７８Ｆ０５３３のコーナー（９）

更新日：２００９年３月１６日

自作ラジオ調整用高周波発振器を作ろう
久しぶりに「78F0533」に戻って来ました。今回は高周波発振器を作ります。事の発端は現在平行して製作中の「完璧版短波ラジオ」の調整をする必要があったためです。ひょんなことからWEB上で次の製作を見つけました。
http://scw.asahi-u.ac.jp/~sanozemi/Sakuhin/radio04/radio.html
「LA1600を利用した、高周波発振器の製作」です。
基本回路の実験をしてみると上手くいきそうな気がしたので、これは調整用に使えるはずだと考え、今までに発表した製作のエッセンスを組合わせて今回の完成形となりました。
かなりニッチな製作ですが、自作ラジオ派には相当重宝するものと思います。
基本回路は上記内容をそのまま使っています。記事を発表された方に感謝いたします。
自作ラジオ調整用高周波発振器を作ろうの基本仕様
１）中波帯から短波帯までの高周波発振が可能。（576kHz〜12500kHz)
２）高周波発振に1kHzの低周波を乗せることで自作ラジオの調整がとても便利。
３）発振周波数はCPLDで周波数測定・制御することで発振の安定化を行う。
４）周波数ステップは中波帯が9kHz、短波帯が10kHzとする。
自作ラジオ調整用高周波発振器を作ろうの全体構成図
まずは全体の構成図を示します。
（自作ラジオ調整用高周波発振器の構成図）
CPLDは古い製作から取り出した基板を使用します。「トランジスタ技術 2006年4月号」の付録についていたものです。高精度（？）の周波数カウンタを構成しています。中波帯から短波帯までの測定には充分な性能と思います。今から新しく製作される方はCPLDの入手困難と思いますが、基本原理さえ理解すれば他のCPLDで実現可能ですので、是非皆さんでトライしてみて下さい。回路全体の動作原理は今までに製作しているデジタル選局ラジオと同じです。それぞれの基本部分は今までの私の製作に全て登場しますので、このページで説明不足の部分は別ページを各自参照お願いいたします。
自作ラジオ調整用高周波発振器を作ろうのCPLD回路
CPLD部分については詳しく説明はしません。私の別のHPを見て下さい。
http://www.max.hi-ho.ne.jp/nonchansoft/cpld/index.htm「CPLDで遊ぼう！」
CPLDは周波数カウンタの仕事をしています。最近の私の製作ではこの周波数カウンタ部分もマイコン処理としていますが、今回は本体のマイコンの制御を楽にするためと広い範囲に渡って計測する必要があったためCPLDを使いました。
（自作ラジオ調整用高周波発振器のCPLD回路)
CPLDは一定時間ゲートを開いてその間に入力されるパルス数を測定しているだけです。
（CPLD回路の入出力割付）
ポートは周波数入力用１本、測定周波数出力用２０本ですが12500kHzまでしか出力する必要がないので実際に使っている出力は１８本です。
周波数測定の入力回路には必ず次の回路を設けます。
（入力アンプ回路）
CPLDに関するファイル一式はこちらからダウンロードして下さい。
「トランジスタ技術 2006年4月号」がないと意味をなしませんが、持っている方は全てのファイルが含まれていますのでそのまま使って下さい。
自作ラジオ調整用高周波発振器を作ろうの低周波発振回路のシミュレーション
この部分は先に説明しました、WEBで公開されている回路をベースにしています。
日頃からSANYOのLA1600でAMラジオを作っていますので、馴染みの回路でそのようなことが出来ることに興味を持ったのです。早速実験のために作ってみると大変うまく行きました。しかし1kHzの低周波部分がうまく発振してくれません。丸一日悩みました。そこで登場するのが「LTspiceIV」の回路シミュレータです。フリーで全ての機能が使えるので大変便利です。丁度私の使用に連動するようにトランジスタ技術を発行すしているCQ出版社より「LTspice入門編」が発行されましたので、大変参考になります。インストールの方法は書籍に任せるとして早速トライしてみましょう。
（低周波発振回路部）
これが実際に動いた回路です。WEB上の製作ではQ1のベースバイアス抵抗が上記定数より低かったので、私の回路ではうまく発振しなかったようです。試行錯誤で抵抗定数を選ぶとシミュレータ上でも発振するようになりましたので、実際の回路で組み込んでもばっちり発振してくれました。恐るべしシミュレータ、でも大変重宝するシミュレータです。
（発振出力信号のシミュレート波形）
それでは高周波回路部分と組み合わせて実際の動くものに仕上げていきましょう。
自作ラジオ調整用高周波発振器を作ろうの発振回路部分
（発振回路部分）
幅広い周波数に対応するため、コイルを５種類切換えます。使うコイルと発振周波数は次の通りです。
（使用コイルと発振周波数の関係）
コイルと発振周波数に関して２点注意点があります。
ひとつめは「AMラジオ用OSCコイル」です。AMラジオの製作と同様にコイルを巻きほぐす必要があります。バリキャップで中波帯を発振させるためにはどうしても必要です。今回は約２０回巻きほぐしました。高い周波数（というより後の周波数に上限周波数をつなげるため）に合わせたため、低い方には発振しなくなります。大変惜しいですが、中波帯の下限は576kHzとなります。
ふたつめは8MHzから9MHzに発振領域を置いていないことです。LA1600のせいなのか回路配線のためか判りませんが、8.5MHzから9MHzの手前まで発振周波数が安定しない領域があります。原因が不明ですが、たまたまこの範囲に短波ラジオ帯がありませんのでラジオでの調整も重要でないと考えて省きました。その前後が正しく調整されていれば全く問題は無いと思います。
低周波の1kHzはスイッチでON/OFFが可能です。実際の調整には低周波が乗っているほうが便利です。自作ラジオとの結合がRF OUTから線を出して、ラジオ側のアンテナに巻きつけるのが良いと思います。あまり多く巻きつけると信号が強くなりすぎで同調のポイントがわからなくなるので適度に低いほうが良いかと思います。
自作ラジオ調整用高周波発振器を作ろうのマイコン制御回路部分
（マイコン制御回路部分）
ある程度のポート数が必要ですので使用マイコンに「78F0533」が復活しました。
CPLDの測定周波数を18bitのバスで直接読み込んでいます。AMラジオの時と同じように測定周波数が設定周波数に合うようにD/Aコンバータの電圧を制御しています。今回も5V以上の電圧で周波数を制御しますのでOPアンプで1.5倍に電圧を上げています。
液晶には設定周波数を表示するのみです。
（シンプルな液晶表示）
（マイコンのポート設定）
コイルの切換えはロータリースイッチで行っています。２回路５接点を使って、コイルの切換えとマイコンへ切換え指定を行っています。
４つのボタンがありBT1、BT2が中波帯で±9kHz、短波帯で±10kHzの設定、BT3、BT4は中波帯で±90kHz、短波帯で±100kHzの設定が出来ます。
自作ラジオ調整用高周波発振器を作ろうの発振周波数
コイルごとの発振周波数と制御電圧の関係を記しておきます。皆さんの製作環境でこの値は変わるため参考程度に留めて下さい。実際のプログラム中での制御は周波数を分割してその間を直線の式で近似しています。実際にはCPLDの測定周波数とマイコンの設定周波数を自動に合わせているので、最終的にはほぼ正しい周波数に落ち着きます。発振の誤差は最大で2kHz以内です。
（発振周波数と制御電圧の関係）
自作ラジオ調整用高周波発振器を作ろうの完成までの姿
（高周波発振中）
（正面と背面です。前製作のケースを流用したので関係ない部分に穴が・・）
（中身は結構詰まってます）
高周波部分とマイコン、CPLD部分は気休めですがアルミ板で分断しています。
自作ラジオ調整用高周波発振器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。
今回の製作はどうでしたでしょうか。これは次製作への前哨戦にすぎません。でもこの発振器を製作したことで、ラジオの調整が大変楽になり、精度アップが出来るようになりました。今後もより高感度のラジオが製作出来ると信じています。さていよいよ次回は「完璧版短波ラジオ」の製作となります。乞うご期待下さい。でもその前に寄り道があるかも。
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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