを妨げる信号成分が
　　多区入っているためではないかと疑い、MIX1の2pinにある39MHzのスプリアス低減用VR2を変化させて、バイアス電圧を調整用してみた。
　　本来は、スペアナで測定しないといけない調整箇所だが、スペアナが無いので実験的に変更。
　　電圧は2.88Vでり、VR2で2.78〜3.4Vにしても大きな改善がなかったのでVR2を元に戻した。
　4) 次に、L21のコアを少し(角度20度くらい)左に回し、VCO1dの自励発振周波数を下げてみた。
　　すると、22MHzでPLLは周波数をpull-inするようになり、ロック時のVvco1は22.000Hzで5.30V、22.050で5.28Vであった
　　この処置で、28MHz位までの周波数で連続受信ができるようになって、14MHzでの交信も成功した。
　　しかし弊害が残り、29MHz以上ではまったくロックしない。
　　加えて、十分暖気運転した後はこの改善された状態になるが、室温まで冷やすと従来と類似のロックしない現象が残った。
　5) やはりMIX1の入力信号の改善が必要だ。
　　手持ちの測定器で調整できそうな部分を考察すると。。
　　　�@MIX2 IC12(SN16913P)への入力波(TP-7)、
　　　�AMIX1 IC14の入力波(TP-8)　の調整である。
　　そこで、受信周波数= 14.250MHZの時の TP-7、8の信号振幅電圧をオシロスコープでモニタして、
　　TP-7: T10,T11,T12を、TP-8: T13,T14,15 もコアを回転しながら、最大振幅に調整した。
　　各振幅に最も影響があったのは、T11であった。TP7の振幅は20%位増加した。

・PLL基板(T10〜T15の周辺の写真)
　　　
　　　★ 角形のシールドケース 右下から左に向かって T10〜T15)。　プローブはTP-7。右は周辺の回路図。

・RF基板(VCO1の部分の写真)
　　　 　
　　　★ 周波数で4分割されたVCO1。黄色のポッドがT21(VCO1dの発振コイル)　右の写真は反対方向から撮影したもの。

　　　 　　　★ ← 左は周辺の回路図。


・PLL基板 VCO1の発振周波数制御電圧確認ポイント: TP10(R138)
　　　
　　　★ TP10は R138のリード線。　


・波形写真 (オシロ 菊水COR5541(帯域40MHz)、表示スケール V: 20mv/div、H: 10ns/div)

<TP-7>

受信表示 14.000MHz	受信表示 14.250MHz	受信表示 14.499MHz
信号周波数: 30.675MHz	信号周波数: 30.425MHz	信号周波数: 30.175MHz

<TP-8>

調整前 14.000MHz	受信表示 14.000MHz	受信表示 14.250Hz
信号周波数: 30.675MHz (H:100ns)	信号周波数: 39.050MHz	信号周波数: 38.800MHz

・VCO1(a〜d)の発振制御電圧と受信周波数の関係
　　　
　　　★「VCO1」にある4つのVCOの制御特性(実測値)。
　　　　　許容ダイナミックレンジがおおよそ2V〜6Vの間になるようにT21〜T24のコアを調整。


3 結果
　　- 全バンド、問題なく送受信ができるようになりました。
　　- 合わせて最大送信出力電力を確認しました。 28MHz :50W, 他: 100W。


完成・復活です。
　　<全てが スムーズに機能するようになりました>


4、KENWOOD TS-440S 仕様概要

項目	仕様
型式	All Mode Quad Bander
周波数帯	Receive 0.1000 ~ 30.0000 MHz Transmit 1.8000 ~ 2.0000 MHz 3.5000 ~ 4.0000 MHz 7.0000 ~ 7.3000 MHz 10.1000 ~ 10.1500 MHz 14.0000 ~ 14.3500 MHz 18.0680 ~ 18.1680 MHz 21.0000 ~ 21.4500 MHz 24.8900 ~ 24.9900 MHz 28.0000 ~ 29.7000 MHz
IF	1st 45.050 MHz 2nd 8.830 MHz 3rd 455 kHz
電波形式	CW / FSK (RTTY) / LSB / USB / AM / FM
出力	SSB・CW 100W、AM 50W
ANT/インピーダンス	50Ω
電源電圧	12V〜16V (基準 13.8V)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(正価 208,000)円 （1986年当時)

5. TRIO TS-440S 資料　(下記を参照)
　　　・取扱い説明 (PDF)
　　　・サービスマニュアル（Service Manual) (PDF)

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