今年(2018年)最初の1台(以下初号機) は、感度・音質ともに実用的な仕上がりでした。

 

昨年製作したものもそれなりの出来でしたが、比べてみると感度で劣るのは間違いなく、ならば中身をアップデートしてしまおう、と作業にとりかかりました。

 

既存回路の置き換えということで使える基板の大きさが限られていること、リード線の引き出し部分になるべく互換性をもたせようとしたことから部品レイアウトで結構苦戦してしまい、簡単な作業の割に半日以上も費やしてしまいました。

 

結果は狙い通りで実用性の高いラジオにまとまりました。シャーシが一回り小さく(初号機はタカチYM-130、本機はYM-100)ケースもそれに合わせて小さくした為 いので、感度増による音の鳴りの変化が気になったのですが特に問題ありませんでした。

 

差し替え後の内部の様子。1本だけリード線の長さが足りずに継ぎ足さなくてはなりませんでした。

 

取り外した旧基板。部品取りするのも煩わしいので当分このままジャンク箱行きです。電池本数に拘って動作電圧を低く設計したのがまずかったので、後日電圧を上げて再調整する予定です。

 


スピーカーバンパー(?)を貼り付けました。ケースの材質・塗装はともかく工作精度はもう少し向上したいものです。

組み込み用途のマイコンは汎用I/Oポートの一部にLEDドライブ能力を持たせているものがある。

これが7,8本あれば外部にエンコーダを用意しなくても7segLEDを繋いで数字や英字を表示することができる。

 

ということで、過去にH8/300Hを使って時計を作ったことがあるのですが、実用性は今ひとつだったのですね。

 

理由は簡単。電気を使いすぎるから。

 

きょうび、紐付のガジェットなんて流行りませんのでバッテリー駆動することになりますが、まあ、エネループでは推して知るべしです。電池交換の都度、時刻合わせしなくてはなりませんので余計使い続ける気が萎えます。

 

消費電力の殆どはLED点灯に費やされるので点灯時間を短くすればよいのですが、デューティ比を小さくすれば暗くなって視認性が下がります。この手の節電策は、周辺光量をみて自動で輝度調整するのが精々です。

 

7segというくらいなのでドライバは最大7ビット分の情報を出力できます。これは数量であれば0から127に相当します。しかし、7segLEDの場合、表示する数字、英字合わせて40文字足らずです。半分にも満たないではありませんか。もっと効率よく使用すべきと思います。

 

次に表示器は4桁用意することがほとんどだと思いますが、ダイナミック駆動する場合、点灯しているのは1桁だけです。1桁しか点灯しないのに4桁用意する、というのは、やはり相当無駄な気がします。

 

これらを踏まえて、以下に実用的な時計を7segLED1桁で実現するためのアイデアを列挙します。

 

  1. バーサライターの要領でLEDを左右にスイングする。
  2. フーコーの振子を用意して、振子の錘としてLEDを用いる。
  3. 日時計を用意し、LEDは影を作る光源として指時針の周りを周回する。
  4. ソーラードライブの腕時計を用意して、光源としてLEDを用いる。
  5. 明滅によりモールス符号を構成する。
  6. 上記のバリエーションで、7つのセグメント各々に時間2桁、分2桁、秒2桁を割当てて同期して明滅させることで、時刻の読み取りにかかる時間を短縮する。
  7. 生活習慣を見直し、規則正しい生活を送ることで必要とする時刻の数を調整する。例えば、6時起床、12時昼食、15時お茶、19時夕食、23時就寝とすれば、必要な表示は6、0(正午)、3(15時即ち午後3時)、7(19時即ち午後7時)、1(23時即ち午後11時)で済む。

 

うーむ、なかなか思い浮かびませんね。こういうのは大体10個前後は出す、というのが相場なんですが。

 

各々について詳しく検討したいと思います。

 

1 利点 視認性が良い。動作している様子は面白いかも知れない。
 問題点 LEDのスイング機構が必要。稼働時の騒音。

 

2 利点 低消費電力(たぶん、無電源で動作可能)
 問題点 設置場所が嵩張る。低緯度地域では振動面の動きが鈍いため時刻の読み取りが困難。

 

3 利点 見た目の面白さ。電源喪失時は屋外に持ち出すことで継続使用可能。
 問題点 設置場所の標準時に同期してLEDを動かす駆動機構の大きさと精度。明るいところでは影が生じにくいこと。

 

4 利点 腕時計の文字盤を流用した視認性の良さ。
 問題点 エネルギー効率。LEDの点灯でどの程度の電力を生じうるのか。

 

5 利点 明滅により実際の点灯時間はごく短い為、低消費電力
 問題点 明滅途中からの読み取りが難しいかも知れない(慣れれば大丈夫か?)

 

6 利点 7segであることを最大限に活用している
 問題点 読み取りには相当の訓練を要するものと想像(慣れれば大丈夫か?)

 

7 利点 健康的な生活
 問題点 あとどのくらいで次の時刻に遷移するか把握しにくいので別途工夫が必要(輝度調整、点滅など)

 

 

どうでしょうか。比較的容易に実現できそうなのは1と3、次点で5、といったところでしょうか。
3の駆動機構ですが、アナログ式の壁時計を水平に設置して、短針の上にLEDを取り付けて、真ん中に指時針を立てれば簡単かも知れませんね。

 

まあ、本命は7なんですが。時間に追われて常に時計を見ていなくてはならない生活というのも御免被りたいですので。

 

 

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。

 


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