ラヂオな屋根裏部屋~ラヂオと無線と山と自転車と

アマチュア無線局:JN1NCB(山頂移動などHF~430MHzまで運用中) ライセンスフリー無線局:グンマMO919(デジ簡とデジコミ、特小のみです) BCL、ラジオ局、受信機関係のブログです。 ぜひご覧ください。 YouTube動画とは連動していません・・・。

アマチュア無線(JN1NCB)、BCL(短波放送などを聴く趣味)、 自作(電子工作、アンテナ工作)、山歩き、 フリーライセンス無線(グンマMO919)、自転車(ポタリング)、 などを楽しんでいるブログです。

2018年08月

続きです。

前回のブログのDC-DCコンバータを使って、自作のコントローラをまとめましたが、
さすがに小さくはなりませんね…。
イメージ 1
 ↑ 最初はもう少しシンプルでしたが、後述するスイッチングノイズ除去用フィルターを
   入れたのでごちゃごちゃしてしまいました。(電池も単3にしました。)
   その下は、31MSのコントローラです。



最後のもう一つのパーツ、ループ部とコントローラ部をつなぐケーブル。

ループ部には2線の細い同軸が使われていましたが、このケーブルには、3線の細い同軸が
使われています。

しかし、信号が通る線が まぁ~細い!髪の毛くらいな感じ。

これでは電波信号も電源、制御電圧も減衰しそうです。

仕方ないので、もう少ししっかりした3線シールドケーブルを使って、接続ケーブルに仕立てました。
イメージ 2
 ↑ 比較。上が付属のケーブル、下が自作のケーブル。



これら(純正のエレメント、自作のケーブル、自作のコントローラ)を使って、受信した結果が
この画面です。
イメージ 3
 ↑ 結構増幅してくれる感じですが、ノイズフロアーが高いです。
   いつも使っているLOOP10や広帯域ワイヤーなどでは、フロアーが 100~110dBくらいですが、
   これは90dB前後です。
   多分、DC-DC昇圧コンバータのスイッチングノイズかと思われます。ノイズ対策をもっと施し
   たいですが、アンプ部、コントローラ部の回路規模が肥大化しそう。
   FETの増幅回路のNFにも原因があるかも。

   もちろん、もっと良い環境(屋外の高い場所)にエレメントを出せば、ノイズは下がると思います。
   今回は1階の居間の窓際に張ったので、正しい評価ではないですが。



今回の評価では、結局、あちこちのパーツを交換したり、手直ししたりすることで、パラメータが
増えてしまい、やや収拾がつかなくなってしまったことが問題となってしまいました。

実は、最初に買った商品のループエレメント部(エレメントもアンプ回路も)作り替えたものを
使用して評価しましたが、うまく動かなかったり、動作が怪しかったりして結果をまとめられなかった
ため、レポートには書きませんでした。

最終的には、エレメント、アンプ部を完全に自作して、アンプ回路も別回路にして・・・、
と考えていますが、それではオリジナルの商品のコンパクトさや携帯性が全くなくなりそうですので、
意味がないかな~?とも考えています。


まとめると、
① 商品として、安価で非常にコンパクトにまとめられており素晴らしい。
② 単4電池2本だけで同調型のループアンテナを構成しており、すごい。
③ スイッチングノイズを考えなければ、3Vを使ってバリキャップを制御する考え方は悪くない。
  (スイッチングノイズがあるから、こういう考え方をしないのであるが・・・)
④ スイッチング回路のノイズが結構ありそうで、対策が必要であろう。
⑤ アンプもFET 1石でシンプルな回路で、10dBくらいのゲインを得ているので十分な性能。
⑥ 低価格なだけに各パーツやパッケージングに難があるので、取り扱いが意外にデリケート。
⑦ 商品の品質に問題がありそう。
⑧ シンプルにBCLを楽しむためには、そこそこ使えそうなアンテナである。(安いし。)
 (DX受信には向かない。)
⑨ 屋外(アウトドア)でループを木の枝などに引っ掛けて、ポータブルラジオで軽く短波を
  聴くようなスタイルがちょうどいいみたい。(固定でじっくり使うアンテナではないかな?)

という感じです。

※中波受信については記載できませんでした。
 中波モードに切り替えて同調させることで、結構受信できました。
 同調が結構クリティカルでした。ノイズの大きさはあまり感じないかな・・・?
 こんな小さなループで中波帯もピックアップできるのは素晴らしいかも!?
 中波用のコイル追加の考え方をもう一度検証してみたいです。
 また追加レポートが必要かな・・・。ちょっと面倒くさいです・・・。

2~3k円で購入可能なので、遊びの範囲で使える方は試してみてください。(2~3kが惜しくない方のみ)
でも場合によっては着荷不良もありそうなので、ガッカリしないことは大事です。

このアンテナを使うよりは、私が愛用している広帯域トランス使用のワイヤーアンテナ
シンプルかつ高感度(?)でいいように思いますが…。

(以上の記述は、書き間違い、追加情報など、後で修正するかもしれません・・・)

今日は涼しい秋のような日。酷暑がいったん終わって、高原にいるような感じ。
体調がよくなってくれればありがたいのですが・・・。

さて、以前、この安価なループアンテナ:DEGEN 31MS について簡単に書きましたが、
あの後にいろいろ調べたり(!)、修理したり(?!)、新しく作ったり(?!)、評価し直したり(!)、と
やりましたが、何とも忙しくて、体調もよくなかったので、まとめるのが今頃になってしまいました・・・。

以下、写真なども入れながら書きたいと思います。


商品はこれ ↓
イメージ 1

で、メインは、

① ループエレメント(バリキャップとFETアンプ内蔵のアンプ部とループエレメントが一体化のもの)
② バリキャップ制御用コントローラ(単4電池ボックスと電源スイッチ含む)
③ ループ部とコントローラをつなぐケーブル

です。(その他、こまごま入っていますが・・・)

で、最初に一つ購入しましたが、買ってすぐの設置中にループエレメントがアンプ部から
抜けて(取れて)しまって、中身をばらすことに・・・。

どうーも接続系がわからず、仕方なしに回路の解析をすることに・・・。

そんなことをしているうちに、これじゃぁダメだ!ということで、並行してもう1セット
購入手続きをしておき、作業を進めました。


アンプ部の中身はこんな感じ ↓
イメージ 2


*左上の石がFET(型式は不明。ネット上ではいくつかの事例が書かれていますが。)
*その下がバリキャップ:1SV149
*真ん中はステレオの3極ジャック(根元はGND、真ん中はバリキャップ制御用電圧、先っぽはFET用電源)
*その上は、短波帯、中波帯切り替えスイッチ(中波にすると、インダクタが追加されるみたい)
*右のコイルは、中波同調用の追加コイル:インダクタ(らしい)。

という構成。

で、いろいろといじり回して修理しましたが、イマイチ動作が怪しいので、新たに届いたもう1セット
にてデバッグを進めました。
(一つ目のコントローラも開腹したことで、やや中身がこんがらがってちょっと心配な状態。)

しか~し!届いたほうのコントローラが電源ON直後に モクモク~と煙が~!

中を開けてみたら、どうもマイクロインダクタが焦げていました。(最初は固定抵抗器かと思った。)
何だったのかな・・・?

ということで、
ループ部は2つ目のほう、コントローラは1つ目のほうを使ってデバッグを進めました。


さて、コントローラについて検証してみました。
非常に小さいユニットに、かなり詰め込まれている感じ。
*単4が2個の電源ボックスが全体の2/3くらいを占めています。
*バリキャップ電圧調整用可変抵抗(ボリューム)
*電源スイッチとLED
*ループ部からのケーブルがつながる3極ジャック

バリキャップ制御電圧は、0V~13Vくらいまで出力されています。
でも電源は最大でも3Vです。ということは、DC-DCコンバータで昇圧しているな・・・!

となると、自分で作るしかないぞ、と考えて、このようなものを購入して準備しました。
イメージ 3
 ↑ 以前のブログでも掲載したDC-DCコンバータ。
   2Vの入力を20Vくらいまで昇圧できるものを選びました。(電池2個=3V以下を入力にするので)

ここで、その1を終わりにして、次のブログに書きます。(ページが長くなるので)

久しぶりのブログです・・・。
年明けからのバタバタもやっと終わり、その件は落ち着いたのですが、
まだまだ仕事は問題山積みで、この夏の酷暑も手伝って体調がなかなか上がってきません。
年明けの手術の影響も抜けきらずに踏ん張りがききませんね~。
参っております・・・。  もうちょっと遊びたいんですが、どうも体が動かず、気力も沸いてきません。

そんな中、じわじわといろんなことも進めておりまして、
居間でBCLを楽しむぞ~!」プロジェクトもその一つです。

居間の片隅にセッティングしたノートPCに「ColibriNANO」SDRを接続して、
受信ソフト「ExpertSDR2」を使って短波放送を受信します。

受信にはアンテナが必要ですが、より良い状態で使いたいので苦労しながらセッティングしていました。

最終的には、こんな感じのミニシャックになりました。
イメージ 1
 ↑ PCの左側に並んでいるのは、下から 
   MIZUHO SX-101 プリセレクター
   自作LOOPアンテナ:RNR-LOOP用コントローラー&プリアンプ
   自作LOOPアンテナ:LOOP10用コントローラー(電源供給BOX)
   PC用スピーカー

   後ろには、3chアンテナセレクター:DIAMOND CX-310

さて、アンテナについてですが、最終的につないだものは以下の3種類です。

①著名なBCL(DXer)の影山氏設計のLOOP10(原典はデルタLOOPです。)
②BCLのNDXCで紹介されているシンプルなアクティヴLOOPのRNR-LOOP300
 (当局の自作の師匠の助言で改良してあるので、その師匠のサフィックスを名前に付けている)
③大進無線さんのキット:DWRATを使った広帯域トランス使用BCLワイヤー



③については、最初に適当に張っていたためいまいちの受信性能でしたが、頑張って自宅の南側から
東側に広く張り直したため、かなり受信性能がアップしました!
エレメント長は、10mもないかなぁ・・・。
このアンテナだけでも大抵の短波放送は楽しめます。

ただ、どうしてもローバンドの感度が非常に悪くなってしまったので、これだけでは全バンドを
カバーできません。(これにはいくつかの原因がありそうですが、後述します。)

そのため、全バンドを高感度、低雑音で受信できるループアンテナが必要です。


まず準備したのは、②のかなり以前から使っている
「シンプルなアクティヴループアンテナ:RNR-LOOP300」  です。

これは、約3m(直径約1m)のループ部(ループアンテナとして同軸ケーブルの外被を使っています)、
    バリキャップ(1SV149x4)による同調回路、
    インピーダンス変換用トランス回路(1:1バラン、1:9変換トランス部)、
をアンテナ直下のユニットに内蔵させ、
    FET(2SK125x2)のアンプ部と、
    12V電源部
をシャック内の専用BOXにまとめて設置するタイプです。

「フラフープアンテナ」、で検索すると内容がわかるかと思います。
これを2階のベランダに設置しました。
イメージ 2
 ↑ 壁に近いです。天井からぶら下げています。フラフープが折れて格好悪いです。(改善予定)


次に準備したものも以前から使っていた
「ローノイズ非同調型広帯域ループアンテナ:LOOP10」   です。

以前は、2階のシャックで使っていたので屋根裏に設置していましたが、そこからの移設です。

しかし、屋外に設置するためにきちんとした構造物にするために未来工業のビニール電線管
使って四角いループを構成しました。(私のお気に入りのやり方です。)
イメージ 3
 ↑ 最初の構成。この状態でループ部は 約5m あります。
   ループはデカいほうが高感度! で作ったことがあとで災いすることになるとは・・・
   エレメントは、8D-SFAという太い同軸ケーブルの外被を使っています。

イメージ 4
 ↑ 樹脂BOX内にLOOP10のアンプ回路ユニットを内蔵させます。完全防備です。
   最終的にはこのアンプ部は、プチプチでぐるぐる巻きにして温度の影響を低減させました。

このLOOP10は上記の通り、非同調型で、長波帯から短波帯の帯域を十分カバーします。
(ハイバンドはやや感度が落ちるかも。同調型ではないので使いやすいです。
 ただ、販売されておらず自作するしかありませんが・・・。自作本が出ています。)

このLOOP10の性能を発揮させるためには、アンプ部のNULL(ヌル、ナル)調整が欠かせません。
差動増幅回路で構成されていますので耐ノイズ特性は良いのですが、さらにノイズを相殺するための
調整過程(手順)が設定されています。

今回は構造を変えたこともあり、アンプ部もしばらく調整していなかったので、再調整しました。
ところが・・・、何度やってもノイズが高い・・・。
何度も何度もやり直しても満足できない状態。

悩んだ末に、約3mの同軸ケーブルのエレメント(これはループアンテナの調整やデバッグにいつも
使用しているもの)をつないで受信してみると、
  な、なんと、とても静かで高感度!
です。
どうやら最初に使っていたエレメントがあまりに大きく(長く)て入力レベルが高すぎたらしい、
というのが原因だったようです。
ということは、今までもそうだったのか・・・、どおりでややノイジーだな、と思っていたのですが・・・。

この結果により、パイプを短く切り直して全体を小さめに作り直しました。(約3.5mほどのエレメント)
さらに入念なNULL調整(やや邪道ながら、通常の半固定VRだけでなく、差動増幅器ので夏設定用VRも
やや動かしてノイズに注目して調整)を行いました。

これをベランダに上げ直しました~。
イメージ 5
 ↑ 最初はここに目いっぱいに展開されていましたが、随分小さめになりました。

この状態で受信したところ、ノイズレベルが31mb(9MHz帯)でも10dBほど下がりました。やったね!


※追記コメント(2019年9月29日 記)
 以下の投稿の前半に書いたマイクロストリップラインみたいな隙間引き込み線(敢えて
 ケーブルとは言わない)は、受信用とは言え、短波受信などの同軸ケーブルと同じ感覚では
 使わないほうがいいですね。
 別の投稿で書いた同軸タイプの引き込みケーブル(安価なもの)に取り替えたところ、
 スキッ!と問題が解決しました。
 ということで、以下に書いた引き込み線は、DC電気信号や映像/音声信号(カメラ/インター
 ホンなど)に使用したほうがいいです。ただし、被膜も弱いのでショートなどには十分に
 気を付けて使ってください。使用したことによる損害、事故等のクレームなどは一切その
 責任を負うものではないことをご承知ください。

これでやっと受信システムが出来上がりました。
結構長い時間と調整回数を要しましたが、一安心です。

しかしながら、これらのアンテンは2階のベランダに設置してありますので、
1階の居間まで同軸を引張る必要があります。

どうしても窓を通す必要がありますが、穴はありません。仕方ないので、
窓用のすきまケーブル」を多めに購入して対応しました。
イメージ 6
 ↑ 実はテレビ用などに使うタイプです。したがってインピーダンスは75Ωだと思います。
   50Ωではないので不整合を起こしますが、BCL用なので良しとしています。
   FコネとBNCの変換が付属しています。若干寸法が合わず、50Ωケーブルのコネクタと嵌合が
   悪いので少しやすっています。
   アマチュア無線には使えませんよ。

こんな感じで使っています。
イメージ 7
 ↑ このインピーダンスの不整合のためか、広帯域Tランスワイヤーの低SWR特性が悪化している
  みたい。
   だからローバンドの感度が悪いのかも?(SWRは悪化している感じ)
   ワイヤーが短いせいだとは思うけど・・・。



夜な夜なあちこちのバンドをワッチして楽しむことができるようになりました。

アジア諸国、ヨーロッパ、アフリカ、北米、南米のいろんな放送局から飛んでくる電波を
キャッチできています。
でも真面目でもなく、真剣過ぎでもなく、のんびりとやっております。
楽しめる範囲で遊んでいます。

アマチュア無線のワッチにも使えるので便利ですね!  

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