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◎はじめに |
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放送ラジオは「AM」と「FM」がありますが、筆者は特にAM(中波放送)が好みで良く聴いていて、 |
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聴くだけではなく、ラジオも自作して楽しんでいます。 |
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そこで、受信側(ラジオ)ではなく、送信側(AMトランスミッタ)の製作を思い立ち、簡単なものを製作 |
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しましたので紹介します。 |
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◎AMラジオの原理 |
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○中波放送とAM |
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中波(ちゅうは)放送は国内向けの放送ラジオで、周波数はおおよそ、530KHz〜1600KHzの間です。 |
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変調はAMです。 |
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図1のように高周波電流(電圧)をアンテナに接続すれば |
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図1 |
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電波が発射されます。 |
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しかし、この中には音声信号が含まれていませんので、 |
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音声信号を伝えられません。 |
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したがって、高周波電流に音声信号を乗せる操作が必要 |
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になり、この操作を「変調」(へんちょう)と言います。 |
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AM放送、FM放送はすべて「変調」を行って電波を発射しています。 |
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このAM、FMは変調の方式を意味していて、 |
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AM 振幅変調(Amplitude
Modulation)(しんぷくへんちょう) |
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FM 周波数変調(Frequency
Modulation)(しゅうはすうへんちょう) |
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の略で、中波放送、短波放送はAM、FM放送はFMで変調を行っています。 |
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AM : 電波の利用率が良い |
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FM : 音が良い |
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変調する装置を「変調器」と呼び、高周波電流(電圧)を「搬送波」(はんそうは)と呼びます。 |
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また、音声信号は一般的に「信号波」(しんごうは)と言います。 |
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送信側、受信側の簡単な構成図を図2に示します。 |
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受信側は変調されたものを元の信号波(音声信号)に戻すために「復調」(ふくちょう)という操作を行い、 |
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この装置を復調器と言います。 |
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受信側にある「同調」(どうちょう)は希望の放送波を選択する部分です。(選局すること) |
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図2 |
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○AMの波形 |
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図3 AM波 |
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AM波は図3のように搬送波の振幅を信号波で変化させたものです。 |
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信号波と搬送波を合成しただけでは図3 c ) のAM波にはなりませ |
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んが、最終的に c ) の形になります。 |
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例えば関東地区のTBSラジオは周波数が954KHzですが、 |
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これは図4のような波形になっています。 |
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つまり、搬送波の周波数が954KHzです。 |
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搬送波に対する信号波の度合い(大きさ)を「変調度」と言います。 |
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変調度mは次式で定義されます。 |
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m = Vs / Vc = ( A - B ) / ( A +
B ) |
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○ゲルマラジオ |
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図5 ゲルマラジオ |
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受信装置の1番簡単な例として図5に「ゲルマラジオ」を |
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示します。 |
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復調は検波(けんぱ)とも言い、この部分にゲルマニウム |
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ダイオードを用いていることからゲルマラジオと呼ばれます。 |
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図6に各部の波形を示します。 |
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AM波の信号波(成分)は搬送波の上下に対称になって |
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います。ダイオードD1に通すと、下側の成分はカット |
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されます。 |
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図7にAM波を拡大して、検波の原理を説明します。 |
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図6 各部の波形 |
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a ) のように搬送波が増加する期間は |
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D1→C1のルートで充電されます。 |
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搬送波が減少する期間 b ) ではD1には |
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電流が流れないで、C1→Rdのルートで |
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放電します。 |
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充放電を繰り返すと d ) の波形になり、 |
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搬送波成分は無くなり、信号波のみ |
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再現されることになります。 |
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d ) の波形の信号波はギザギザに |
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見えますが、実際は、搬送波と信号波 |
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の周波数はかなりの差がありますので、 |
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信号波はなめらかです。 |
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なお、このままでは直流分もあります |
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ので、図6のようにC2で直流分をカット |
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して交流(信号波)のみ取り出します。 |
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図7 AM検波 |
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◎回路 |
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○MC1496を用いる |
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AMの発生は色々な方式があるのですが、今回は「MC1496」を用いました。 |
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このICは「DBM」用ですが、AMも発生することが出来ます。(詳細はデータシートを参照願います) |
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図8に回路図を示します。MC1496部の回路は、ほぼ、データシートどおりで「単電源動作」です。 |
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○搬送波発生部 |
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搬送波(キャリア)の発生は「LTC1799」を用いています。 |
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当初、「LC発振」で考えていたのですが、周波数変動の問題を考えているうちに以前製作した「LTC1799」 |
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を用いた発振器を思い出し、これを採用することにしました。 |
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(LTC1799については「パーツまめ知識」を参照願います) |
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発振周波数は今回の場合「固定」です。 |
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発振周波数は@式で表わされ、今回の場合、 |
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N = 10 |
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RSET = R6 = 10KΩ |
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ですから、1MHzになります。 |
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筆者の住んでいる地域では1MHz近辺 |
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に放送局が無いのでこの周波数にして |
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います。 |
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他の地域では放送局のいない周波数に設定してください。 |
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用いる抵抗R6は「金属皮膜固定抵抗」の抵抗誤差±1%品を用いています。この部分に「切換スイッチ」 |
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を用いて周波数選択が出来るようにすれば、さらに使い勝手の良いものになります。 |
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R6に金属皮膜固定抵抗を用いた理由は「発振周波数の変動(温度ドリフト)」を考慮してのものです。 |
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○バッファーアンプ部 |
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トランジスタQ1による「バッファーアンプ」はMC1496の音声信号入力部MODの入力インピーダンス |
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が低い(約51Ω)ので信号ロスを防ぐ目的で入れています。 |
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筆者の場合、主な信号源は「ポータブルMDプレーヤ」です。ステレオなので、R1,R2,VR1により簡易的 |
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にモノラル信号に変換し、変調度も調整できるようにしてあります。 |
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変調度mは筆者の場合、0.3〜0.5位になるようにしています。この調整はオシロスコープが必要になり |
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ますが、耳で聴いても分かります。変調度mの値が大きいと極端な場合、音声(音楽)がひずみます。 |
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したがって、聴いた感じでひずみ感の無いレベルにVR1を調整します。 |
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◎製作 |
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写真1に内部の様子を示します。基板は「LTC1799レポート」時の予備基板を用いました。 |
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LTC1799がチップ部品なのでこのような方法にしましたが、ユニバーサル基板でも簡単に製作 |
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できます。 |
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(写真1のように無理やり「空中配線」部があるので、かなり汚いです。最初からユニバーサル基板 |
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にすればよかったと後悔しています) |
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LTC1799は5V動作です。この例では1Aクラスのレギュレータを用いていますが、消費電流は少ない |
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ので100mAクラスのレギュレータでも良いです。 |
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J1は外部電源(DC12V)のジャック、J2はΦ3.5ステレオジャックです。 |
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◎調整 |
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調整は以下の手順で行います。 |
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@J2に信号を入力しない(つまり、MODも無入力)にし、CARの振幅レベルを確認します。 |
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約150mVp-pになっていることを確認します。この振幅レベルはR7(4.7K)で決めています。 |
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この振幅レベルは、おおむね「120mVp-p 〜
180mVp-p」の間であれば良いです。 |
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CARの波形は正弦波ではなく、矩形波です。 |
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AMC1496の6ピンの振幅レベルが最大となるようにVR2を調整します。 |
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B本機に音楽ソース等を入力し、変調度が0.3〜0.5になるようにVR1を調整します。 |
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音楽ソースの場合、常に振幅レベルが変化し、AMの変調度も変化しますので、ラジオからの |
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音でひずみ感の無いレベルに調整しても良いです。 |
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以上で調整は完了ですが、なるべくオシロスコープ(特に、アナログオシロが便利)を用いたほうが |
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調整および不具合対応が早くなります。 |
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写真2,3にそれぞれのMOD信号でのIC1-6ピンの波形を示します。 |
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◎使用感 |
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受信側のラジオに音の良いものを用いると、意外と良い音です。 |
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図10に使い方を示します。AMトランスミッタからの電波は弱いです。AMラジオにアンテナ端子からの |
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線を近づけます。それでも弱い場合はロッドアンテナに線を接続します。 |
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思いついて写真4のように真空管式ラジオ「5球スーパーヘテロダイン」を押入れの奥から引っ張り出して |
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聴いてみます。 |
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すると、すばらしくAMの良さが出てきました。AMは原理的にFMと比べて音質が劣るのですが、 |
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なんとなくこの組み合わせは「昭和のにおい(音)」がします。 |
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用いたラジオは筆者が約25年ほど前に製作したもので、昭和60年前後と思われます。 |
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真空管ラジオが「昭和」ですから、AMトランスミッタへのソースも昭和時代の歌謡曲(古い)、落語に |
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に替えてみます。すると、どれも「昭和のにおいがぷんぷん」です。 |
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写真4は昭和への「エフェクター」的な使い方になりましたが、トータルの音質はラジオ側で |
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決定されます。 |
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AMトランスミッタ側で高域強調等の簡易的な「イコライザー」を搭載させれば、さらに面白い音質 |
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になるかもしれません。 |
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いっその事、レコードプレーヤ用の「イコライザーアンプ」を搭載して、昔のレコードをAMトランスミッタ |
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で送信してみようかなどと考えています。 |
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発振周波数の変動はLTC1799とR6で決定されます。LTC1799自体は「±40ppm/℃」です。 |
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したがって、R6に用いる抵抗で、ほぼ決定されます。ちなみに、周波数変動を測定しようと |
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しましたが、室温変化では数10Hzの変動しかなかったのでデータは取っていません。 |
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