へっぽこ、ミニマル、DIY
2017-09-19 footfoot (0)

家用のゲルマニウム・ラジオ(AMラジオ)を作ってみた

AMラジオ(鉱石ラジオ、ゲルマラジオ)の回路

AMラジオの受信機は自作アナログシンセに組み込みたくて前からテストしてたんですが、出来が悪かったのである程度ちゃんと聴けるようになるまで実験してみました。

今回作ったのは回路が単純なストレート方式のゲルマニウム・ラジオ。試行錯誤してNHKはまぁまぁ聴けるぐらいにはなったんですが、夜間は他の国の電波が混ざって聞こえたりするしノイズも気になる局があったりします。ストレート方式はどうしても混信しやすいらしい。でもこんな簡単な回路でラジオが聴けてちょっと感動です。

ゲルマラジオと言ったら無電源の回路が基本だろうけど、家用なのでテレビのアンテナ使ったり家にあるものは使って最小限の回路にしました。

(そもそもラジオを聴くのが目的じゃないとか言いはじめると話がこんがらがるのでやめとこ)

ゲルマラジオの回路

テレビアンテナで電波をキャッチ → バリキャップとマイクロインダクタで同調 → ゲルマニウム・ダイオードで検波 → JFETで増幅。みたいな流れ。

バリキャップとJFETを使ったゲルマニウム・ラジオの回路図

テレビのアンテナで受信

AM波を受信するのにテレビアンテナは適してるのか調べてもイマイチわからないんだけど、まぁ悪くはないでしょ。アンテナは直接同調回路に繋ぐと音量は大きくなるけどノイズがひどかったので、マイクロインダクタで相互誘導するようにしました。直で繋ぐとアンテナの静電容量とかで不安定になったりするのかな。よくわからんけど。

▼テレビの裏のアンテナ端子にワニ口クリップでは挟みました。CS,BSのアンテナも試したけど電波は弱め。

テレビアンテナをAMラジオのアンテナに利用

同調コイルはマイクロインダクタ

コイルって自分巻いてる人もいるしバーアンテナ買えば手っ取り早いと思うんだけど、マイクロインダクタを使ってる人はネット上であまりいなかったので珍しいかも。手持ちの部品でなんとかしようと思ってたまたまうまくいった感じですけども。

ポイントはアンテナと同調のインダクタ同士を隣り合わせて相互誘導してるところですかね。電気は磁力に磁力は電気になって伝わるのが実感できます。

バリキャップとJFETとマイクロインダクタを使ったゲルマラジオの回路をブレッドボードでテスト

バリコンの代わりにバリキャップ

静電容量を変化させるパーツはバリコンがよく使われてますが、代わりにバリキャップ(英 varactor, varicap)を使いました。バリキャップは電圧制御だから可変抵抗で選局できるし、アナログシンセに組み込めば変調できたりして面白そうだなと。

1SV149は1~8Vで550pF~25pF程度に変化します。でも1SV149のような静電容量の大きいバリキャップってもう売ってないんだよね。

同調周波数の計算

AMラジオの周波数は500kHz~1600kHzぐらいなので、LC共振の周波数(計算サイト)で計算して組んでみたけどなぜか聞こえなかった。他の要因があるのかな。適当に試して1SV149 x2と470uHのインダクタで3局聞こえてきたからそれでいいやと。

ゲルマニウム・ダイオードで検波

AM波を音声に変えるゲルマニウム・ダイオードは1N60を使用。定番ですね。0.01uFのコンデンサと51kΩの抵抗は波形をなめらかにするローパスフィルタだと思うけど、このぐらいが丁度いい感じでした。

JFETで増幅

FETは高入力インピーダンスで微弱な信号を増幅するのに向いてるので、NchのJFET(BF256)をソースフォロワにして電流を増幅してます。これで普通のイヤホンでも聴けるようになりました。ソースフォロワの出力にはバイアス電圧があるので、イヤホンで聴く場合は大きめの電解コンデンサ(220uF程度)で直流カットしとけばいいです。

ちなみにJFETには極性がないので、ゲートだけ間違わなければドレインとソースはどちらでも同じく動作します。

ノイズ源

ゲルマラジオは回路は単純だけど実際に作ってみると「ビリビリ」「ブーン」「プツプツ」「キーン」「ガサガサ」「サー」とかのノイズが多くて悩みました。ある程度は減らせたので判明したノイズ源をいくつか。

家電の電磁ノイズ

TVアンテナの導線に普通のケーブル使ってたらノイズがひどかったので、シールドケーブルに変えたら改善しました。家電の電磁ノイズを拾ってらしい。ギターとかマイクでもそうだけど微弱な信号が通るところは影響を受けやすいんだね。シールドケーブルは外側のあみあみの線をGNDに繋げばノイズを逃がしてくれます。

回路全体にも金属製のケースで囲ってシールドすれば家電の電磁ノイズは防げると思う。

▼RCAケーブル(AVケーブル)はシールドタイプなので端子をワニ口クリップとピンヘッダに付け替えました。外側の網線はGNDで中の線がアンテナのシグナル。

テレビアンテナのシールドケーブル。ゲルマラジオのノイズ防止用。

混信によるビートノイズ

局が混信してると「キーン」や「ピー」という一定の周波数のビートノイズが聞こえるようになります。分離が悪いストレート式ラジオでは起きやすいノイズみたい。同調回路のQを鋭くできれば分離がよくなって混信が防げるけどなかなか難しそう。

電源のノイズ

回路の電源にACアダプタ(スイッチング電源)を使うと明らかにノイズ源になってました。電池に替えたら改善したけど家で電池は使いたくないので、スイッチング電源に3端子レギュレーターをかませて対処。

録音してみた

夜間PCに録音してみた音です。

am-radio.mp3

音量が大きく聞こえるのはNHK第一でNHK第二?も割とマシ。最後のTBSラジオは音が小さくて厳しいかな。でも「ピー」は気になるなぁ。気ならない時もあるし他のノイズがヒドイ時もあったり気まぐれなのが困る。あと夜は韓国?北朝鮮?の放送も聞こえることもあります。AMの電波は遠くに届くんだね。

ゲルマラジオは奥が深い

回路も単純だし鳴らすだけならけっこう簡単だったけど、綺麗に聞こうと思うとノイズが多くてなかなか難しい。アンテナ変えてみるとかいろいろ試すしかないかな。ゲルマラジオは簡単そうに見えて奥が深ぇ。

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