短波放送受信コンバータ工作

２０１７／０８／２０（日曜日）　曇り


短波放送をＳＤＲドングルで受信するためのコンバータを工作している。
手持ちの（安物の）ＳＤＲドングルはＦＭ放送を聞くためのものだから
このままでは短波放送は受信できない。
手持ちのＳＤＲドングルは受信できる周波数範囲は６０ＭＨｚぐらいから
１０００ＭＨｚぐらいまでで短波放送の数ＭＨｚ～数十ＭＨｚの電波は
受信範囲外なのだ。

そこでこの数ＭＨｚ～数十ＭＨｚの低い周波数の電波をドングルの
受信範囲の周波数に変換する装置（コンバータ）が必要になるのだ。

といってもそんなに大げさな装置ではない。
普通の放送受信用のラジオだってアンテナでとらえた電波を内部で
扱いやすい低い周波数の（電波）に変えている。
その回路を応用すればよい。

しかし周波数は１００ＭＨｚ付近だから、普通のラジオのそれに比べたら
ちょっと難しいかもしれない。
この工作でも最初は何も受信できなかった。
あれこれ試行錯誤を繰り返してやっと短波放送を受信することができた。


短波放送受信中。


まだ工作中のコンバータ。　何れはケースに収めようと思っている。


回路図



短波放送をドングルの受信周波数に変換する部分はＭＩＸ（ミキサ（混合）回路）という部分で
この工作ではトランジスタを使っている。
いい加減な調整で混合させているが、多分、この混合する電波の強度は受信感度にも影響がある
のではないだろうか？

１００ＭＨｚの電波ならその波形を手持ちのＰＣオシロで観測することができる。
果たしてどのくらいの強度なのか調べてみた。


上図、回路図の①のポイントの波形観測。


３０４ｍＶｐｐ（約０.３Ｖ）だ。



次は②のポイントの波形観測。


６４０ｍＶｐｐ（０.６４Ｖ）だ。



①と②の間の結合コンデンサ（１ｐＦ）の大きさを変えれば混合する電波の強さを調整できる
のではないだろうか？
今度はこの実験をしてみよう。

発振回路のトランジスタ異常？を調べてみた

２０１７／０８／１７（木曜日）　曇り一時晴れ


ＵＨＦをＶＨＦに変換したり、ＳＷをＶＨＦに変換するコンバータを
工作して遊んでいるが、ひとつ気になることがある。

このコンバータにはＬＣ発振のＬＯＣを組み込んでいるのだが
使用しているトランジスタのｈＦＥが「２」とか「４」とかの非常に
小さな値になってしまうことだ。

　　トランジスタ：２ＳＣ３３５５　（ｆＴ：６.５ＧＨｚ　ｈＦＥ：５０～３００）
　　ｈＦＥ測定：ＳＯＡＲ８０５０（三昔も四昔も前のデジタルテスタ）

ＭＩＸ回路で使う場合にはこのようなことは起きない。

確かにこの２ＳＣ３３５５はちょっと変わっている。
自作のトランジスタチェッカーでｈＦＥを測定しようとするとメータの針が
ふらふらと揺れ動いたり、手を近づけると更に大きく変化するようになり、
測定ができない。
今までのトランジスタではこんなことは起きたことがない。

そこで今日はこの辺のことを調べてみた。

先ず半田付けのときの温度が悪さをするのか・・・・だ。

使用している半田ごてはＡＮＴＥＸ　ＭＯＤＥＬ　ＣＸ　１８Ｗ。　こて先は細く尖っている。
半田付けでこてを当てている時間は長くても５秒ぐらいだ。

今回はわざと長い時間（３０秒～４０秒ぐらい）リードにこて先をくっつけてみた。


（１）　テスト前のトランジスタの測定。　ｈＦＥは１８６で規格表の範囲内だ。



（２）　コレクタ・リードにこて先を接触させて熱を加えた。


リードに熱を加えた瞬間からメータの数値は上がっていく。

（３）　３０秒ばかり加熱した状態のｈＦＥは３１８にもなった。　（－マークは警告か？）


こて先を離すとｈＦＥは減少していく。



約４分後、手で触ってもほとんど熱を感じない状態になった。
ｈＦＥは１９６．　テスト前より＋１０だ。

（４）


（５）　更に２５秒後には１９２になった。



（６）　次はエミッタ・リードにこて先を触れさせた。　
　　　　ｈＦＥメータの値がふらついた。　トランジスタに誘導作用が働いたのかな？



（７）　約４０秒加熱してこて先を離した。
　　　　デジタル表示が変化しているので正確ではないが相当大きな数値（３００以上）になっている。



（８）　熱を感じなくなった頃のｈＦＥ。　１９８だ。



この後、ベース・リードに対しても同じような加熱を行った。
温度が上昇するに伴ってｈＦＥは上昇していくが過熱を停止すれば１９０台に低下する。


トランジスタのリード線に３０秒も４０秒も加熱することはほとんどないだろう。
でも、もしこの程度の過熱をしてもｈＦＥは規格値近くに戻ってくる。
「２」とか「４」とかにはならなかった。

これでもトランジスタは動作するだろうか？
このトランジスタを使ってＬＯＣを組み立てた。

（９）



（１０）　基板に半田付けしたトランジスタ。　
　　　　　次は部品がくっつくのでｈＦＥは測れない。　もう一度ｈＦＥを測っておいた。



（１１）　組み立てたＬＯＣの動作テスト。　
　　　　　コレクタ電流は２.８ｍＡだ。　絶対最大定格は１００ｍＡだから十分余裕のある値だ。



（１２）　発振テスト。　ＳＷ→ＶＨＦでは１００ＭＨｚを基準にするのでこの発振確認をした。
　　　　



発振は安定していてかなり強力だ。

トランジスタは半田ごての長時間過熱を繰り返したのに問題なく動作している。
ｈＦＥが「２」とか「４」の異常低下は熱が原因ではなさそうだ。


（１３）　発振テスト後、このトランジスタを取り外してｈＦＥを策定してみた。





（１４）　ｈＦＥは４６に減少していた。　わずか１０分ぐらいのテスト動作でこんな値になってしまった。



これでもトランジスタは正常に発振している。（ちゃんと１００ＭＨｚを確認している・・・）
もう一度組み込んで今度は短波放送を受信してみよう。


コンバーターを再組立てした。
今度はＬＯＣはバリコンを使ったＶＦＯもどきにした。
（１５）





（１５）　ＳＤＲドングルを接続してＨＤＳＤＲ（ソフト）を起動した。



ＨＤＳＤＲの周波数設定を調節して短波放送を探った。
やがてフェージングしながら放送が入ってきた。
今回は結構よく聞こえた。

そんな受信の様子を動画でお聞きください。





トランジスタの足（リード）に半田ごてを何十秒もくっつけて加熱したり、
何だかわからないけどｈＦＥが４６に低下した（発振テスト前は１８６）トランジスタでも
正常に働いているようだ。

ＭＩＸ回路で使用しているトランジスタ（ＬＯＣと同じ２ＳＣ３３５５）は大分前から使っていても
ｈＦＥが減少してしまうようなことは起きない。
発振回路は何か特別なことがあるんだろうか・・・
今度はこのｈＦＥが低下したトランジスタをＭＩＸ回路で使ってみる実験をしてみよう。

工作友人からのプレゼント

２０１７／０８／１５（火曜日）　雨


朝の１０時ごろ、宅配便で荷物が届いた。
送り主は工作友人のＪＡＮＪＡＮＪＡＮさんだった。
梱包を開いて中をみるといろいろな部品が入っていた。



コイルのインダクタンスやコンデンサのキャパシタンスを直読できるＬＣメータ。


高周波工作で使うトロイダルコア。



ＤＢＭ（リング変調器）。　１０００ＭＨｚまで使えるものだ！



小容量のトリマコンデンサとピストントリマ。



高周波用のトランジスタとＬＥＤ．



この工作友人は以前から高周波工作を趣味にしていて、何だか現役時代の仕事も高周波関係だったらしい。
それで高周波関係には造詣が深く、高周波工作に入門したてのオイらにいろいろアドバイスをしてくれる。
今回もコンバータ工作で悪戦苦闘しているオイらを励ます意味でこのプレゼントをしてくれたのだろう。
ありがたいことだ。

早速ＬＣメータを使ってみた。
今まではコンデンサの容量やコイルのインダクタンスはメーカー製（キット組立）ＧＤＭと値のわかっている
（一応標準コンデンサ、標準コイルと位置付けたコンデンサとコイル）と組み合わせてその同調周波数を測定
して計算によって求めていた。





いちいち機器を取り出してセットして適当な発振コイルと組み合わせて同調点を探るとても面倒な方法だった。
（でも、これも面白かった・・・のかな？）

今まで“標準コンデンサ”としていた１００ｐＦのコンデンサ。　一応”シルバードマイカ”とかいうものを
使って誤差の少ないものを使った。（つもりです・・・）

測定結果は１０３.４ｐＦだ。　これは上等な結果だった。　今までの測定もＯＫだったんだな・・・



“標準コイル”の測定。

測定値は９.２９７μＨだ。　これも上等な値だ。　今までの測定もＯＫだったんだよ。



市販のマイクロインダクタを測ってみた。



コンデンサの容量を測ってみた。







ＬＣメータはなかなか便利なメータだ。
これからの工作が楽しくなるだろう。

次はＤＢＭ（リング変調器）を動かしてみよう。
これはオイらのコンバータ工作の本命になるものだが原理はとても難しくて動作させるのは
高度なテクニックが必要になるらしい。

ＪＡＮＪＡＮＪＡＮさん、本当にありがとうございました。
これからもアドバイスをよろしくお願いします。

悪戦苦闘の末にやっと信号音が聞こえた

２０１７／０８／１２（土曜日）　曇り・午後から晴れ


やっとケースの工作を終えてダウンコンバータの回路基板をケースに収めた。
早速テストの準備をして電源を投入した。
ところが受信機はノイズを発するばかりで全然反応してくれない。
ダウンコンバータ回路はバラック組み立てではうまく動作してくれて実際のエアーバンドも
よく聞こえた。（ただ明瞭度はイマイチだけど・・・これはコンバータのせいではない）
どうしたんだろう？

コンバータの局発は２１０ＭＨｚに、テストオシレータの信号周波数は３２２ＭＨｚ。
そして超再生受信機の同調を１１０ＭＨｚにセット。
何度確認してもこのとおりだ。

仕方がない。
一つずつチェックしていこう。

メーカー製の広帯域アンプ。
取り付けられていたＳＭＡコネクタを無理やり取り外したりしたから壊れたのかもしれない。
ＮＷＴ１５０（簡易スペアナ（５０ＫＨｚ－３００Ｍスィーパ））でチェックしてみた。


結果は全域にわたって約３０ｄＢのゲインがある。（バラック組み立て時は４０ｄＢちかくだったが）
波形には大きな乱れはない。
負荷電流は約２９ｍＡっだ。　　アンプは問題なしだろう。




局発（ＬＯＣ）を確認中、セラミックトリマコンデンサに半田ゴテを当て過ぎて端子が外れてしまった。


何とか修理しなくては・・・・・



また外れては困るのでエポキシ樹脂接着剤で補強した。


これを使うのは問題があるかもしれない。
ジャンク箱を探したら小さなエア・トリマコンデンサが出てきた。


このトリマコンデンサはどのくらいの容量何だろうか？
またＮＷＴ１５０の出番だ。

今まではＧＤＭで同調点を探って計算（換算表）で容量を確認していたがＮＷＴ１５０は
少し便利になった。（容量を直読することはできないので換算表で見当をつけるのは同じだ。）


エア・トリマは最小１.２ｐＦぐらい。　最大１０ｐＦぐらいだ。


ついでに修理したセラミックトリマも調べてみた。

最小４ｐＦ、最大２５ｐＦだった。　


これは容量差が大きくて細かい発振周波数の調整はしにくいかもしれない。
そこで容量差の小さいエア・トリマコンデンサを取り付けた。
これで発振周波数の調整はしやすくなるかもしれない。


ＬＯＣ発振周波数は２１０ＭＨｚ。
トランジスタは２ＳＣ１９２３．（ｆＴ：５５０ＭＨｚ　ｈＦＥ４０～２００）
コレクタ電流は１ｍＡぐらいだからこれでＯＫだ。



次はＭＩＸ回路の確認だ。
電流を測ったら０.１６ｍＡしか流れていない。　トランジスタがいかれたかな？


ＭＩＸのトランジスタは２ＳＣ３７７６（ｆＴ：１.５～３.０ＧＨｚ　ｈＦＥ：４０～２００）だ。
取り外して調べてみた。　ｈＦＥは４８で規格表の範囲には入っている。



コレクタ電流が０.１６ｍＡではちょっと少ないかもしれない。
トランジスタのｈＦＥが規格内に入っているならバイアス抵抗が大きすぎるのかもしれな。
もう少し小さいものに変えてみた。

ついでにトランジスタも２ＳＣ３３５５に変えてみた。

２ＳＣ３３５５はｆＴが６.５ＧＨｚもある。
ＬＯＣに使って相当の数を不良？にしてしまったが（ｈＦＥが異常に少なくなってしまう。）
追加注文したものが届いたので数的には余裕がある。
ＭＩＸ回路なら不良にはならないだろう？（後で取り外して使用後のｈＦＥを調べてみよう。）


ＭＩＸ回路のバイアス設定用抵抗。　当初は５１ＫΩにしていた。


段階的に抵抗値を下げてコレクタ電流を確認していった。（ベース電流その他バイアス回路電流も
含まれているがほとんどがコレクタ電流だろう）


最終的には２０ＫΩ。


コレクタ電流は０.３６ｍＡにした。　ＭＩＸ回路は少なめが良いかもしれない。（非直線歪が必要か？）


以上のような調整をしていよいよテストを始めた。

テストオシレータが発する３２０ＭＨｚの信号をコンバータのＬＯＣの２１０ＭＨｚとＭＩＸして
結果、生成した１１０ＭＨｚを確認しようというわけだ。

ＳＤＲドングルが３台。信号受信アンテナも３基。　パソコンは２台。
机の上は配線でごちゃごちゃ・・・　何が何だか分からなくなってしまう。
ドングルやアンテナに色分け付箋紙を張り付けて区別した。

しかし、どうしてもコンバータ出力の１１０ＭＨｚは確認できない。　どうしてだろう？



このテストによる１１０ＭＨｚの確認は中止して、超再生受信機で確認してみることにした。


昨日のテストでは超再生受信機は無反応だったが今度はどうかな・・・



今度は受信機は反応してくれた。
常時発生しているノイズ（超再生ノイズ）がテストオシレータのシグナルで変化するのだ。
同調を取ると変調音が聞こえる。
感度が良いのか悪いのかはわからない。
しかし、確かに１１０ＭＨｚを受信している。


そんなテストの様子を動画でご覧？（お聞き？）ください。





超再生受信機で受信できる信号をＳＤＲドングルは受信しない・・・・・・
ダウンコンバータが生成する１１０ＭＨｚはそんなに弱いのだろうか？
そしてそれを受信できる超再生受信機はそんなに感度が良いのだろうか？
とてもそうとは思えない。

今度はコンバータの出力（１１０ＭＨｚ）をアンプで増幅してテストしてみよう。
急いで広帯域アンプを注文しよう。

初テストはＮＧでした・ － ３２２ＭＨｚ→１１０ＭＨｚ変換 －

２０１７／０８／１０（木曜日）　曇り・小雨


基板回路をケースに収めて配線を済ませた。

アンテナ接続コネクタ、出力コネクタ（ＳＭＡ）の配線は同軸ケーブルを短く切って使用した。
狭いところでの半田付けには手間取った。


配線完了。



時刻は大分遅い。
テストは明日にしようか、と思ったがやっぱり早く結果を知りたい。
散らかった机の上を整理して（といっても整理のしようがないけど）機器をセットした。



コンバータのＬＯＣ発振周波数を確認するＳＤＲドングル（ソフトウェアはＨＤＳＤＲ）と
テストオシレータの出力を確認するＳＤＲドングル（ソフトウェアはＳＤＲ＃）を動作させて
テストを始めた。

テストオシレータからの３２２ＭＨｚ電波とコンバータＬＯＣの２１０ＭＨｚを混合すれば
１１２ＭＨｚが出力されるはずだ。
それを超再生受信機で受信できればＯＫなんだけど・・・・・・


ＨＤＳＤＲ（左側）はＬＯＣの２１０ＭＨｚを受信してスペクトルを表示している。　　
ＳＤＲ＃（右側）はテストオシレータの３２２ＭＨｚを受信してスペクトルと変調音を出力している。


条件はこれでＯＫのはずだけど超再生受信機は超再生ノイズを発するばかりで反応がない。
どうしたんだろう・・・・・
ケースに収めたからおかしくなったのかな？
もっとしっかり確認しなくっちゃ・・・・