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更新日：２００７年５月１３日

新作デジタル選局短波ラジオを作ろう
究極の短波ラジオが完成しました。5kHz単位でのチューニングを可能としました。周波数は自動追尾のため極めて安定しています。以前に作ったものを改良してここまで仕上げました。夜中になれば海外からの電波をガンガン受信することが出来ます。昔のBCLブームを懐かしく思いながら聴いている毎日です。それでは製作をスタートしましょう。
新作デジタル選局短波ラジオを作ろうの基本仕様
１）受信可能周波数は4500kHz～9960kHzとする。
２）短波チューナー部はワンチップICのスーパーヘテロダイン方式とする。
３）周波数はデジタルで直接選局する。周波数ステップは5kHzとする。
３）局発の周波数は自動追尾とする。局発と同調は個別制御が可能。（今回は同じ）
４）周波数表示は4桁のLCDモジュールを使用する。有名局は局名も表示する。
５）予め35局の放送局をプリセットしている。
６）将来的に外部から周波数を制御する端子を設けている。（今回のソフトは未対応）
新作デジタル選局短波ラジオを作ろうの全体構成図
まずは全体の構成図を示します。
（新作デジタル選局SWラジオの構成図）
今回は大きく５つのブロックに分かれています。
①短波チューナーブロック
電子チューナーになっています。ICにはSANYOのLA1260を使いました。以前に作ったSWチューナーを改造して使用しました。ひょとしたらこのICは結構入手難しいかもしれませんね。LA1600でもチューナー部は出来ますので能力のある方は挑戦してみて下さい。局発と同調を個別に制御出来るようにしていますが、今回はほぼ同じ電圧で制御しています。といっても制御の精度は局発がものすごく高いですが。電源系は5Vになります。
②D/Aコンバータブロック
今回一番苦労した部分です。5kHzの制御をするためにカットアンドトライを繰り返しました。詳細は後ほど説明しますが、周波数自動追尾の究極の業を見て下さい。今回たまたまですが5V以下の電圧で上限周波数の駆動が出来たためOPアンプは使っていません。高い電圧を掛ければ今回の上限周波数以上の同調も出来ますが自動追尾を達成させるためにあえて今回ははずしました。短波的には今回の周波数より高い部分でも魅力的ですので別途作製を考えています。
③CPLDブロック
短波チューナーブロックの局部発振周波数を計測してマイコンに送り込みます。中間周波数の455kHzを引いているのでマイコン側での処理が簡単になります。電源は5V系ですが内部で3.3Vにしています。中身は前回作ったAMラジオの部分と全く同じです。
④マイコンブロック
NECのuPD78F0533を使用しました。やはりピン数が多いと使いやすいです。今回は余るピンが全くないほど使いこなしています。容量も多いので大変満足しています。電源は5V系です。
⑤アンプブロック
ラジオの製作などに使用したものを使います。回路は簡単ですが結構良い音が出ます。今回は5V系で使用しました。モノラルですのでこれで充分ですね。
新作デジタル選局短波ラジオを作ろうの短波チューナーブロック
短波チューナーブロックは前回作ったSWチューナーを改造して使いました。結構全ての周波数帯域で安定した感度を保っていましたので、今回の製作にはピッタリですね。局発と同調含めてバリキャップで制御するのですがこのバリキャップをどう使うかで悩みました。結局前回の製作の通りとしました。その影響で周波数と駆動電圧が直線性にならなったので、ソフトは結構苦労しています。
（SWチューナーブロック回路図）
AMに比べると同調の部分はあまり神経質にならなくても良いと思います。今回は局発がどれほどの精度で制御できるかがポイントになります。
（短波チューナーブロックの局発電圧と周波数相関）
私の環境でのデータなので皆さんが製作される場合は充分に調整をお願いいたします。コイルのコアの位置によっても周波数と電圧は異なりますので。
新作デジタル選局短波ラジオを作ろうのD/Aコンバータブロック
マイコンからは簡易のD/Aコンバータで制御します。今回は局発を12bit、同調を8bit精度としました。実際にはそれほどの精度は出ていないと思います。当初は11bit精度だったのですが5kHzごとの発振が難しくビット数を上げました。自動追尾のために一部回路を工夫しています。周波数がどうしても合わないところは故意に抵抗を制御して合わせ込んでいます。マイコンが自動にやってくれますので少し待つだけでOKです。
（12bitD/Aコンバータ回路＋微調整付き）
今回苦労した部分はこの微調整付きに現れています。周波数はほぼ±1kHzで合わせることが出来ます。しかしながら周波数によっては全く合わない部分が生じます。この部分を強制的に合わせるために強制的に抵抗を調整します。上図中のD1-D2間、D2-D3間、D3-D4間を強制的に抵抗値を下げて電圧を微調整します。電圧が合わないパターンは色々あるのでこの3bit（8通りの制御）で全て合わせることに成功しました。
（微調整回路）
3bitの調整制御はフォトリレーを使います。それぞれのビット間の1.5kΩの抵抗をこのフォトリレーでショートさせて全体の電圧を調整します。同様のことをする方法は色々あると思いますので皆さんも考えてみて下さい。
（8bitD/Aコンバータ回路）
同調部は今回8bitで制御します。短波の場合この同調部のずれに対してそれほど感度が変わらないのでこれでよしとします。（既にこれ以上のビット数で制御出来るポートも余っていませんが・・・）
新作デジタル選局短波ラジオを作ろうのCPLDブロック
今回はCPLDは周波数の計測と中間周波数の減算しかしていません。その結果を12bitのバスで出力します。今までに製作したモジュールのみで構成しています。回路の中身は前回のAMラジオと全く同じです。
（CPLD内部構成図）
（CPLDのピン接続）
局発周波数をCPLDで計測するために信号増幅回路が必要です。
（入力信号増幅回路）
この回路がないとCPLDが正しく計測をしてくれません。またCPLD側の電圧に合わせる役目もしています。今回は出力にセラコンを付けました。付けるとなぜか周波数が安定したように思いました。
新作デジタル選局短波ラジオを作ろうのマイコンブロック
今回もuPD78F0533のボードを使います。なぜかかなりの枚数を所有しております。関連の方々に感謝感謝です。
（マイコン側の電源とGNDの接続）
LCDモジュールも前回と同じものを使います。4行表示出来るので大変便利です。
（4行表示LCDモジュール回路）
（LCD表示の内容）
LCD表示は上図としました。設定周波数は1行目の右に表示します。局発の周波数は2行目に表示します。周波数は自動追尾ですのでこの周波数が設定周波数に合うように（±1kHz）電圧を自動調整します。2行目の左側にはその電圧をマイコンが設定する値を表示します。デバッグ用でですので気にしないで下さい。さらにその右横にはアルファベット表示が出るときがあります。これは周波数がうまく合わない時、12bitのD/Aコンバータを微調整している状態を示しています。1行目の左側には予めプリセットしてある周波数の番号を表示します。（プリセット操作した時のみ）
3行目と4行目には放送局の局名と受信可能な時間を表示します。（私が理解している範囲のみですのでされほど大したことではありません）
（操作スイッチの回路）
操作スイッチは5個使います。SW1、SW2が周波数を5kHzごとにアップダウンします。SW3、SW4はプリセットしてある周波数選択ををアップダウンします。SW5は周波数の微調整をするのに使いますが現在は完全自動追尾となっているので押すことは全くありません。どうやって周波数を自動追尾しているかはソースリストを後で見て下さいね。
（チューニング表示用LED回路）
チューニングの状態が見れるように3個のLEDを付けます。局発の周波数が設定周波数に合うように常時測定周波数を計測して高ければ低いほうへ、低ければ高いほうに周波数が合うように調整しています。その状態がこのLEDで見ることが出来ます。
（ポート割付と設定）
ポートの接続は多いですが難しいことは全くありません。配線が込み合いますので注意して配線して下さい。外部制御割り込みクロック、外部制御データは次回の製作で使いますので今回説明はしません。
新作デジタル選局短波ラジオを作ろうのアンプブロック
今回もラジオとするためにアンプを内蔵しました。スペースの関係からスピーカは外部に付けましたが大変便利です。
（アンプブロックの回路図）
この回路は低電圧でも動きますが今回は5Vとしました。電源部はあえて記載しませんでした。皆さんで工夫してみて下さい。毎回言ってますがラジオにはスイッチング電源は禁物ですので、注意して下さい。
新作デジタル選局短波ラジオを作ろうの完成までの姿
それでは完成までの姿を見て頂きましょう。古い製作を改造などしているので使わない穴も結構あります。
（アナログ回路を集めたブロックとしてひとつのケースに入れました）
（正面はボリューム、Sメータ、背面は電源ジャック、接続端子などです）
（デジタル回路部分を中心に集めました）
（背面は電源ジャック、接続コネクタなどです）
（LCD表示部です。操作ボタンも付けました）
（ラジオ日経受信中です）
新作デジタル選局短波ラジオを作ろうの全VHDLソースコード
私と同じ製作をされる方、または勉強される方のために全ソースコードなどプログラム一式を公開いたします。フォルダごと圧縮しましたのでそのままもってって下さい。
全ソースコードはこちらです。
新作デジタル選局短波ラジオを作ろうのマイコンソースファイル
ソースファイル一式はこちらからダウンロードして下さい。フォルダごと圧縮しています。全ファイルが入っています。ライタで書き込みする実行ファイルも含まれています。
皆さんいかがでしたでしょうか。5月の連休を中心に集中的に製作を進めましたので、かなり完成度が高くなりました。周波数がぴったり合わせらるので狙った局が必ず受信出来ると思います。中国や北朝鮮などの強力局がはいるとかなりの周波数範囲に渡って聴こえるので今後改良の余地はあると思います。でも実用的にはこれで充分です。VOAなどを聴いて英語の勉強も良いかもしません。今後の製作として10MHz以上の帯域についても受信出来る受信機を考えています。とりあえず次回はこのラジオを外部からコントロールする製作を行います。それではお楽しみに。
これからも「ＮＥＣ７８Ｋ０/Ｋ０Ｓマイコン開発室」はどんどん楽しくなります。

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