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Radio Restoration Projects

Sideband Engineers Model 33 (SBE SB-33)
Bilateral HF SSB Transceiver

SBE Model 33 (SB-33)


トランジスタがやってきた


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    世界初のトランジスタ式アマチュア無線機 (*1)   がラボにやってきました。 トランジスタ式、といっても、ファイナルとドライバは真空管を使用しています。 HFのトランシーバがファイナルを含めオールトランジスタ化されるのはもう少し先のことでした。

    なんと元箱に入ったままのSB-33は実に良好な状態を保っており、すぐに動作しはじめ、 はるかアリゾナ州ツーソンからの信号を受信しだしました。 送信機能はチェックしていませんが、すくなくともファイナルのヒータは点火しています。 ボリューム コントロールにはスクラッチはありませんが、チューニング ダイヤルにスクラッチがあるようです。 たぶんバリコンのシャフト部の接触不良でしょう。 総じて非常にていねいに、大切に使われていた無線機のようです。 このリグの当初のオーナーのものと思われる名前とコールサインのテープライターが誇らしげです。

    程度は非常に良好なので、簡単なメインテナンスだけで済むでしょう。 これでモービル運用したら楽しいな、と思ったのですが・・・・40メーターバンドのダイヤルは7.150MHzから7.350MHzまでをカバー。 あれれ、これで日本では改造しない限り使えませんね。

    SB-33は、1960年代の流行のパステル カラーとシルバーのパネルがポップなルックスになっています。 各部をリファインされ、意匠的にも無線機らしさを増した SB-34 との比較も楽しみです。

(*1) もちろんSB-33以前にも全トランジスタ式のアマチュア無線機はありましたが、 受信部がすべてソリッドステート化されていて、性能的に実用になり、量産され、 かつ商業的に成功を修めたモデルという基準から見るとSB-33が世界初となります。


SBE SB-33

    正式名 SideBand Engineers Model 33、通称 SBE SB-33 は1963年発売のアマチュア無線用トランシーバです。 80/40/20/15メーターバンドをカバーするコンパクトなSSB専用機で、送信機出力部を除きすべてトランジスタ化されています。 115Vで動作する電源回路を内蔵しており、アンテナとマイクロホンをつなげばすぐに運用することができます。 モービル運用を主眼に置いているようですが、カーバッテリーで運用するためには純正オプションのインバータを用意する必要がありました。 終段入力は音声信号のピークにおいて135Wを謳っています。

    SB-33は電源および受信回路をフルソリッドステート化しただけではありません。 回路の最大の特徴はそのバイラテラル構成にあります。 これは送信時と受信時とで同一回路を信号が反対向きに流れる構成を意味しています。 バイラテラル構成を採用したことにより、フィルタやリング・モジュレータをはじめ多くの回路ブロックが送受信共用になっています。 これにより部品点数を大幅に削減でき、軽量・コンパクト・低価格を実現しています。

    SB-33のもうひとつのセールスポイントは、コリンズ製メカニカル フィルタを採用していることにあります。 バイラテラル構成により、メカニカル フィルタは受信時のみでなく送信時にも使用されます。

    SB-33の生産はSBE発祥の地、カリフォルニア州のRancho Santa Feで始まりました。 その後SBEはSouth SanFranciscoに移転しています。 この個体にはリアパネルと元箱のどちらにも"Series SF-1"との表記があります。 これはサウスサンフランシスコ移転後のモデルを意味しているようです。 移転前のモデルには4桁の数字からなるシリアル番号が付けられ、移転後は6桁になっているとのこと。 ラボの個体のシリアルはSF-1 122681です。

    他の多くの無線機と同じく、SB-33にも生産ロットによっていくつかのバリエーションがあるようです。 上にある雑誌広告ではダイヤル盤の数字の書体とSBEのロゴが異なっていますし、 スピーカ グリルだけが着色プラスチックで他のつまみが黒色のものもあるようです。 また外装ケースのカラーもグレーのものとブルーのものがあるようです。

    モービル運用にも使えるコンパクトさに主眼をおいたため、SB-33のトランシーバとしての機能はたいへんベーシックなものです。 が、ほとんど同時代のトリオ9R-59よりも小さく軽い筐体の中に電源装置を含む完全なSSB送受信機が入っており、 実用性十分な感度、選択度、安定度そしてパワーを発揮するのですから、 このFaust Gonset氏の作品がアマチュア無線の技術史におけるエポックメーカーだったことに間違いはありません。

Lafayette HE-30
(Trio 9R-59)
SBE SB-33
Height 7 in. 5.5 in.
Width 15 in. 11.75 in.
Depth 10 in. 10.25 in.
Weight 21 lbs 15 lbs

Controls

    SB-33のフロントパネルをみてみましょう。 RITもノイズブランカもSメータすらなく、装備は実に質素です。

POWER/VOLUME スイッチつきポテンショメータで、受信音量を調整します。 反時計いっぱいで電源が切れます。
VFO 受信/送信周波数を調整します。 内部では小型の3連バリコンが回されます。
LSB/USB/TUNE LSB/USBを切り替えます。TUNEポジションにすると連続キャリア送信状態になり、この状態でファイナルのチューニングを取ります。ロータリー スイッチがパネル裏に取り付けられています。
MIC GAIN 送信時のマイクロホンゲインを調整します。
BAND SELECTOR 15/20/40/80メーターバンドを切り替え、またプリセレクタチューニングを行います。
MIC マイクロホンジャックです。
PA LOAD パワーアンプのロード調整です。長いネジ式シャフトを介して、シャーシ下面に配置されたトリマ キャパシタを調整します。つまみは8回転ほど廻り、反時計方向に回すとつまみ自体がわずかに手前に出てきます。
PA TUNE パワーアンプのタンク調整です。シャーシ下面に配置されたバリコンを回します。
METER OUTPUT/PL.MA.x100 メータの機能切替です。 OUTPUTポジションではRF出力を測定し、PL.MA.x100ポジションでは出力管のプレート電流を測定します。

Observation

    本機の外装ケースは厚手のスチール板を筒状に鈑金加工された一体物で、 底面のセルフタッピング スクリュー4本を緩めるだけで中身を引き出せます。 フロントパネルとリヤパネルはシャーシに取り付いたままで、作業はやりやすそう。 この基本構造はSB-34も変わりませんが、SB-33では熱シールドが目的と思われる上等な作りの天板がついています。 密閉度の高いケースのためもあり内部も非常にきれいですが、その作りもたいへん丁寧なことに驚かされます。 リヤパネルの表示から、実際の製造はWebster Mfg.社で行われていたことがわかります。

    SB-33は4つの主要なアマチュアバンドをカバー。 VFOの可変幅は200kHzで、すべてのバンドに共通です。

80m 3.800 - 4.000 MHz
40m 7.150 - 7.350 MHz
20m 14.200 - 14.400 MHz
15m 21.250 - 21.450 MHz

    ダイヤルの減速メカニズムは至極簡単。 バリコンシャフトに直接取り付けられた白色プラスチック製ダイヤル盤の外周を、チューニング ノブのシャフトが回します。 減速比はSSB機としてはちょっと早めですが、軽く、バックラッシュもなく、快適な操作感です。 クリスタル キャリブレータはオプションで用意されていましたが、フロントパネルからダイヤルを較正する仕組みはありません。
SB-33 VFO Reduction

   


    部品実装のコンセプトは、まさに真空管からトランジスタへの変革期を見ているようです。 シャーシ上面には小さなプリント基板が一枚だけ使用されていますが、 それ以外のほとんどの部品はトランジスタを含めて真空管受信機と同様にシャーシに直接取り付けられ、 シャーシ下面で空中配線されています。 全てのトランジスタはソケットを使って取り付けられています。 使われているコイル類はミニアチュア真空管世代のサイズで、 トランジスタの小ささと見比べるとずいぶん大きく見えます。

    Rancho Santa Feでの初期型ではプリント基板は一切なく、回路もさらにシンプルだったようです。 ひとつだけソケットに対してずいぶん小さいトランジスタがありますが、これはVFOオシレータ用の2N706。 交換されたものではないかと思いましたが、そうではなく、初期ロットからすべてのモデルがこの小さなパッケージのトランジスタを使っているとの由。 右上の、プリント基板とバリコンの間に見えているのが送受信切替リレーです。後継機SB-34ではリレーは廃止され、電子式送受信切替になっています。 左上のオレンジ色に見えるのがコリンズ・メカニカル フィルタです。
SB-33 Chassis Overview
   
    中央のバンド切替兼プリセレクタチューニングつまみは、 バンドに応じてロータリー スイッチと3本のコイルスラグ位置を切り替え、また無段階にバリコンを回します。 ジニーバ・メカニズムを応用したこの構造は、後のSB-34にもリファインされて受けつがれています。

    使用されているバリコンはAMラジオ用のようにも思える大き目のものです。 案外当時の汎用品なのかもしれません。
SB-33 Preselector Tuning Cap
   
    ジニーバ・メカニズムは実際に見ると一目瞭然なのですが、言葉で動作を説明するのはちょっと難しいです。 ムービーを用意してみました。 小さくて見えにくいかなあ?
SB-33 Geneva Mechanism
   
    内部には2つのランプがあります。 1本はダイヤル盤を内側から照らしますが、 メータの後ろにあるランプの目的は不明です。 なにしろメータ ボディは黒色プラスチック製なので、いくら後ろから照らしてもメータは明るくはならないのですから。 メータは日本製です。

    実はRancho Santa Feで生産された初期ロット品ではメータは日本製ではなく、 メータボディに穴が開いていて背後のランプでメータ盤が照明されていたとのこと。

    送信出力部はコの字型に曲げられたアルミニウム板に囲われた中に収められており、 真空管は横置き(写真の右上部にちょっとだけ見えています)。 出力管はソケットで支えられているのみで、車載した場合など振動で脱落してしまうのではないかと不安です。 実際にはケースにぶつかるのでソケットから抜け落ちることはないようですが。
SB-33 Interior View
   

Devices Used

    SB-33で使用されている真空管と半導体を表に示します。 ファイナルは27GB5 水平掃引出力用ビーム出力管が2本パラレルに配置されています。

DESIGNATION TYPE FUNCTION Tx/Rx LOCATION ACTUALLY USED
Q1 2N1305 Audio Driver Rx Audio Board ---
Q2 2N301 Class A Audio Power Amplifier Rx Rear Panel 2N2869
Q3 2N2672 HF Oscillator Tx/Rx OSC Board ---
Q4 2N1305 Microphone Amplifier Tx Audio Board GE Black Can
Q5 2N1305 Audio Pre Amplifier Rx Audio Board ---
Q6 2N2672 456kHz IF Amplifier Tx Chassis ---
Q7 2N2672 456kHz IF Amplifier Rx Chassis ---
Q8 2N2672 VFO Mixer Tx Chassis ---
Q9 2N2672 VFO Mixer Rx Chassis ---
Q10 2N2672 HF Mixer Tx Chassis ---
Q11 2N2495 HF Mixer Rx RF Board ---
Q12 2N2672 RF Amplifier Rx RF baord ---
Q13 N/A (not used) --- N/A N/A
Q14 2N1305 456kHz Oscillator Tx/Rx Chassis GE Black Can
Q15 N/A (not used) --- N/A N/A
Q16 2N2672 Doubller/Tripler Tx/Rx Chassis ---
Q17 2N2672 VFO Buffer Tx/Rx RF Board ---
Q18 2N706 VFO  Oscillator Tx/Rx Chassis ---
Q19 2N1304 AGC Amplifier Rx Audio Board RCA
Q20 2N301 Voltage Regulator Tx/Rx Rear Panel 2N2869
V1 12DQ7 Transmitter Driver Tx Tx Amplifier Raytheon
V2 27GB5 (PL500) Transmitter Power Amplifier Tx Tx Amplifier Raytheon
V3 27GB5 (PL500) Transmitter Power Amplifier Tx Tx Amplifier Raytheon
PL TL47 x 2 Pilot Lamp Tx/Rx --- ----

    使用されているトランジスタの概要と代替品は下表のようになっています。 なにしろ初期のトランジスタで、全てゲルマニウム・トランジスタが使われています。

TYPE SPEC SUBSTITUTE REMARKS/PRICE
2N1304 Germanium NPN
25V 0.3A 0.15W 10MHz
2N635A, 2N636A, 2N1306, GE-5, SK3011, SQ7 $1.25
2N1305 Germanium PNP
0V 0.3A 0.15W 5MHz
2N440, 2N440A, 2N1307, 2N1349, 2N1351, GE-1, 30V-HG $1.40
2N2495 Germanium PNP
40V 10mA TO-12
2N2654  
2N2672 Germanium PNP
TO-5 hfe=40
GE-9, J6 $1.99
2N2869 Germanium PNP
50V 10A TO-3
2N301,GE-3,  SK3009  

    使用されているキャパシタの多くはセラミックとシルバード マイカですが、電解キャパシタも各部にあります。 ラボのSB-34 1号機では実際にオーディオ段のキャパシタ容量抜けがありました。 本機では今のところ顕著な異常は見られていません。

テスト ドライブ

    トランジスタ機ですので、ボリューム調整兼用電源スイッチつまみを回すとすぐに動作を開始します。 電源投入の瞬間には、内蔵電源トランスが一瞬ブウンと唸り、パワーアンプ管27GB5のうち一本のヒータがぱっと眩く輝きます。 真空管のスペアは買っておいたほうが良さそう。

    受信感度は良好。 目黒MSG-2161の出力を最低の-9dbμにしても各バンドとも信号がはっきり確認できます。

( MSG-2161は実は出力信号の純度が良くなく、AMラジオなら全く気がつかないのですが、 SSB受信機の場合だと単一トーンであるべき受信音がビョ〜ンといった感じの音になってしまいます。)

    音質はお世辞にもいいとは言えません。 小型の内蔵スピーカということもありますが、長時間の使用では疲れてしまうと思いますし、 どうみてもラグチュー向きではありません。 逆に周囲がうるさいモービル運用の場合は高い明瞭度が得られ望ましいと思われます。 AGCの効きは悪く、強力な信号が入ってくるとあわててボリュームを絞る必要があります。 ただし音量は十分で、故障しているふうではありません。

    周波数安定性はSSBトランシーバとして十分に実用になりますが、 完全に安定しきっているわけではなく、温度変動によるドリフトがあります。 連続受信の状態でもゆっくりドリフトしてしまいますから、実際に送信させてファイナルが熱を発生しだすと、 その影響は容易に想像がつきます。 ショートQSOなら問題ないでしょうが、ラグチューやラウンドテーブル、 またはネットに参加するときなどは問題となるでしょう。 このトランシーバにはRITがないのも不利な点です。

    SSB機ですので信号がない時もサーッといったノイズが残っています。 アンテナをつながない状態で各バンドでバンドセレクタ兼プリセレクタを調整すると、 同調した時に当然ホワイトノイズは大きくなりますが、同調をはずしてもノイズは結構残っています。

    このテストをしていて、20mバンドつまり14MHz帯だけ他と挙動が違っていることに気がつきました。 20mバンドでは、プリセレクタの可動範囲内にホワイトノイズのピークがとれず、ノイズレベルは他よりも一段と大きくなっています。 さらに、ノイズは接触不良のような不安定な音です。 しかしシグナル ジェネレータの信号レベルはプリセレクタの調整位置で変化しますし、 感度も他のバンドとそう大きくは変わりません。 つまり、20mバンドだけ受信機由来のバックグラウンドノイズが大きいのです。 さらに、このバックグラウンド ノイズのレベルはVFOのダイヤル位置でかなり違いがあることにも気づきました。 この機械を使い始めた時にはこのノイズレベルの不安定さをバリコンの接触不良だろうと思い込んでしまっていたようです。 さて、原因はどこかな?

送信テスト

    パワーメータとダミーロードを引っ張り出し、送信テストを試みることにしました。 SB-34などではパワーが出ないというトラブルがずいぶんあるようだし、 そもそもカタログスペックは信用せずにテストをはじめます。

    SB-33のアンテナ端子は単なるRCAジャックで、ここから本当にパワーが出るのかしら、と不安になります。 TUNEポジションに切り替える瞬間にはスピーカから大きなポップノイズが出るので最初はびっくりしました。

    TUNEポジションで連続キャリア出力にした場合の、各バンドでのパワーメータの読み値は表のようでした。 とりあえず送信はできているようです。 たぶんパワーはこの程度が正常なのだと思います。

    フロントパネルのメータの読みを信じるなら、TUNE送信時のプレート電流は300mA。 一方、メータをOUTPUTにしたときのメーター指示値は表に示すとおりで、 バンドごとにメータ感度が異なり、 出力の絶対値を知るには不適切です。あくまでもチューニングのための参考にすべきでしょう。


送信周波数 平均電力 メータ読み
(OUTPUT)
3.900MHz 48W 2.5
7.250MHz 42W 1.5
14.300MHz 40W 1.1
21.35MHz 10W 0.9

   
    送信を始めると、出力管とその周囲の温度が急激にあがってキシッという音がし始めます。 SB-33の出力管は自然空冷のみで、しかもケースの通気性はあまりよくありません。 左の写真では上側カバーを取り付けています。 ファイナルの部分には大きく穴が開いていますが、これにさらに外装ケースがつくわけです。
    この黒いカバーは初期型SB-33にはありません。 初期型ではケースの放熱穴も広く取ってあり一見放熱性は良さそうなのですが、 後期型SB-33 SF-1ではおそらく終段部のみに通風を行い、終段の熱が他の部分に伝わりにくいように変更されたものと思われます。

    15mバンドではチューニングを取ってもパワーは10Wしか出ません。この状態では、30秒ほどで27GB5の内部電極が真っ赤になります。 好ましくない状態ですね。 SB-33はSSB音声専用モデルで、連続キャリア送信では負担が重過ぎます。 テストは短時間でとどめるべきでしょう。
SB-33 Transmission Test
ダミーロードで送信テスト中
   
    >次に、PTTスイッチとマイク入力からのテストを行います。 SB-33のリアパネルにはPTTジャックとマイク ジャックがあるのでこれを使いましょう。 PTTジャックはΦ2.5のミニジャックで、ここにプラグを差し込んで2本の線をショートすると、 ガチンと大きなリレーの音がして送信状態になります。
    マイクジャックにテスト用のオーディオ信号を入れてみると、おおむね期待できる音質とパワーが観察されました。 MIC GAINコントロールには最初ガリがありましたが、何回か回すとほぼ解消。 音声ピーク時のパワーは上記のTUNEポジションで調整時のパワーを超えることはありません。

    ゲインを上げすぎるとうるさいだけですので、うるさくない程度にマイクゲインを落とします。 このとき、音声ピークパワーは30Wから40W程度。 この状態で1時間ほど連続送信テストをしました。 27GB5のスクリーンは軽く赤熱していますが、実際の運用ではコンテストでのCQ連呼やロング ラグチューでない限りは大丈夫でしょう。 送信音質はというと、受信音質と同様に乾いていて、いかにも通信機風です。

    右の写真をクリックするとムービーを見ることができます。 これからわかるとおり、メータはかなりのアンダーダンプで、針の動きはスムースさに欠けます。 プレート電流の微妙なディップがよくわからないことがあるので、 きちんとチューニングを取るには外部のパワーメータに頼るのが良さそうです。

    なおこのムービーでは、テスト音声で送信中のSB-33の信号をモニタしているコリンズ51S-1の音が聞こえています。
SB-33 Meter
送信時のパワーメータ動作
(MPGムービー)
   

つづく・・・

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Sep. 07, 2001 Created. Radio arrived. Initial check performed.
Feb. 01, 2002 Revised. Noticed excessive noise level in 20m band.
Feb. 02, 2002 Revised. Transmitter tested.
Feb. 09, 2002 Revised. Device list updated, corrected wrong description; SB-33 claims 135W PEP INPUT, not OUTPUT POWER.
Mar. 16, 2002 Revised. Revised based on JH1SBE's information.
Jul. 27, 2002 Revised links.
Aug. 26, 2002 Reformatted.
Aug. 01, 2005 Reformatted.
Aug. 20, 2005 Reformatted.

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http://www.qsl.net/yo5ofh/data_sheets/transist.txt
http://www.d8apro.com/heath3.htm
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