高１中２受信機

2006.12.24

回路は・・・

　構造と主要部品を組み立てたところで疲れてしまい、作業を一時中断したつもりがなんと１年半以上も放置してしまいました。これはいかんと思い直し、回路を組み立てて通電したところ、細部の調整や外装の完成はこれからですが、とりあえず「７割くらい」は動作するようになりました。「７割くらい」と言うのは、Ａバンド（0.54～1.6MHz）、Ｂバンド（1.6～4.8MHz）、Ｃバンド（4.8～14.5MHz）は十分受信できるのですが、Ｄバンド（11～30MHz）の発振が不十分なのです（これはある程度予想はしていたことですが・・・）。ブロック図を下に示します。

　回路は、高周波増幅(1L4)×１段、局部発振(1AC6)、周波数混合(1AC6)、中間周波増幅(1L4)×２段、AM検波及び低周波増幅(1S5)、プロダクト検波(1AC6)、BFO(1U4)、電力増幅(3Q4)、それにキャリブレータ(1U4)、Sメータ用のAVC増幅及びANL検波(1S5)で、合計11球です。下のほうに回路図を掲載しますが、かなりいいかげんなところもありますので、今後修正する可能性が高いことをご承知おきください（間違いなどご指摘いただければありがたいのですが・・・）。以下に各回路を簡単に説明します。

右側面が9R-59DS用のコイルパック

中央付近がリアクションコイルを巻き足したＣバンドのOSCコイル

左側面が電源部

裏側から。真空管はすべて天板からぶら下がります。
スプレッドバリコンの右側は電池を置くスペースです。

ＯＳＣとＭＩＸ
　前述のように9R-59DS用のトリオのコイルパックと9R-59用のナショナルのバリコンを用いていますが、このOSCコイルはグリッド－カソード間でのハートレー発振を想定したコイルですので、５球高１スーパーと同様にOSC管のフィラメントのマイナス側をタップにつなぎました。

　OSC、MIXとも現時点では７極管1AC6に落ちついていますが、OSCについては５極管1U4、1L4、1T4、また７極管1R5、1AC6をそれぞれ３極管接続するなど色々試しました。（もちろん管に合わせて接続を変えたり、抵抗などを変更したりしましたが、こういったこともこの特異な構造のおかげで簡単に出来ます）

　結果は1AC6がＡバンド、Ｂバンドの下のほうまで最も強く発振し良好でしたが、Ｃバンド、Ｄバンドはほとんど発振しませんでした。ただしＤバンドの上のほう（およそ25MHz以上）は発振します。おそらくＤバンドのOSCコイルについているリアクションコイルによるフィードバックが効いているのだと思い、試しにＣバンドのOSCコイルにもリアクションコイルを巻いてみたところ、Ｃバンドも全域で良く発振するようになりました。そこでＤバンドのリアクションコイルを巻き足してみたりしたのですが、これは今のところあまり上手くいっていません。

ＲＦとＩＦ
　RF、IFとも1L4で、それぞれAVCをかけています。IFの同調は、１段目はムラタのセラミックフィルタとトランジスタ用IFTの組み合わせ、２段目とその出力側はナショナルのIFT（中古ラジオからの取り外し品）です。またIF段はVRでスクリーングリッド電圧を変えることによりゲインを調節できるようにしていますが、VRを絞っても信号を絞りきれませんので、VRをもう少し大きくするか、VRの一端をアースしてきちんと分圧するなど、もう一工夫が要りそうです。

ＡＭ検波、ＡＦとＰＡ
　1S5で検波と低周波増幅、3Q4で電力増幅で、特に変わったところはありません。3Q4のバイアスは、B電源のマイナス側に抵抗を入れて、その電圧降下でグリッドの電位を少し下げています。従ってその分だけ他の管のプレート電圧も下がることになります。3Q4のプレートにコンデンサとVRを接続して、簡易的に音質調整をしています。

ＢＦＯとプロダクト検波
　1U4でBFO発振させ、1AC6でプロダクト検波することを狙いましたが、発振が弱いためかビートが弱く、一方ＡＭ信号は常に十分な検波感度がありますので、単なるプレート検波になってしまっているように思われます。もう少し工夫が必要なようです。ちなみにBFOコイルには現時点ではAMトランジスタラジオ用のOSCコイルを流用しています。

ＳメータとＡＮＬ
　Sメータをきちんと振らすために、AVC電圧を1S5で増幅して、プレート電圧の変化を読み取るようにしました。これで１球使うのはちょっともったいないのですが、メータは大変良く振れています。1S5の２極管部を利用して、簡易的なANLとしています。なおSメータは切り換えて、A電圧、B電圧のチェックもできるようにしてあります。

ＣＡＬ
　較正用の発振器は1U4のグリッド－プレート間にクリスタルを入れています。手許にあった1MHzのクリスタルを差し、グリッドリーク抵抗をはじめ100kΩにしていたのですが、1MHzは発振しますが高調波があまり出ません。バイアス電圧を測ってみたところ、A級ないしAB級くらいの動作になっていると思われたので、リーク抵抗を増やしてC級動作にしたところ、高調波も強く出るようになりました。

電源回路
　電源は前述のようにACと電池の２ウェイです。B電圧は最大性能を狙って90V（006Pを10本直列）を基準としましたが、A電圧をどうするかは少し悩みました。結果は3V（単１を２本直列）を基準として２球ずつフィラメントを直列にして、RF、IFの増幅管などに適度なバイアスがかかるようにしました。

　ACの場合のA電圧は、３端子レギュレータ（LM317T）を用いて約2.8Vに調整しています。この３端子レギュレータは、およそ1.3Vから30Vくらいの範囲で、1Aくらいまでの定電圧電源を作るのに大変便利です。ただし入力電圧と出力電圧にある程度の差を持たせないと十分な電流が得られないなど、使用上の注意点はいくつかあるようです。

　というわけでとりあえず「７割くらい」できたのですが、まだまだ手を加えなければなりません。一番の問題はＤバンドをどうするかですが、リアクションコイルの巻き方をもう少し工夫してみるとか、この際割り切ってもう少しインダクタンスの高いコイルに変えて高い周波数はあきらめるとか、色々思案中です。それからバーニアダイアルはそっけなくてつまらないので、ダイアル機構を改造する予定です。（こう書いて宣言しておけば、そのうちやらざるを得なくなるでしょう・・・）

2008.9.14

調整は・・・

　まだ完成していない部分もありますが、とりあえず動いている部分の調整を行いました。

　まずIFTは、テストオシレータで455kHzを発振して、Ｓメータで最大感度となるよう調整しました。テストオシレータはリーダーのLSG-11（古い！）ですが、デジタルマルチメータをつないで発振周波数を確認しながら調整します。セラミックフィルタ（CFR455H）が良く効いているようで、発振周波数を合わせるのも、IFTを調整するのも比較的容易にできました。（セラフィルが基準となるため、調整しやすい）

次にトラッキング調整ですが、概ね次の要領で進めました。

(1) バリコン、トリマ、PC（パディングコンデンサ）、及びストレーの各容量、コイルのインダクタンスを入力定数としてトラッキングエラーを求める計算表とグラフをEXCELで作成し、各定数を推定して設定し、トラッキングの設計を行う。

(2) 設計値に合わせるべく調整したうえで、何点かの受信周波数でANT/RFの同調周波数をディップメータで計測して、エラーが設計どおりになっているか確認する。もし設計値からずれている場合は、ずれている原因を推定して定数を見直し、(1)をやり直す。

(1)、(2)を繰り返して調整するのですが、これだけではわかりにくいと思いますので、以下に各バンドで具体的に行ったことを説明しようと思います。

　なお使用したディップメータはトリオのDM-6（これも古い！）ですが、発振管のプレートからコンデンサを介して外部端子を追加し、ここにデジタルマルチメータをつないで発振周波数を確認できるようにしています。また標準では1,700kHz以下のコイルが無いので、適当なコイルをつないで中波帯の一部を発振させていますが、今のところ1,200kHz以下はうまく発振できていません。（400kHzくらいから発振できるデジタルディップメータが欲しいところです）

Ａバンド
　ＡバンドはOSC、RFにトリマはありますが、コイルにコアはありませんので、インダクタンスを公称値（web上で出回っている値）に設定し、トリマを緩めて最大の同調周波数、受信周波数を計ってストレーを推算しました。これらの値を表計算に入れてトラッキングエラーを計算したのですが、バリコンなどの配置が悪いためかストレーが大きい（スプレッドバリコンやトリマの最小容量を含めて40pFを超える）ので、PCなどを調整しても、下の表とグラフのように十分なトラッキング特性にはなりませんでした。（とりあえず600～1,200kHzの範囲で±10kHz内になるようにしました）

　テストオシレータで受信周波数の設計上の上限を与え、メインバリコンの100%（羽根が抜けた）位置でこれが受信できるようOSCのトリマを調整しました。PCはとりあえず受信周波数の下限を与えてメインバリコン0%位置で受信できるように調整しておきます。次に周波数の低い局で感度が良くなるよう、バリコンとPCを交互に微調整します。また周波数の高い局で感度が良くなるようRFのトリマを調整しました。このような調整方法については、あらかじめ表計算で何をいじるとエラーがどう変化するのかを見ておくと、見通しが立てやすくなります。

　調整後にRFコイルの同調周波数をディップメータで計測して求めたエラー値は、グラフで赤丸印で示したように設計値に大体合っています（計測には少なくとも±5kHz程度の誤差はあり得るので、良く合っているとも言えるのではないでしょうか）。1,200kHz以下はディップメータが発振しないので計測できませんが、各局が十分な感度で受信できるので、これで良しとしました。周波数の高いところでトラッキングが不十分なのは、構造・部品配置上の制約でストレーが大きいためであり、このデザインを踏襲する限りはある程度仕方ないと思われますが、できれば何とかしたいところです。

Ｂバンド
　ＢバンドはPCは固定コンデンサですが、各コイルにコアもあるので調整の自由度は増えます。しかしコアの位置によりインダクタンスがどこになっているのかわかりませんので、ストレーが簡単には推定できません。そこでまずＡバンドと同じストレーとして表計算で設計しようとしましたが、ストレーが大きいため受信周波数の範囲（上限と下限の幅）が十分に取れません。仕方がないので受信周波数の上限の目標は4.8MHzですが、これをとりあえず4MHz程度に下げてトラッキング設計し、周波数の下限をOSCコイルのコアで、上限をトリマで設計値に合わせました。次にトラッキングエラーがほぼゼロになるべき周波数が２点あるので、低い方の周波数でANT/RFコイルのコアを、高い方でトリマを調整して感度が高くなるように調整しました。しかしその２点の周波数でRFコイルの同調点をディップメータで測定すると、高い方の周波数でエラーが大きくなっています。つまり設計値どおりにはならず、仮定がどこか間違っていると思われました。

　表計算でいろいろ探ってみると、受信周波数の増加に対してエラーが全体傾向としてプラス方向へ行くかマイナス方向へ行くか（グラフが右上がりか右下がりか）は、ストレー、トリマ等の合成容量のANT/RFとOSCとの間のバランス（どちらがどの程度大きいか）に概ね依存することがわかりました。そこで実際の状況を見てみると、RFのトリマが殆ど抜け切っているところまで調整しているにもかかわらず不十分で、受信周波数に対するエラーの変化が大きくなっているように見えました。つまりRFとOSCとの合成容量のバランスが設計値に至っていないのですが、それはストレーが現実に合っていないためと推測しました。そこで計測値と同じようなエラーになるストレーを表計算で探ったところ、Ａバンドより少ないストレーにすると計測値に近いエラーとなることがわかりました。実際にコイルパック内の構造も、Ａバンドに比べてコイルへの配線がかなり短くなっています。ストレーの設定を小さくすると受信周波数の幅も十分に取れるようになり、これでトラッキングを設計し直し、調整してエラーを計測した結果が下の表とグラフです。

　あまり良いトラッキング特性ではないのですが、原因はコイルパックに組み込まれているPCの値にあります。PCが2,750pFの固定となっていますが、これですとどうしてもエラーはグラフのように２次曲線的で、十分なトラッキング調整はできません。今回はとりあえず3.5MHz以上でエラーが少なくなるようにしました。原科さんのホームページにありますように、このPCは設計ミスのようで、半分程度の容量にするとエラーが３次曲線的になり、全域に渡ってエラーを少なくできるようになります。PCを変更したいところですが、これは今後の課題とします。

Ｃバンド
　OSCにリアクションコイルを追加することにより受信できるようになったＣバンドですが、これも構造上Ｂバンドよりさらにストレーが少ないと思われますので、適宜少なく設定したストレーでトラッキングを計算し、Ｂバンドと同様の手順で調整しました。つまりOSCのコア／トリマで受信周波数の下限／上限を合わせ、RFのコア／トリマで、周波数が低い方／高い方のトラッキングをあわせます。結果は下の表とグラフに示しますように、ほぼ全域で比較的良好なトラッキング設計（エラーが±10kHz程度には入る）となり、実測値も概ね同様の傾向です。ただし13MHzくらいから上は感度がだんだん低くなっているように思われ、これはトラッキングの問題ではなく、どうも発振がだんだん弱くなっているように思われます。これも今後の課題となりました。

　作業が少し進むと新たな課題も浮かび上がって、なかなか完成には至らずエンドレスになりそうな気配もあります。しかし製品を作っているのではなく趣味でやっていることですから、楽しみが続くのは良いことでしょう。

2008.9.25

再調整して、とりあえず完成？

　意図どおりに動いていない部分もあるのですが、ダイアル、目盛り、外装などを完成させたいと思い、目盛りを確定するために調整を一部やり直しました。

　まずＡバンドは、周波数の高いところでトラッキング・エラーが大きいのが問題です。これはストレーが大きいためなので、その分周波数の上限を少し下げることで全体にエラーを分散させ、バンド全体にそこそこのエラーとすることにしました。これに合わせてＢバンド、Ｃバンドの周波数範囲も少しずつ下げ、Ｂバンドは問題であったPCの値を1300pFに下げて、全体にトラッキングがとれるようにしました。再調整後のトラッキングエラーは下のようになりました。

　さて外装ですが、チューニングダイアルは、メイン、スプレッドとも普通のバーニアダイアルを使っているのですが、周波数目盛を書いた画用紙を透明の硬質塩ビ板（アクリル板より工作が容易）ではさんで固定し、また赤い指針を書いた塩ビ板をバーニアダイアルの金属の目盛板を取り外したところに取り付けました。これで一見してもバーニアダイアルのメカを使っているとは思えない（ちょっと良く見ればわかりますが）減速ダイアルができました。
　さらに天井、両側面、裏板を透明アクリル板を接着して一体で作り、これを本体に上から差し込むと全体が一体になるようにしました。これでとりあえず外装も完成です。

　Ｄバンドの下半分くらいが発振せず受信できませんが、その他のバンドは感度良好で、30年以上ほったらかしにしていた9R-59DSより高感度です。もっとも私の9R-59DSは劣化の上に調整ズレもあるようなので、比較にはなりませんが・・・
　うまく動かないと思っていたプロダクト検波は、BFOの調整がくるっていたようで（高調波を発振周波数と勘違いし調整していたので、発振が弱いと思っていた）、調整し直したらまともに働くようになりました。周波数の高いところでイメージ混信が多少ありますが、シングルスーパーなので仕方ないでしょう。

　途中長いブランクはありましたが、構想からちょうど２年で、自分としてはかなり満足いくものができました。途中で回路を変更したり、調整し直したり、かなりの試行錯誤がありましたが、シャシの内側と外側を逆にしたような特異な構造を始めに思いついたので、製作、改造、調整作業を楽に進められたのが、なんとか完成に至ることができた大きなポイントだと考えています。

裏側から

2008.10.19

ご存知 TRIO 9R-59DS	それから数年間はこの9R-59DSを使っていたのですが、その後の長いブランクを経て、昨年、9R-59DS用のコイルパックと、9R-59用のナショナルのバリコン（メインとスプレッドのセット）が相次いでオークションに出品されているのを発見したので、つい懐かしくて落札してしまいました。さらに押入れの奥に眠っていた9R-59DSも掘り出して、たまっていた埃などを落として電源を入れてみたところ、ボリュームのガリはひどいですが、何とちゃんと受信できるではありませんか！　ボリュームを復活させたり、簡単なレストアをしながら、落札したコイルやバリコンで何か作ろうと考え始めました。
正面から。前面パネルもアクリル板なので、中が見えます。	何を作ろうか・・・　何か作ると言っても、このコイルとバリコンを最大限生かそうと考えると、短波帯までのゼネカバ受信機しか思い浮かびません。今まで作ったのは高１中１までの中波帯ラジオですから、少しステップアップして今度は高１中２の電池管を使った通信型受信機（もどき）にします。３０MHｚくらいまで使いたいので、問題は周波数変換管を何にするかですが、いつもお世話になっている秋葉原の真空管屋さんへ行ったら、高周波特性が優れると言われる1AC6/DK92が何十本も安価で（1R5より安く）並んでいるではありませんか。思わず数本購入しました。なお電源はACと電池の2ウェイです。
背面から。アルミ板からIFTが2本ぶら下がっています。真空管は挿していませんが、同じようにぶら下がります。	構造は・・・　回路はごく一般的な高１中２の受信機ですが、構造は少し変わったものにしました。得意(？)のアクリル板とアルミ板の組合わせですが、本体をひっくり返したり横倒しにしたりせずに、配線、調整、さらに回路の改修のほとんどができるようにしました。周囲のアクリルカバーを取り外すと、正面に向かって右側の側面にコイルパックの調整箇所があらわれ、上面に回路配線の主要部が、左側の側面に電源部等があらわれます。真空管は上側のアルミ板の下に逆さまにぶら下がります。つまり普通は金属シャシの外側に真空管その他大物部品の本体があり、シャシの内側で配線しますが、これは逆で、アルミシャシの外側で配線するようにしています。放熱上は不利な構造ですが、発熱のほとんどない電池管なので可能な構造と言えるかもしれません。
側面にコイルパックの調整部があらわれます。	反対側の側面は電源部などです。