７８Ｆ０５１５のコーナー（５）
オーディオクラフト工房（５１）

更新日：２００８年５月５日

新作デジタル選局コンパクト短波ラジオユニットを作ろう
透明ケースを使用したコンパクトシリーズ(?)についに短波ラジオの登場です。持ち運びが便利な構成にしていますので、海外出張にも重宝することと思います。短波放送が行われている周波数は下表のように分類されています。今回は短波放送としては比較的低い周波数を中心に受信出来るシステムとしました。（水色の部分です。今のハード構成ではこれが限界かも。）
（短波放送の周波数帯）
３０年前のＢＣＬが今我々の世代で静かなブーム(?)となっています。デジタル選局をしていますが中身は正真正銘のアナログラジオです。当時には味わえなかったデジタル選局でＢＣＬの醍醐味を再び楽しみましょう。
新作デジタル選局コンパクト短波ラジオユニットを作ろうの基本仕様
１）モジュールごとに各ブロックを分ける構成とする。
（コントロールブロック、短波チューナーアンプブロック、周波数表示ブロック）
電池ブロック、スピーカーブロックは従来の製作をそのまま使用します。これがモジュール設計をするメリットですね。
２）短波チューナーブロックはワンチップ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。
４）局発の周波数は自動追尾とする。局発と同調は個別駆動方式とする。
５）周波数表示は７セグメント４桁表示とする。
６）予め150周波数をプリセッしている。（全て放送局を受信出来る訳ではありません）
７）選局操作はプリセット+/-、周波数+/-の４キーとする。
８）ラジオNIKKEIを１発受信可能とする。（プリセットキーの長押しです。）
新作デジタル選局コンパクト短波ラジオユニットを作ろうの全体構成図
まずは全体の構成図を示します。構成はAMラジオの場合と同じですね。
（新作デジタル選局コンパクト短波ラジオユニットの構成図）
動作モジュールは３つのブロックに完全に分かれています。それぞれのブロックはDC9Vの電圧を印加して内部で使用する電圧にそれぞれ変換しています。
①コントロールブロック
メインマイコンはNECの「uPD78F0515」、制御電圧を生成するD/Aコンバータはリニアテクノロジーの12bitDAC「LTC2622」を使用します。今回は同調の関係より5V以上の電圧が必要となりましたので、D/Aコンバータで生成される電圧をOPアンプで1.5倍に増幅しています。電池が減ってきても駆動出来るように電源電圧までフルスウィング可能な「LMC662」を使いました。周波数測定はバッファアンプを通してマイコンが行っています。しかしながらこのマイコンは5MHz以上が直接計測出来ないようでしたので、1/2分周して計測しています。マイコンは5V駆動、OPアンプは9V駆動としています。周波数表示ブロックがなかっても簡単な周波数位置が判るインジケータのLEDを有しています。
②AMチューナーアンプブロック
電圧同調制御の電子チーナーになっています。ICにはSANYOの「LA1600」を使います。短波帯でも使えて、結構感度は良いと勝手に思っています。局発と同調を個別にコントロールすることで受信のトラッキングずれを完全に無くしています。低い周波数から高い周波数まで高感度になっています。音声アンプにはナショセミの「LM386」を使いました。スピーカーかイヤホンが接続出来ます。局発の周波数を出力するためにバッファアンプを入れています。チューナーICは3V駆動、アンプICは9V駆動としています。この部分の構成も今までのものと同じです。
③周波数表示ブロック
周波数表示を７セグメントのLEDを4個使って行います。マイコンにはコントローラと同様の「uPD78F0515」を使います。使い方は全くスカスカ状態です。コントロールブロックから送られてくるシリアルのデータに基づき、周波数を表示します。表示は10秒程度で自動的に消えるようにしています。シリアルデータはクロック、データとGNDの３線で接続します。マイコンは5V駆動としています。
それでは個別ブロックごとに詳しく説明していきましょう。
新作デジタル選局コンパクト短波ラジオユニットを作ろうのコントロールブロック
マイコンは最近重宝しております「uPD78F0515」です。48pinですので、市販の変換基板に簡単に載せることが可能です。
（マイコン側の電源とGNDの接続）
（変換基板に載せたマイコン）
このマイコンにそれぞれの回路を接続してブロックを構成します。マイコンで周波数を測定するので外部から正確な20MHzの水晶発振モジュールでクロックを供給します。短波帯ですのでメインクロックを従来の倍速にしてみました。
（20MHz発振回路モジュール）
フラッシュマイコンを書き込む時にこのモジュールが接続されていると動作しませんので、スイッチなどを用いてこの回路がマイコンから離れるようにしておいて下さい。
どのあたりを選局しているかが判るLED表示を用意しています。周波数表示ブロックをつながない場合は結構重宝します。
（LED周波数インジケータ回路）
局発、同調電圧を発生するD/Aコンバータにはリニアテクノロジーの12bitDAC「LTC2622」を使用します。1個で2ch分のコントロールを行います。
（LTC2622）
8pinですので変換基板が大変重宝します。
（0.5mmピッチ変換基板に載せたDAC）
（DACの制御信号）
マイコンより３線でコントロールします。24bitのデータをクロックに同期して送り込みます。
（DACコントロールのヘッダ部のデータ割付）
（DACコントロール信号の並び）
24bitデータの最初の4bitが制御、次の2bitがDAC指定、残りの16bitが出力電圧データになりますが12bitDACですので後ろの4bitはダミーデータとなります。
DACから駆動出来る電圧は5Vです。今回は同調のバリキャップの駆動には電圧が足りません。OPアンプで増幅します。DAC電圧を1.5倍して制御します。電源は電池で9Vとしていますが電池が減ってくると電圧制御が出来なくなるのでOPアンプはフルスウィング出来るものを使用して下さい。
（OPアンプLMC662）
チューナーからの周波数を測定するために入力アンプが必要です。今回は周波数をマイコン入力前に1/2分周して計測出来るようにしました。
（周波数バッファと分周回路）
選局の操作をするスイッチです。
（操作スイッチ）
同調したことが判るように今回LEDを付けてみました。
（同調表示回路）
コントロールブロックのマイコンポート割付を記します。
（ポート割付と設定）
アプリレットで設定するタイマーについても記します。イベントカウンタの関係より測定時間を10msecにしています。
（タイマーに関する設定内容）
このブロックの電源回路です。
（コントロールブロックの電源回路）
まずはこのブロックの完成の様子を見て頂きます。
（今回はコンパクトにまとめました）
（入出力端子が目一杯です）
（こんな感じで表示を記して完成です）
新作デジタル選局コンパクト短波ラジオユニットを作ろうのチューナーアンプブロック
短波チューナーはおなじみのSANYOのLA1600を使います。毎度おなじみの回路です。
（短波チューナー回路）
同調はバリキャップです。コイルは5MHzのものを使用します。好みにもよりますが今回は7mm角のものを使いました。
このブロックをいかに制御するかは全てカットアンドトライで測定を繰り返しながら行います。製作される皆さんの環境（使用する部品など）に応じて制御電圧は確実に変化します。私のはひとつの事例として捉えて下さい。AMと違い周波数も広いので、全てのポイントの電圧を設定することが出来ません。周波数をいくつかのエリアに分けて各エリアを直線で近似しています。（詳細はプログラムソースを見て下さい。）
（局発周波数と制御電圧の相関）
局発については制御電圧に対する発振周波数を測定すれば良いのですが、同調については実際の局を受信しないと正しく制御出来ているか判りません。ラジオNIKKEIしか受信出来なかったので全てエリアをひとつの直線で近似しました。同調については少しのずれでも良しとしましょう。
（同調周波数と制御電圧の相関）
局発の周波数を正しくコントロールブロックに伝送するために出力バッファが必要になります。このバッファの接続によって受信感度が変わるように思いますので、回路を色々いじって今回はこのようになりました。この回路は出来るだけ局発、同調回路と離すのがベストと思います。
（局発出力バッファ回路）
このブロックには音声アンプも積んでおきましょう。今回もナショナルセミコンダクタのLM386を使いました。
（音声アンプ回路）
このブロックの電源回路です。
（チューナーアンプブロックの電源回路）
それではこのブロックの完成の様子を見て頂きましょう。
（意外とコンパクトに収まりました）
（入出力端子のベスト配置です）
（表示を記せばナイスな感じに・・）
新作デジタル選局コンパクト短波ラジオユニットを作ろうの周波数表示ブロック
７セグメントＬＥＤで周波数を表示するブロックをつなげることにしましょう。
あくまでコントロールブロックから送られてくる周波数データを基に表示を行っています。マイコンはコントロールブロックと同じ種類の「uPD78F0515」を使います。
コントロールブロックからは周波数データを16bitのシリアルデータで伝送します。伝送クロックに同期したデータを受け取って表示を行います。4桁の選局周波数をHEX表記で上位ビットから受信します。
（シリアル伝送される周波数データ列）
このデータは一旦トランジスタで受けるのでマイコンには反転して入力されます。
（データ入力部回路）
周波数表示は７セグメントのＬＥＤです。難しいことはありませんね。
（７セグメントLED部回路）
周波数表示ブロックのマイコンポート割付を記します。
（ポート割付と設定）
一応入力スイッチは周波数表示をON/OFFします。表示は一定時間で消えるので、もう一度表示させたい時に押しましょう。
（操作スイッチ）
このブロックの電源回路です。
（周波数表示ブロックの電源回路）
それではこのブロックの完成の様子を見て頂きましょう。
（マイコンだけのシンプルな構成です）
（入力端子とスイッチです）
（表示部分にはスモークを付けたほうが良いかも）
新作デジタル選局コンパクト短波ラジオユニットを作ろうをつなごう
全部つないで実際にラジオを受信してみましょう。
（どうですがこの状態）
やっぱりコントロールブロックとチューナーブロックは離したほうが良いです。表示ブロックと合わせてラジオには良くないノイズが出ているようですね。
（ラジオNIKKEIを強力受信中です）
新作デジタル選局コンパクト短波ラジオユニットを作ろうのマイコンソースファイル
コントロールブロックの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。
周波数表示ブロックの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。
今回の製作、如何だったでしょうか。短波の世界もよりコンパクトになって使いやすくなりましたね。形は変わりましたが、皆さんも３０年前のＢＣＬブームに再び浸ってみましょう。遠くからの電波を受信した喜びは忘れることはないでしょう。ちなみにアンテナ線は１０ｍくらいが必要ですね。回路図に書き忘れましたので、同調コイル部分から１０ｐ程度のセラミックコンデンサで線つないで下さい。夜になるとガンガン海外局が入感しますよ。
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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