2018年前半最後の受信機製作ネタにしようと目論んでいた、ローバンド専用機がものの見事に失敗しました。

 

他の周波数ではそれなりに実用的だった回路を同調回路の定数を変えただけで適用しようとしたのですが、まったくのゲイン不足で実用になりません。
原因はアンテナで、使っているのは40mBで1/4λしかないワイヤーアンテナであり、80mBでの性能は推して知るべき、でした。今までは49mBから25mBだったのでそれなりに使えたのでしょう。


ゲインを補うべくAFアンプを1段増強して1-V-2の構成にしたところ、夕方以降はハムバンド(3.5MHz)やラジオ日経を捉えたのですが、S/Nが悪くて実用には程遠いものでした。

 

このほか、コイルをそのまま流用してVC側のみの調整で49mBも聞けないか試したのですが、帰還量の調整がまったく追いつかず、常

時発振状態のままとなってしまいました。

 

ということで、ローバンド専用機は最初からやり直しです。どうしたものかしらん。

 

昨晩、思わぬきっかけで自作受信機の不要輻射に遭遇しました。原因は低周波増幅での発振で対策して解決しましたが、不要輻射については再生式受信機では本質的な問題を抱えています。

 

それは、検波回路がそのまま発振回路になってしまう、ということです。

 

対策としてアンテナと検波回路の間に高周波増幅回路を設置するのですが、実際、どの程度効果があるのか今まで調べたことはありませんでした。

今回の件でちょっと気になってしまい、しかし、スペアナとか気の利いた測定器はありませんので、ラジオのSメーターを使って挙動を見ることにしました。

 

実験環境


周波数 10MHz

受信側 中華DSPラジオ、アンテナは本体内蔵ロッドアンテナ、接地無し。

送信側 自作31mB再生式受信機、アンテナは室内に張った10m強のワイヤーアンテナ、接地はエアコン用保守アース

 

電源は双方ともバッテリー駆動でACには繋いでいません。

 

 

送信側の電源を切った状態で、Sメーターは15dbマイクロを示しました。10MHzは中国が標準電波を送信しているはずですが、停波時間帯なのか、このラジオの感度が低いためか、特に受信している様子はありません。
この状態で送信側の電源を入れ、再生を利かして発振状態にしたところ(当然、周波数は10MHz)、Sメーターは39dbマイクロを示しました。
さらに、自作機側のイヤフォンのコードを本体にからげるとSメーターの指示は66dbマイクロまで上昇しました。

 

次にイヤフォンコードを遠ざけ、受信機側の同調を前後5kHz程づらしてみたところ、それぞれ20dbマイクロを示しました。この状態で送信側の電源を切ったところ15dbマイクロとなりました。
これ以上周波数を離すと、送信側の信号はSメーター及び聴感上は感じられませんでしたので、昨晩のような異常動作はしていないと思います。

 

このSメーターの指示がどの程度のものか確かなところは判らない訳ですが、参考までに書くと、この実験をしている時(5月18日JST10:00過ぎ)9580kHzで受信したKBSは38dbマイクロでした。

 

ということで、解ったのは

 

  • 再生式受信機を発振させると、高周波増幅があっても相当の不要輻射がある。
  • 輻射はイヤフォンコードからも出ている。

 

です。

 

何か書いていて情けないですね。中学生の夏休みの宿題でももう少しマシなまとめ方するよな。

 

 

送信側アンテナが室内であり、受信側は本体内蔵のロッドアンテナという悪条件ですが、かなりの「妨害電波」でした。特に低周波側からの漏洩が少なからずあったのはショックでした。回路上、イヤフォンコードがアースから浮いているからかしらん。最近シングルエンドのアンプを使っていないので、いずれ386BDとか使って比べてみたいところです。

 

実用上、放送波を受信する際は発振させて使うことはほとんどありません(例外は、同調をゼロインさせる時や、弱い信号を受ける時など)から問題になることは少ないと思います。

 

ハムバンドでCWやSSBを聴く時はどうでしょうか。以前製作したマルチバンド機は40mBをカバーしてるのでそちらを使って同様に試してみたところ、15dbマイクロだったのが30dbマイクロを示しました(7130kHz)。一般にアマチュア無線局の受信設備は充実しているので、このレベルでも要注意なのかも知れません。しかし、まあ、スーパーローカル局でも無い限り大丈夫でしょう。そうあることを祈りたい願いたい念じたいです。

 

発振状態が問題ならば、局発を内包しているスーパーヘテロダインはどうか、となりますが、いわゆるアップコンバージョンスタイルのゼネカバ機なら局発周波数は(少なくとも)ハムバンドを外しますし、ミキサでのアイソレーションも期待できるので大丈夫と思います。
ダイレクトコンバージョン受信機では局発周波数がバンド内で再生式受信機に近い条件になりますが、こちらもミキサ次第といえるでしょう。

 

最近使っている自作31mB専用機について。


今晩ラジオ・タイランドを聴いていて「なんかSが弱いなあ」と思ったので、他の受信機で聞こうとしたところ、Sの強弱云々以前に「ザー」という酷いノイズが出てきて驚いたのですね。
電車でも通ったかしらん(部屋のすぐ近くを東武東上線が走っている)と疑ったのですが、それにしてもこの連続したノイズは酷いです。


ひょっとして自作機からの不要輻射かな、と思ってそちらのスイッチを切ったところ、ノイズはピタリと止まりました。
うーむ。再生式受信機だからしかたないかと思ったのですが、高周波増幅を前置しているし、そもそも放送受信中に発振させて使うことはありません。


では、原因はどこに、と2台のラジオを離したり近づけたりしていたところ、どうもイヤフォンのコードから出ているようです。まあ、本体はアルミケースの中だしアンテナも同軸ケーブルで繋いでいるので、漏れそうなのはそこしかないのですが。

 

結局、AFアンプの発振が原因でした。このアンプIC(NJM2113)は資料によれば原則として出力に発振止めのCRを繋ぐ必要はありません。しかし、配線の引き回しによって発振した場合は入れるように、と書かれています。
今回の件はまさにこれに合致してしまったのでした。試しにイヤフォンを外して5cm程のリード線経由でスピーカを繋いだところ、発振は止まりました。

 

早速、ケースを開けてCR(8.2Ω,0.022uF)をハンダ付けしましたが、基板上に余裕はなかったので配線引き出し部分に直付しなくてはなりませんでした。なお、Cの値がひと桁小さいですが、手持ちの都合によります。

 

 

組み立てて動かして、他のラジオに雑音が入らないことを確認して一見落着。副作用として再生の掛かり具合が少し滑らかになりました。発振直前に設定すると音割れが酷いことがあったのですが、それもアンプの発振が関係していたようです。

 

Si5351Aのクリック音について調べてみたのだが完全に回避するのは難しいようだ。

 

受信機への応用だとミキサからIFアンプへ抜けてくるのが一番厄介なので、この辺のアイソレーションを良くして実用レベルに抑えこむのが精々とか。

 

IFのないダイレクトコンバージョン受信機ではこの方法すら使えないことになる。Si5351Aは出力が3つもあって、位相差を持たせた出力も可能なのでフェーズシフト方式のダイレクトコンバージョンも可能だと思うが、その時はどうなるんだろう。

 

フラクショナルカウンタを使ったPLLを弄るのは初めてだが、単純なプログラムデバイダを使ったPLLでもこの手のクリック音は生じうる。確かコリンズの特許だったと思うけど、「基準周波数にPの差を設けた2つのPLLの出力をミキシングすることで周波数ステップがPのオシレータを得る」方法が有名だったはずだ(俺でも知っている位なので)。但しクリック音の発生条件は限られており、受信機に応用した際はノイズブランカで対応したとかなんとか(記憶違いかも)。

 

なんにせよ、クリック音が問題になるのはマニュアル操作でワッチしている時である。スポット受信しかしない、広帯域受信機を構成してもっぱらスキャナーとして使う、等といった場合は特に支障ないと思われる。

 

個人的にはアマチュア無線バンドには然程興味はなく、もしSi5351Aで受信機を作るなら放送受信機に特化して良い。となると、まず思い浮かぶのは周波数を指定しての待受受信である。マニュアル操作によるワッチも5kHz(中波は9kHz)で遷移すれば良く、「受信音の滑らかな移り変わり」等期待すべくも無いから、多少クリック音が混じったところで気にはなるまい。

 

 

手元の市販品のラジオでは、SONY ICR-SW700は周波数変更時には応答信号として短いBEEP音が鳴るので仮にクリック音があっても分からない。中華DSPラジオではもっと大胆に遷移直後に一瞬ミュートを掛けている(ように聞こえる)。ジョグダイヤルで1kHz刻みでマニュアルワッチできるのだが、ブツブツと音が途切れてしまい使い勝手は甚だ宜しくない。

 

信号のレベルや純度よりも、ロータリーエンコーダのトルクに泣く。

 

 

以前から気になっていたクロックジェネレータ、Si5351A(秋月電子のモジュールキット)を動かしてみました。

 

ネット上を漁ると送受信機のVFOにも充分いける等という記事も散見しましたので、もしそうなら是非実用にしてみたいなあ、と。

 

とりあえず、いつものmbedに繋いで動かしてみます。ロータリーエンコーダのルーチンは流石に自分で書きました(R8C用に書いたコードを流用した)が、他はmbedにあるライブラリをそのまま使っています。

 

特に引っかかる箇所もなく、すぐに目的の周波数(7〜10MHz)を得ることができました。周波数カウンタで計測したら、設定値より200Hz近く低くでたので、水晶振動子の負荷容量を6PF(mbedのライブラリによる)にしたところ、今度は60Hz程オーバーとなりました。厳密な精度を求めている訳ではないので、今回はこれで充分です。なお、信号の取り出しはCLK0に1000pFを繋いだだけです。

 

早速、昔作ったダイレクトコンバージョン受信機の局発として、バラック配線のまま入れてみたのですが...

 

うまく行きません。通常なら40mBの交信が賑やかに聞こえるはずですが。コンデションが死んでいるのか、と別の受信機を動かしてみたらこちらは問題なく聞こえます。

どうも局発レベルの加減がなっていないようです。この受信機の局発はバッファとミキサの間に高調波カット用のフィルタが入っていて、それを通していれたのですが。
100PFのコンデンサを挟んで、今度はフィルタのさらに手前、局発のバッファアンプのゲートに入れたところ、ようやく音が出るようになりました。しかし音が小さくて正常に動いている様子ではありません(従来が正常だった、とは断言できないが)。

それでも注意して聞いてみると、電信のトーンが濁ったり、SSBの音がおかしくなったりということはありません。ネットで見受けられる通り、C/Nはそれなりに良いのでしょう。

 

使ってみてすぐに気づいたのですが、ロータリーエンコーダを動かして周波数を遷移するとクリック音が発生します。VFOとして使うには25Hzステップくらいにはしたいところで、そうすると相当数のクリック音を我慢しなくてはなりません。

 

また、これはプログラム側の問題ですが、使ったエンコーダがパルス数が少ないため、40mBの200kHzを動くのに大変な労力を要しました。ダイヤルの加速具合を検出して遷移ステップを加減するようにしなくてはなりませんが、そもそもこのエンコーダはトルクが重すぎて高速回転向きではありません。

 

青空文庫に「紙幣鶴」(斎藤茂吉)というのがアップされた。読んでも何が面白い(印象深い)のかさっぱりだったのでwikipediaを見てみたら、オーストリア・クローネというのはそれ以前のオーストリア・ハンガリー・クローネとは別物で1年しか発行されなかったらしい。本作の初出は1925年とされており、この年は発行されなくなった翌年である。
「一隅の卓によったひとりの娘」が戦後のハイパーインフレに苦しむオーストリアの事情を理解していた、というのがこの話の肝、なのかなあ。であれば冒頭の「この娘の素性などをいろいろ穿鑿せぬほうが賢いとおもう」が落ちるのだけど。

 

底本読め、ってことですか。そうですか。(青空文庫は解説を省略している)

 

 

 

いろいろ試して取り敢えず動かせるようになったのは

 

  • A/D (繋いだのは温度センサ)
  • ソフトウェアI2C (同じくキャラクタLCD)
  • UART
  • 入出力ポート (繋いだのはロータリーエンコーダ)

 

こんなところです。PWMやタイマはまだ使っていないのだけれど、この辺は使用目的がはっきりしていないと使いにくいので。
プログラム的にはH8/300Hで作ったものを移植したりして楽できましたが、反面、R8Cの特徴を活かしきれていないかも知れません。

 

苦戦したのはI2Cでした。I2Cのソフト実装というのを初めてやったのだけれど、gccの最適化に引っかかって時間稼ぎ用ループが抜け落ちるのに気づくまでが大変でした。繋いだLCDもパーツ箱の中に転がっていたもので、ひょっとしたら壊れているかも、とR8Cでの作業を中断して他のマイコン(mbed)で動作確認するという迷走ぶりでした。

 

M12Aは20ピンのうち電源とMODE以外の17ピン全てを周辺機能として割り当て可能なのですが、プログラムの書き込み(及びモニタを使ったデバッグのため)に常時3ピン専有(何故か書き込みと通信とで別々のピンを使う)しているので、思ったほど好き勝手にレイアウトできる訳ではありません。プログラムの書き込みは、外付け回路が必要になりますがMODEピン経由で行う方法にしたほうが良かったかも知れません。

 

 


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