7MHｚSSB/CW受信機の製作

７MHｚ SSB/CW 受信機の製作

はじめに

　これから紹介する受信機は製作もトランシーバーに比べると手軽ですし、しっかりとハンダ付けができていれぱ特にトラブルもなく完成できるはずです。というのも、この受信機はこれまでハンダ付けを―度もしたことがない妻が製作したものですから、少なくとも製作に興味のある方であれば、きっと完成できると思います。これをサブ受信機にするのも、また、送信機と組み台わせてQRPトランシーバーにするのもよいかと思います。

回路構成

　受信機にはスーパー受信機とストレート受信機がありますが、―長―短があり、どちらが優れているかは―概にはいえないようです。ストレート受信機は回路が簡単なわりにはけっこうよく聞こえ、捨てがたい魅力がありますが、今回はテクニックのいらないオーソドックスなスーパー受信機にすることにしました。

　第1図に、これから紹介する受信機のブロック・ダイヤグラムを示します。回路構成は、高周波増幅なし中間周波増幅3段のシングルスーパーですから何も目新しいものではありません。第2図、第3図はブロック・ダイヤグラムを具体化した回路図です。それでは順に各部の動作を追ってみましょう。

　高周波増幅器は普通、イメージ混信の除去、不要輻射の防止などの目的で置かれますが、ここで利得を取り過ぎると隣接する短波放送のかぶりを受けてよくありません。特に7MHzなどでは目的信号が埋もれてしまい良い結果が得られなくなってしまいます。そのため通常はATTを入れて使ったりしますが、減衰させるくらいならば最初から増幅しないほうがマシですから、高周波増幅器は入れないことにしました。

　しかし、イメージ混信の除去のためには周波数変換器の前に同調回路は必要ですし、次のDBMの入カインピーダンスが低いので、マッチングをとる意味もあってアンテナとの間に複同調回路を入れています。また、不要輻射の防止については複同調回路によって十分に減衰されることを期待して無視することにしました。

　周波数変換器には、すでに述べたようにDBMを使用しました。DBMは利得がないどころか、むしろ信号は減衰されてしまいますが、能動素子によるアクティブ・ミクサーのように局発の強さをシビアに調整する必要がありませんから、使いやすく失敗がないと思い採用することにしました。

　局部発振器は、SSBを受信する以上、周波数が十分に安定でなければいけません。これを自励式で作るとなると丈夫なVFOボックスが必要ですし、所望の周波数が得られているかどうかをカウンターなどの周測器で測定しなければならず少々大変ですので、容易に製作できて確実なVXOを使用することにしました。幸いなことに7MHzのバンド幅は1OOkHzですから、VXOで十分にカバーできます。―般的には，VXOの可変範囲は基本周波数の0.5%以下といわれていますが、水晶の周波数によっては、それ以上の可変範囲がとれますし実用上も十分に安定なようです。

　中間周波増幅器は受信機の利得を得ることと選択度を稼ぐことがおもな目的です。しかし、ただ単に利得を取れぼよいわけではありませんし、取り過ぎると発振しますから十分に注意しなければいけません。中間周波発振器では「ギャーギャーピーピー」いうだけで何も聞こえません…。ところで、FETの入カインピーダンスが高いことから、よく中間周波トランスはゲート側に入れて使用されますが、ゲートのインピーダンスを低くしたほうが発振しにくいと思いましたので、ここでは多少の利得の低下には目をつぶりドレイン側に入れることにしました。さらに、必要な選択度はクリスタル・フィルターを挿入して得ています。また、AGC電圧は第3段目ドレインから信号の―部をダイオードで整流した後、各段の第lゲートに加えています。Sメーター回路は同段のソース抵抗の電圧降下を表示する簡単なものです。

　検波器にはダイオードによるリング検波回路を使用しました。なお、回路のバランスは取っていません。受信の場合でもバランスを取った方が良いのは言うまでもありませんが、特に問題はないようです。

　キャリア発振器はトランジスタを1個使用して簡単に済ませました。さらに、セラミック・トリマーでキャリア・ポイントを微調整できるようになっています。

製作

　回路構成をひととおりお話ししたところで、さっそく製作に取りかかりましょう。まず、プリント基板を作ります。プリント基板は、第4図、第5図にそれぞれ示すようにメイン基板と局発基板の2つに分かれています。合わせて部品配置図を示していますので参考にしてください。次に、部品をのせますが、このときトランスは最後にしたほうが作業しやすいと思います。部品を挿入したら、極性が違っていないか、ほかの部品と接触していないかを確認してハンダ付けして下さい。

部品について

　それでは、、ここで部品について、もう少し詳しく説明しておきます。まず、トランスですがFCZのものをそのまま使用できます。もし、10Kタイプのトランスに巻いて自作される方は、第1表にコイルデータを示しておきますので参考にして下さい。この受信機では周波数変換器にDBMを使用しています。DBMといっても市販の立派なものではなく、2個の10Kタイプのトランスと4本の1N60で構成したものです。しかし、144MHz帯でも同様のものを使用することができましたので、特に問題はないはずです。また、ここに市販品を使用しても大差はないだろうと思います。

　さて、クリスタル・フィルターですが、ここで使用したものは7.8MHzのSSB/AM兼用のものです。ジャンクでなくて正規に購入すれば4,000円ぐらいします。少々高い部品ですが奮発して下さい。なお、同時にキャリア発振用のクリスタルを購入しておくことを忘れないようにします。この受信機では差のへテロダインを取っていますのでUSB用が必要です。もし、安く入手可能ならほかの周波数のフィルターでも構いません。ただし、そのときは、それに合わせて中間周波トランスとキャリア発振用トランス、それに局部発振器の水晶並びに局発用トランスを変更して下さい。

　次に、使用する半導体について述べます。中間周波増幅用にはデュアルゲートFETの3SK35を使用しましたが、ほかの素子、例えば3SK45、3SK73などでも同じように使用できると思います。また、第2ゲートは本来のゲートの働きをしていませんので、はじめからシングルゲートFET、例えば2SK241などを使用しても同様の結果が得られます。その場合には、第2ゲートを無視して考えて下さい。トランジスタは２SC945または２SC1815などの汎用トランジスタが使えます。ダイオードは全て1N60相当のものが使えます。なお、スイッチング用のシリコン・ダイオードは使わないで下さい。

　低周波増幅用のICはO.5WのLM386を使用しました。ほかのICでも構いませんが、基板のパターンは変更が必要になります。バリキャップは１SV50など何でも使えます。入手できるもので結構です。

　Sメーターにはフルスケール200μAのラジケーターを使用しました。なるべく感度の良いものを使用しないとメーターが振れません。

●局部発振器について

　部品について説明をしたところで局発基板についての注意を付け加えておきます。ここでは7MHzの受信機を7.8MHzのフィルターを使って製作していますので、必要な局発の周波数は14.9MHzになります。この発振周波数ならば基本波でよ良く、逓倍する必要がありませんので、2SC945を2個使用した簡単なもので済みます。しかし、使用するフィルターや水晶の周波数によっては逓倍が必要になります。

　なお、水晶に直列に入れるコンデンサーにバリキャップを使用していますが、最近は微動機構として適当なものが手に入り難くなっているからでバリコンよりも多少なりとも回転角度が得られるボリュームを使いたかったためです。その代わりにバリキャップに加える電圧は十分に安定なものが必要になります。

調整

　基板が完成したらコーヒーでも飲んで頭を休めた後で部品の取り付けに誤りがないかを確認します。間違いがなかったら，安定に動作させるためにケースあるいはシャシに基板を取り付けます。第6図に示した結線に従ってアンテナ・コネクター、電源ジャック、電源スイッチ、電源ライン、AFボリューム、スピーカー、VXOボリューム、Sメーター、局発の配線をします。ここまでできたら、もう―度配線を確認し誤りがなかったら電源を接続します。

　どうですか? スピーカーからサーというノイズが聞こえればしめたものです。もし、聞こえなければAFボリュームの中央の端子に指を当ててみます。それでも音がしなければ、どこか間違っていますので、初めに戻ってもう―度確かめて下さい。次に、キャリア発振用トランスの二次側にRFプローブをあて、その指示が最大になるようにコアを回します。今度は局発用トランスの二次側にRFプロ―ブをあて、やはり指示が最大になるようにします。

　ここまで済んだらアンテナを接続します。このときスピーカーからの雑音が増えるようならばかなり脈があります。普通は、そんなにうまくいきませんから、アンテナに近いほうから順に8個のトランスのコアを回して雑音が大きくなるようにします。このときDBMの2個のトランスは共振点がありませんので、コアを回しても変化はあまりありません。コアを内部のコイルと十分に交差する位置にセットしておきます。ほかのコイルは、いずれも共振点があります。もし、コアを回しても見つからない場合はコンデンサーの値を確認します。コイルを自作した人は巻数も確認してください。

　ここまで済めば、もう何か信号がはいってくるはずです。ダイヤルを回してみて下さい。どうですか。何か聞こえますか。信号を聞きながら、それが大きくなるように8個のトランスのコアを再調整して下さい。次に、キャリアの周波数を調整します。実際に信号を聞きながらセラミックトリマーを回して適当な音になるようにします。

　基板上のVR１、VR2は、それぞれAGC電圧調整用とSメーター零点調整用のボリュームです。まず、VR１を回してスピーカーからの音が少し小さくなるようにします。この位置は自分の好みに合う点で結構です。次に、アンテナを―度はずしてVR2を回し、Sメーターの振れが零になるように合わせます。

　ここまで来たらほぼ完成です。あとは局発の可変範囲の調整をします。可変範囲の上限は使用するクリスタルによって決まりますから下限の設定のみです。別にバンドをワッチできる受信機があれば、7.0MHz付近に合わせて信号を受信しておきます。次に、局発のCONT端子に加わる電圧が最小から心持ち大きくなるようにダイヤルをセットします。そして局発のVXOトランスのコアを同じ信号がはいるところまで入れれぼ終わりです。もし、受信機がなければダイヤルを同様にセットし信号を受信しながらコアを回して電信バンドを通り越したところに台わせておきます。これで完成しました。ダイヤルを回してみましょう。

製作を終えて

　いつも聞きなれているQSOが今日は何か違いませんか。いま聞いている信号は自分で作った受信機から聞こえているのです。何かワクワクする感動を覚えられたのではありませんか。そして、初めて自作に挑戦された方であれば、言葉にならない「へエー」が思わず口から飛び出しただろうと思います。どうですか。アマチュア無線には、こんな楽しみ方があるのです。

　この受信機を使っていると少しずつ不満が出てきました。まず、Sメーターの振れが大きくないことです。私のアンテナがホイップであるからでしょうが、少々利得不足の感じがしないでもありません。しかし、信号はよく聞こえますから、Sメーター回路を別に設けたらよいと思います。他にはダイヤルに微動機構がありませんので同調がややクリチカルです。微動機構が手にはいるならば使用した方がよいでしょう。

それでは、最後にクリスタル・フイルターについて説明を加えて終わりにしたいと思います。

最後に

　ここで使用したクリスタル・フィルターはメーカー製のものですが、正規に購入するとけっこう高いので、もう少し安価にできる方法を紹介しておきます。ジャンクのクリスタルは安いのは1個50円ぐらいですので同じものを5個買ってきます。そのうちの4個でラダー型のフィルターを組み，残りの１個をキャリア用に使います。私はUSB用で組んでみましたが、そのときのデータを第7図に示しまず。少し帯域幅が広いようですが使用できます。

　次はラダー型より狭帯域のフイルターを示します。ラダー型の特性は非対称になりますが、このフィルターは対称にすることができます。同じクリスタルを3個買ってきます。2個でハーフラティス型のフィルターを組み、残りの1個をキャリア用にします。このフィルターを第8図に示します。この場合、クリスタルの数は3個で済みますが、調整する箇所が4つありますので少し面倒になります。正式にはスぺクトラム・アナライザーなどで調整しなけれぼならないのでしょうが、なくても何とかなります。ではその要領について説明しておきましょう。

　まず、組んだフィルターを基板に取り付けます。そして信号が最大になるようにフィルターのトランスのコアを調整しまず。さらに、近接する妨害波が小さくなるようにセラミック・トリマーを回して下さい。このとき、2つのセラミック・トリマーの値が同じならば、なだらかな山型の特性になります。また、一方の値をほとんど零にして、他方の値を増していくと特性の両側にノッチが現れ、狭帯域なフィルターになります。少し面倒ですが、要はサイドが切れれば良いわけですから適当で結構です。

　ところで山型の特性になるように調整してもSSBには少々狭いかもしれませんが、クリスタルによっても異なりますので、実際に組んでみなければ、はっきりとしたことはわかりません。ノッチが現れるときの特性はかなり急峻ですからCW用として最適です。

　私が実験したときのフィルターの基板を参考までに第9図、第10図に示しておきます。なお、フィルターの入出力にある2つの同調回路は入手したクリスタルの周波数に同調させて下さい。センタータップが必要なときはコイルの中点に取りますが、このときバイファイラ巻きにしたほうが良い結果が得られると思います。また、基板を小さくするために7Kタイプのトランスを使っていますが、ここにはFCZの7Kタイプのトランスを、そのまま使用することができます。

（２０００．５．１９）

この内容は HAM journal 誌７６号に掲載された記事をアレンジしたものです。