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1.概要 |
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2008年12月 KY |
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SANYOのAMラジオ用IC「LA1600」についてレポートします。 |
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このICはAMチューナー用の1チップICで外付け部品が少なく、短波帯まで使用出来ます。 |
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主な定格を以下に示します。 |
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・動作電源電圧範囲 1.8V〜6V |
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・推奨電源電圧 3V |
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・パッケージ 9pin-SIP |
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図1 LA1600 ブロック図 |
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RF |
高周波増幅部 |
Det |
検波 |
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MIX |
周波数変換 |
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AGC |
オートマチック・ゲイン・コントロール |
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OSC |
局部発振 |
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受信信号が強い場合に、自動的に |
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IF |
中間周波増幅 |
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RFおよびIFの増幅度を下げて |
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増幅部が歪まないようにしています。 |
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スーパーヘテロダインとしての機能をほとんど内蔵していて、短波帯まで使用できます。 |
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2.何をつくるか? |
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短波帯まで使用できるということで、AMラジオ専用では面白くありません。 |
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そこで、短波放送が受信できるものを製作してみます。 |
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昔(1970年代)、BCLブームがありました。「BCL」とは何かというと、ほとんどの方は分からないと思います。 |
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BCLとはBroad Cast Listening
の略で、主に、海外からの短波放送を聴くことを趣味とするものです。 |
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また、短波放送の中では、海外から日本向けに日本語で放送している局があります。 |
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そこで、この日本語放送を中心とした周波数帯専用のラジオを作ってみようと思います。 |
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3.キーパーツと予備実験 |
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仕様を決める前に「キーパーツ」を決めておきます。 |
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LA1600のデータシートでは局部発振部に「バリコン」(ポリバリコン)を用いています。 |
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バリコンの場合、基板実装にしないと配線容量等で容量誤差が出る恐れがあり、ケースデザインに |
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柔軟性がありません。 |
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そこで、発振周波数の可変は「バリキャップダイオード」を用いることにします。 |
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この場合、選局は「ボリューム」で行うことが出来、ケースデザインが変わってもプリント基板には |
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あまり影響しません。 |
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仕様を決定する前に「ユニバーサル基板」を利用して、とりあえず、回路を組んでみました。 |
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受信周波数は日本語放送が多い「7MHz帯」と「9MHz帯」です。 |
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どちらの周波数帯になってもコンデンサとコイルの変更のみで対応できるようにバリキャップダイオード |
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を含んだ局部発振部の定数を決めます。 |
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なお、コイルはアマチュア無線等で利用される「FCZコイル」です。 |
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(写真1を参照) |
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図2に今回使用した局部発振部の回路を示します。 |
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D1はバリキャップダイオードで使用したものは東芝の「1SV101」です。 |
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図2 局部発振部 |
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局発の発振周波数は図2のとおりですが、確認および定数調整は図3のように周波数カウンター |
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を用いると、作業効率が上がります。 |
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LA1600の3ピンに図3のような「バッファーアンプ」を追加して周波数を確認します。 |
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図3 局発周波数の確認 |
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写真1 キーパーツ |
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図4 |
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(受信周波数と局部発振周波数の関係) |
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今回のセットは2BANDです。 |
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41mBAND(7MHz帯) |
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7.0MHz〜7.3MHz |
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31mBAND(9MHz帯) |
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9.4MHz〜10.0MHz |
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41mBANDはアッパーヘテロダイン、 |
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31mBANDはロワーヘテロダインです。 |
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この周波数関係を図4に示します。 |
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アッパーまたはロワーで統一することは |
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可能ですが、1つのバリキャップダイオード |
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で実現したかったので、結果的に |
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このような構成となりました。 |
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4.仕様 |
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・受信方式 |
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高周波増幅1段付 シングルスーパーヘテロダイン |
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・受信周波数範囲 |
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31m-BAND(約9.4MHz〜10MHz)または41m-BAND(約7.0MHz〜7.3MHz)の2-BAND |
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・電波形式 |
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AMおよびSSB/CW |
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(SSB/CWはオプション部品を追加して受信が可能) |
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・スピーカ内蔵(外部スピーカ端子付) |
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・電源 |
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3V(単3電池×2) |
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受信周波数範囲が9MHz帯は600KHz、7MHz帯は300KHzとなっているのは、2-BAND化 |
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でアナログ表示(周波数)した場合に同じ目盛になるようにするためです。 |
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また、周波数ダイアル内におけるイメージ混信を避けるのが目的です。 |
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5.試作1号機の回路図 |
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試作1号機は9MHz帯専用です。回路図を図5に示します。 |
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2号機は7MHz帯です。回路は1号機と同じで局発およびアンテナ同調部の定数を変更して |
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対応しています。 |
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図5 試作1号機 |
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局発部以外の抵抗、コンデンサ類はデータシートどおりの値です。 |
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上記の回路は単BANDの場合です。非常に部品点数が少ないです。 |
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受信周波数範囲の調整は、BANDの上限は「T2」のコア調整、下限はTUNINGの半固定ボリューム |
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で行います。なお、455KHzのIFTは「黒」です。 |
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検波出力(AF OUT)後には「スピーカアンプ」が接続されます。 |
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電源電圧が3Vですから、この電圧で動作する新日本無線の「NJM2073」を採用しています。 |
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(設計、製作、評価) |
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実験時にユニバーサル基板で製作していますが、ユニバーサル基板でも特に不具合無く、動作 |
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しました。特にGNDパターンを意識したわけでもない(ユニバーサル基板ですから、GNDを良好に |
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するのは難しい)のですが、安定に動作しています。 |
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プリント基板はサンハヤトの感光基板で製作します。 |
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その前に、ケースデザインを決めます。写真3に1号機の外観を示します。 |
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ケースはTAKACHIの「CU-12」です。(サイズ90×60×110) |
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このケースサイズはユニバーサル基板の72×47サイズと単3×2本用ホルダが丁度良く入ります。 |
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なお、ケースは好みの色に塗装してインスタントレタリングで文字入れをしています。 |
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ケースデザイン決定後に、基板パターン設計に入りますが、パターン設計の感想としては、LA1600 |
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のパッケージはSIPで、パターン設計がし易いピン配置という印象です。 |
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パターン設計は特に難しいところは無いと思います。常識的にはラジオ部(LA1600)のGNDパターン |
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は「ベタGND」です。 |
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ただし、オーディオ部(スピーカアンプ)はやたらと、ベタGNDにしないでオーディオとラジオ部 |
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のGND接続ポイントはリターン経路を考えて行えば良いです。 |
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基板完成後に組込みを行って、測定器により調整を行った後に、早速、放送を受信してみます。 |
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使用したアンテナは「全長15mほどのロングワイヤー」です。 |
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図5にあるFIL1はセラミックフィルターです。基板設計としては特性の異なる2つのフィルターを選択 |
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できるようにしています。 |
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最初はこのフィルターを村田の「CFU455A」を実装して放送を受信してみます。 |
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最初の印象は「やけに、BAND内がにぎやかに受信できる」でした。 |
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同調ダイヤルを回しても、かなり強い局が混信します。 |
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また、同調後にダイヤルをずらしても「切れ」が良くありません。 |
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CFU455Aは通信用ではありませんので、帯域幅が広いので仕方ありません。 |
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次にフィルターを同じく村田の「CFULA455KE4AB0」に変えて再調整して、受信してみます。 |
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今度はBAND内が静かになり、放送局の選局も「スパッ、スパッ」という感じで良く切れて、混信 |
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が少なくなりました。 |
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結局、フィルターはこの「CFULA455KE4AB0」で決定です。 |
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他にもこれより選択度の良いフィルターがありますが、あまり、選択度が良すぎると、局発の |
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変動が気になるかもしれません。 |
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受信感度については、実は、SANYO以外から出ている1チップのICを使用したラジオを平行して |
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製作しました。測定器を使用しての結果は若干の差がありました。 |
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ただし、スピーカアンプ等が異なるので単純には比較できないと思います。 |
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実際の放送局を受信した感じでは、特に、感度差は感じられません。 |
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短波ラジオの市販品が少なくなっていますので、往年の「BCL名機」と受信比較をしてみました。 |
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比較機種は次のとおりです。 |
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・SONY スカイセンサー5800 |
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・National COUGAR-115 |
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・TRIO R-300 |
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・TRIO 9R-59D |
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どれも同じように受信出来、極端な感度不足は感じられませんが、チューニング(同調)のし易さは |
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今回製作の「2号機」と「R-300」が良いです。特に、2号機は「7MHz帯」で受信範囲を狭くしているので、 |
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操作性は良いです。 |
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9MHz帯のほうが7MHz帯よりも日本語放送を行っている海外局が多いのですが、9MHz帯での |
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「イラン・イスラム共和国」からの日本語放送も良好に受信出来ています。 |
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今回は製作していませんが、他のBANDとして12MHz前後(25mバンド)には「モンゴル」 |
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からの日本語放送もありますので、9MHzをこれに改造するのも面白いかもしれません。 |
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今回の1,2号機を製作した感想として、局発部が希望(設計値)の周波数および範囲になれば、 |
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間違いなくLA1600を用いたラジオは動作します。 |
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前述の図2、図3のような要領で局発部を調整すれば良いです。 |
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なお、発振周波数は図2のとおりです。C6のリアクタンス値はゼロとして設計しています。 |
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バリキャップダイオード1SV101の容量値はデータシートを参照願います。 |
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6.3号機以降の変遷と2-BAND化 |
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1,2号機を製作したのは2007年10月です。その後、ケースデザインの変更と2-BAND化を試みました。 |
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(3号機) |
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写真2 3号機の内部 |
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ケースサイズを少し小さくしています。 |
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基板パターンはケースサイズに合わせて変更していますが、 |
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部品定数は変更していません。 |
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この時に少しトラブルが発生しました。 |
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ケースの蓋をはずして調整を行って、蓋をすると |
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周波数が動きます。(数10KHz) |
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この原因はスピーカとコイルが接近すると、 |
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コイルのインダクタンスが変化するためです。 |
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スピーカはケース蓋に取り付けていますので、 |
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薄型のスピーカに変更しても良いのですが、 |
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結局、スピーカの位置をコイルとかぶらない位置に |
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変更することで解決しました。 |
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ケースサイズを小さくすると思わないところでトラブルが発生するものです。 |
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なお、3号機では9MHz帯専用で、「10MHzのマーカー機能」を搭載しています。 |
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ダイヤル目盛の調整には測定器(SSG)が不可欠なのですが、測定器無しでも目盛を校正できる |
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ようにしてあります。 |
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(4号機および5号機) |
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1〜3号機はスピーカの位置が上面(蓋)です。スピーカからの音が少し聞こえにくい印象 |
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でしたので、ケースデザインを横長にして、スピーカを全面に配置したものです。 |
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受信音は、やはり、この配置が良いです。 |
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(6号機) |
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5号機を製作した後に、2-BAND化を試みました。1〜5号機は9MHzまたは7MHzを部品定数変更 |
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で対応していましたが、これは、かなり面倒なことです。そこで、7MHzと9MHzの両方を受信できる |
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タイプにしたものが6号機です。実現方法は、単純に局発部のコイルとアンテナ同調回路等を |
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4連のプッシュスイッチで切り替えたものです。 |
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切換箇所が4箇所ありますので、基板パターンを心配しましたが、特に、トラブルも無く、良好です。 |
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(7号機) |
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2-BAND化までくると、どうしても受信周波数は「デジタル表示」したくなります。 |
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昔、BCLブーム時にアナログ表示ながら、目盛で「10KHz直読」をうたっていたラジオがありました。 |
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あれから35年、今はデジタルの時代です。 |
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そこで、安直、簡単な方法として、「PICマイコンを用いた周波数カウンター」を搭載して、7MHz帯 |
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と9MHz帯が受信できる「2-BAND ラジオ」が7号機です。 |
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ラジオ部の回路は6号機がベースです。 |
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図6に周波数カウンター部のブロックを示します。 |
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7MHzと9MHzはそれぞれ、アッパーヘテロダイン、ロワーヘテロダインです。 |
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455KHzのオフセットはソフトウェアにより、自動的に処理しています。 |
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この辺はマイコンは柔軟性があり、3Vでも動作しますので便利です。 |
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図6 |
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受信表示は10KHz分解能です。周波数カウンター部のハードウェアおよびソフトウェア |
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は1KHz分解能に対応しています。短波放送ですから、1KHz分解能の必要性は無いと |
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思いますので、この仕様にしていることと、最大の理由は、桁が多いと局発の周波数変動 |
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がばれてしまうことです。周波数変動のデータは取っていませんが、電源ON後から30分位 |
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までは、TUNINGダイヤルを再調整する必要はありません。40分位経過すると、そろそろ、 |
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同調がずれて来たなというレベルです。(表示桁を多くすると、受信周波数を表示しているのでは |
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なく、局発の周波数変動を測定していることになってしまいます) |
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なお、7MHz帯も対応していますので、ついでにアマチュア無線が受信できるようにしています。 |
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フロントパネルにスイッチを設けて「BFO」を発生させて、SSB/CWモードが受信できます。 |
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7MHz帯の受信範囲が300KHzありますので、SSBの受信に違和感が無いか心配していたの |
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ですが、その恐れも無く、快適にSSBが復調出来ています。 |
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日本語放送は早朝と夕方、夜間なので、昼間は放送していません。 |
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昼間は7MHzのアマチュア無線を受信して楽しんでいます。 |
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使用したケースはTAKACHIの「MB-3」です。7号機のみ、ケースは塗装していません。 |
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これは、「メイク館での電子工作講座」用にしたもので、少し大きめのケースサイズにして |
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内部配線がし易いようにしています。 |
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また、ケースサイズに余裕がありますので、スピーカは大きめのものにしています。 |
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これにより、受信音が良くなっています。 |
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アナログ(ラジオ)とデジタル(マイコン)が混在しますので、デジタルノイズの混入が心配 |
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されます。しかし、ケース内部に余裕があると線材の引きまわしに余裕がありますので、 |
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アナログ基板から距離を取れたので、7SEG-LEDのスキャンノイズの影響は無く、 |
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余計な「シールド板」を用意する必要がありませんでした。 |
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ただし、アナログとデジタルのGND共通部は注意が必要です。むやみにGND間を接続 |
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するとデジタルノイズが入ります。GND接続ポイントは常識的なポイント(と言うよりも、ある、1点 |
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しかないのですが)に接続し、今回は、マイクロインダクタを電源ラインに挿入することにより、 |
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デジタルノイズの影響はありませんでした。 |
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結局、LA1600を用いた短波ラジオは7号機まで製作しました。 |
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7号機の完成が2008年5月ですから、LA1600との付き合いは8カ月です。 |
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特にトラブルもありませんでしたので、ユニバーサル基板で組んでも、安定した結果が出るのかも |
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しれません。 |
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デザイン的には3号機が気に入っています。かなりコンパクトに仕上がっています。 |
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個人的にはこのケースのサイズWHDの比率が美しい。 |
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7号機のデジタル版は使い勝手が良いです。周波数がデジタルで直読ですから、昔、あこがれた |
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「待ちうけ受信」が出来ます。 |
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これを使って、早朝は「NHKのラジオ体操」を、奇数月には「大相撲中継」を放送していますので、 |
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相撲中継を「フェージング交じり」で聴くのは趣きがあって良いものです。 |
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写真3 1〜7号機 |
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写真4 7号機の内部 |
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