温故知新
何十年も前の技術、回路や部品が現代でも使えて、しかも性能が良い場合があるかも知れないと言う訳で、独断と偏見です。
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現代の受信機は、トップにバンドパスフィルターを置くのが主流で、同調操作の概念はありません。 BC-779やSP-600のスーパープロ、BC-34*シリーズの航空機無線機、SX-28とかの高周波増幅段のコイルとバリコンの組み合わせのこれぞ同調回路と言われる受信機群が現代でも検討に値するのは特別な思い入れだけでは片付けられない何かがあるのでは。 尤も、コリンズの51S-1は別物でコイルは物凄く小さいです。その為に、コイル群がターレット機構に取り付けてあります。 |
2.マルチバンド同調回路 (参考文献:QST July 1954, P23〜P28)
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マルチバンド同調回路は、1948年にアメリカのNational CompanyのKingという人がMULTIBAND Tuning Circuitとして最初に紹介したそうです。 その後、幾つかの商用機や自作の送信機器に採用された様ですが、いつの間にか使われなくなりました。 Kingの基本回路は下図の通りです。
コイルL1とバリコンC1Aの並列同調回路とコイルL2とバリコンC1Bからなる直列同調回路とを、並列に接続した2端子回路網です。 但し、注意しなければならない事があります。 低周波領域では、直列のコイルL2が短絡状態で、バリコンC1AとC1Aが並列になります。 |
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コリンズの機器の特徴の一つは使われているミュー同調機構でしょう。 尚、同じコリンズでも75Aシリーズでは、コアーの出し入れはメインコイルの1.8MHz帯だけで、他のバンドは並列に小さいコイルを接続していますので両者の中間段階の方式と思います。 |
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管球式の短波受信機を製作する時に、高周波増幅管は何が良いか大いに迷うところです。 ここでは、先ず、高周波増幅管に求められる性能を列挙してみます。(原文は英語の雑誌でした) |
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マルチバイブレーターには、ご存知の様に、Bistable、Astable、Monostableの3種類があります。 短波受信機用のキャリブレーターとして1MHzと100KHzの信号源が必要になり、何かないかと探したら手持ちのアセンブリの中に都合良いものが見つかりました。500KHzの水晶発振器と100KHzのマルチバイブレーターを組み合わせたアセンブリです。 |
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回路図です。 恒温槽に入れた500KHzの水晶発振回路と双三極管を使った100KHzのマルチバイブレーターを組み合わせたアセンブリで、元は米軍のARC-38というトランシーバーの原発信器に使われていた基準発振器です。 500KHzの信号は実際には外部へは取り出さず、2逓倍して1MHzのサイン波を作ると同時にマルチをトリガーして高調波を数多く含んだ100KHzのスパイク状の信号を作り出しています。 恒温槽はバイメタルとヒーターの組み合わせで、直流の28Vで動作します。 設定温度は70℃だそうです。 |
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アセンブリの内部の様子です。 球は、左の低いのが5654(6AK5)、右側のが5814A(12AU7A)、真ん中の円筒が恒温槽に入った500KHzの水晶ユニットです。 左下にあるのが2逓倍用の同調回路で右下へ行っている白っぽいリード線が出力端子へ接続されています。 右下の茶色い基板上にあるCR類がマルチの抵抗、コンデンサーです。 このアセンブリは実装では全体をすっぽりアルミのケースがかぶさります。 |
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動作確認中の様子です。 オシロに写っている波形は、上が1MHzのサイン波で下側がマルチの波形で丁度1/10に分周されています。 球のプレート電圧は150Vで動作させました。 外部へ出すマルチ回路の出力波形はオシロで観測してもなかなか見にくいスパイク状になっており、相当高次の高調波を含んでいると思われます。 写真に写っている下向きの波形を更に微分した様な波形です。従って細い微分波形です。 |
6.AF AMPLIFIER SUBASSEMBLYを観察する
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管球式で短波帯のA3/A1トランシーバーARC-38に使われていた表題のユニットを観ます。 アセンブリの写真と回路図を下図に示します。 |
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回路図です。 三段のCR結合の低周波増幅です。 IFアンプ出力とサイドトーン信号を入力して、300Ωのライン出力を取り出しています。 初段のカソードには半固定の可変抵抗器が接続してありますが、これは工場調整時に合わせる事になっていました。 通常の音量調節はどうするのか? 300Ωのラインに固定インピーダンスの可変減衰素子が挿入してあり、手元の操作部で音量調節をする構造だった様です。 ヘッドフォーンのインピーダンスも300Ωでした。 |
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内部の様子です。 球は左から5814A、右が5686。 鼠色の四角いのが出力トランスです。 真ん中に見える白いものは出力管のカソードに入っている2μFのコンデンサです。 印刷配線基板の様なものは、端子を打ち込んでコンデンサや抵抗を半田付けして回路を構成してあります。 その板を左右に見える止めねじで取り付けてあります。 |
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コリンズ社製の機器にはR390Aに限らずコアーを出し入れして同調をとるコイルが多数使われている事は周知の事柄です。 コアーを出し入れして単純に同調をとる事は簡単ですが、いわゆるシングルコントロールで実現するとなるとなかなか大変です。 |
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2ndVIFのコイルの内部写真です。 2ndVIFは3MHz〜2MHzの可変同調回路で、PTOの3.455MHz〜2.455MHzの信号と混合して455KHzの固定IF信号を作り出します。 即ち、クリコンの親受信機となる部分です。 コイルを見ると線材が一見すると無造作に巻いてある様に見えます。 上の方より下に行くほど密着重ね巻きの度合いが大きくなっています。 コイルの向こう側い見える四角いものは同調用のセラミックコンデサーです。 コイルの上の方に見える茶色い板にはトリマーが付いています。 右側にあるのが可変する為のコアーで先端にネジがきってあります。 ケースは長方形の小さい穴にストッパーが引っ掛って抜けなくなります。 コイルアセンブリは、コイルボビンの中に(上から)ビスを挿入してシャーシに埋め込んであるナットで固定されます。 (最初は、この構造がなかなか理解出来ずにいて、取り出す方法が分かりませんでした。) |
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1stVIFコイルの内部写真です。 1stVIFは0.5MHz〜8MHzまでの入力を一度、17.5MHz〜25MHzに持ち上げてから、次に3〜2メガの親受信機で処理するトリプルスーパーになる部分です。 これによって水晶の個数を節約しています。 コイルを見るとピッチが少しずつ変化している様子が見えます。 このコイルは可変トリマーだけでセラミックコンデンサーは外付けです。 尚、コイルアセンブリの接続端子が何の作業跡も見えない訳は、ピンコンタクトになっていて、シャーシ側にこれに勘合するピンソケットが埋め込んであるからで、交換作業が極めて簡単に可能です。 尚、全体の寸法は、30mmX25mmX45mmです。 又、アンテナコイル群は一寸大きくて、43mmX25mmX45mmです。 |
| このコイルは解説書(赤本)の説明によると一次コイルと二次コイルの間はファラデーシールドが施されているとの事です。 どんな構造のコイルでしょうか。回路図では分かりません。 |
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![]() 解説書でRFコイルについて記述してある部分です。 この文章中で記述してある「ボビンの穴からネジ止めでシャーシーに取り付けられている」の部分が最初は理解できなくて困りました。 完全に組み立ててある状態では取り外しは不可能です。 スラグラックをはずして更にコアーを抜いて初めてコイルアセンブリを取り外しできる構造です。 |
コイルアセンブリを観察してみましょう。
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2種類のコイルアセンブリです。 左側がアンテナコイル、右側がそれ以外のアセンブリです。 アンテナコイルには端子が全部で6個あります。 右側の2個がアンテナ端子へ、左側の4個はRFAのグリッド、AGCライン、アンテナトリマー及びホイップアンテナ使用時の接続用にそれぞれ決められています。 それに対して、その他のものは2端子で単にホット側、グランド側となっています。 寸法は、大きい方が43mmX25mmX45mmで 小さい方が30mmX25mmX45mmです。 |
| アンテナコイルの内部写真です。 緑色のセラコンの下に見えるコイルにそれぞれ2本の光って見える輪があります、これが一次コイルの巻枠と二次側のコイルとの間に施されたファラデーシールドの金属です。 右側に見える白いものはセラミックのトリマーで、上側が二次側の、下側が一次側のものです。 二次側のは同調用ですが、一次側のは、アンテナ入力が125Ωのバランス形となっていて全てのアンテナコイルの入力側を片方の7PFと、もう一方とをバランスを取る為の最大容量12PFのトリマーとなっています。 |
9.TRC-75の高周波部分 Mixer-Amplifier AM-1528/URC
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これは、米軍の航空機搭載型の短波帯オールモードトランシーバーの重要なアセンブリの一つで、中間周波(300KHz)の信号をヘテロダインして2.0MHz〜29.999MHzに変換したり、逆にヘテロダインして中間周波に落とす部分です。 これを所有している理由は、真空管使用のトランシーバーの回路やμ同調機構に興味があり、又、場合によっては部品取りの為に、かなり昔にFAIR
RADIOから入手して保管してあったものです。 |
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ブロックダイアグラムです。 送信の場合は、300KHzのSSB信号波と、2.0MHz〜約4MHzの信号、又はそれを何逓倍かしたものとを上手く組み合わせて、2.0MHzから29.999MHzの高周波信号を作り出しています。 受信の場合は、完全に逆の方向に信号が流れて目的を達しています。 逓倍段以外は、全て送受に分けて球を配していて、該当する球のプレート電圧(+130V DC)を切り替えて送受切り替えをやっています。 球の種類は下記の通りです。 5749/6BA6Wを送受の高周波増幅と逓倍後の増幅及び送信時の増幅用に、5814Aを低周波と高周波のミクサーに、5654/6AK5WをX3/X7逓倍に、6CL6を送信時の出力増幅に使っています。 |
| 受信時の動作原理を簡単に記しておきます。 2MHz〜29.999MHzの信号をRCVR RF AMPLで増幅し、バンドA(1.7MHz〜3.995MHz)はVAR IF AMPLを通ってLOW FREQ MIXERで 局発の2MHz〜3.999MHzと混合され300KHzの中間周波信号となり、メカフィルを含む増幅回路とプロダクト検波へ導かれます。 一方、バンドB(3.7MHz〜7.699MHz)、バンドC(7.7MHz〜15.699MHz)及びバンドD(15.7MHz〜29.999MHz)はHIGH FREQ MIXERで 1.7MHz〜3.699875MHzへ変換されてLOW FREQ MIXERへ行きます。 この時、第一変換回路の局発として、シンセサイザーの出力である2MHZ〜4MHzの全部又は一部を、バンドBではそのまま使い、バンドCでは3逓倍した6MHz〜11.999250MHzを、バンドDでは7逓倍した14MHz〜26.511625MHzを使っています。 この様にして、1.7MHz〜31.7MHzの短波帯の、実際には2MHz〜29.999MHzの受信が可能となっています。 |
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Top Viewです。 ご覧の様にμ同調機構がシャーシの大部分を占めています。 右上に小さいモーターがあり、左右のパネル裏にある8の字に掛けたベルトを廻してコアーを一斉に上下します。 コアーは上の列のコイル群と下の列のコイル群を同時に駆動する為に、ベルトを含んだ機構は良く考えられたものとなっています。 球の一部は既に他の製作に流用しました。 |
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Bottom Viewです。 左右に貫通しているシャフトはバンドスイッチで右にある茶色い筒状のモーターで廻します。 各段はシールド板で区切ってあります。 バンドスイッチはこんなんで良いのかと思う位に見た目はチャチな構造です。 |
10.AM-1529/URC RADIO FREQUENCY AMPLIFIER
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TRC-75というトランシーバには興味あるアセンブリが数多く内臓しています。このAM-1529/URCもその一つで、周波数シンセサイザーの類だと思います。 |
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AM-1529/URCのA面です。 真ん中の四角い物が455KHZのメカフィルで帯域は約240HZです。 その左にある4個が1942/1943/1944/1945KHZの水晶で、直ぐ上にある黒い2個の部品、これが切り替えのリレー。 上の方にある丸い円筒が真空管で、反対側に、もう2個あります。 |
| これも、TRC-75のモジュールでCV-465 Mixer-Oscillatorに入っている基板の一つで基準信号を作っています。 別の基板のSignal IF Amplifierの出力とをディスクリミネーターで比較してメインのPTOの周波数偏差を補正する為のものです。 |
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Ref IF Amplifier基板の様子です。 左の方にある筒状のものが455KHzのメカフィルで型名がF455Q2です。 資料によれば6dB帯域が2KHzとなっています。 入力は白い同軸線で供給しています。 この基板は、メカフィルの出力を3段のトランジスターアンプで増幅するものです。 トランジスターは真ん中上のQ1、T1下のQ2及びコネクタ近くにあるQ3です。 そしてQ3の直ぐ下にあるダイオードで信号を検波してAGC電圧を発生しています。 丸い金属の容器にコイルやトランスが入っています。 |
| R390Aには2/4/8/16KHzのメカフィルが使われていて、その後に3段の中間周波増幅回路が続いています。 増幅回路はIFTを使った普通の回路ですが、実はIFTそのものが一寸普通とは違う事が分かります。 このIFTの中身と回路図をよく眺めてみるとその事がより明確になります。 写真でIFTの中身を見てみましょう |
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IFTの中身は? 左から、T501/T502/T503/Z503です。 同調コイルの間隔が狭く、各コイルは抵抗を並列に接続してあります。又、コンデンサーはマイカとチタコンをパラってあります。 メカフィルの帯域が最大16KHz迄ありますから、普通のIFTを普通に使ったのでは帯域が狭すぎて折角のメカフィルの特性を損なう事になります。 そこでこんな構造となったのでしょうか。 最終段のT503の出力側にはダンピング抵抗はありません。 又、Z503はAGC回路に使用されているもので同調コイルは一組だけです。 向こうに転がっているものはIFTのケースで、本体についている上側の2本のネジでとめる構造です。 何故だか知りませんが、コアーが入っているとしても、調整は上側からしか出来ません。 下側のコアーも上から廻すのです。 |
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7059は3極管+5極管の組み合わせのミニアチュア管ですが、データブックを見ると興味深い内容があります。 この球を取り上げた訳は、ハリクラのSR-400Aと言うトランシーバーの受信部に多用されていて、一度は使ってみたかったからです。 13.5Vで規定してありますが、その事に気付かず6.3Vで使っても動作しています。怪我の功名ですが。 |
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R390Aには周波数範囲が異なる各種の同調コイルが使われています。それらは下記の通りです。 ところで、各同調回路の同調機構はバリコンではなく、コリンズ社特有のコアーの出し入れによる複雑な機構です。 そこで気が付いた事柄で、知っている人達には何でも無い事でしょうが、使われているコアーの性質に二種類あるらしい事でした。 |
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R390Aのコイル群とコアー群です。 GDMで同調周波数を測定してコアーの出し入れ状態で変化範囲をチェックしているところです。 右側にある少し小さめのものが17.5MHz〜25MHz用のものと3MHz〜2MHz用のものです。 その他は全て高周波増幅管の入力出力に使われているもので大きめなのがアンテナコイル、小さめの二つがプレート側にある二段の同調用です。 真ん中にあるコアーは左側が変化範囲が狭いもの、右側が変化範囲が広い、即ち変化範囲が2倍となっている同調回路用だと思います。 いずれのコアーもコイルボビンに一杯に入れた状態で同調する筈の周波数の下限になるかどうかをチェックしました。 結果は、左側にある6本は変化範囲を確保出来ませんでした。尚、6本は、3本ずつの組み合わせがある様です。 取り付けてネジ部までの距離が異なる事で判別出来ます。 |
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無音の送受転換スイッチって何? アンテナ切り替えにリレーを使わないだけですが。 以上の事から、先人は色々考えて、無音の切り替え方法を考案してくれています。下記に幾つかの例を示します。 |
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リレーを使わないTR切り替え方法の一例です。 左側の端子から受信機のアンテナ端子へ接続し、球のG1は5pFを介して送信機のファイナルへ、そしてパイマッチ回路を経由して送受兼用のアンテナへ、となります。 通常、CR7はバックバイアスの状態で、信号は多少減衰はしますがCFを通って聞こえます。 キーダウンするとこのダイードが順方向に導通してG1回路をアースして信号を阻止します。 ダイオードは1N4003シリーズの整流用ダイオードが適しています。何故なら、これ等のダイオードの高周波応答は遅いからで、早いと困る訳です。 又、左側の点線部分はシールドボックス内に収納するのが一般的な構造です。 |
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一般的には、短絡しないで信号回路に直列にダイオードを挿入する方法が普通です。その場合には、ダイオードの動作電圧や動作電流 尚、この回路に使われた真空管は、どう言う訳が6AH6が多かったと記憶しています。 もう一つの例を示します。リレーを使いますが無音性を維持するものです。 |
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リレーを使って無音性を維持する例です。 キーヤーで先ずリレーを動作させ、受信機のアンテナ端子をCでアースへ落とすと同時に、送信機のキーイング回路を動作させます。 アンテナは送信機側に常時接続したままで、受信機には真空管又は半導体のTRスイッチを介して接続するものです。 ここに使うリレーは高周波電力を通過させないので高速なリードリレーが適しています。その為に無音性が保たれる訳です。 太線の部分は勿論、最短距離で接続する事が必須です。 尚、受信機のアンテナ端子をリレーで直接アースへ落とすのも同じ事です。 (出典はアマハン1969年版) |
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以上の例では、いずれも真空管を使用していますが、勿論半導体回路でも全く問題なく応用可能です。 上の方で適当なリレーが無い、と書いてありますが、実は電力が100W程度なら適当な市販品があります。 実際にリレーの断続時の動作音は普通の環境ではまず聞こえませんし、何よりその高速性に着目するべきでしょう。 |
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| CW 送信で常に気にしなければならない事にアンテナ切り替え方法があります。 特にハムの場合は一個のアンテナを送信と受信で共用するのでアンテナリレーの選択とその切り替え動作が気になり、一旦 リレーを選択したら今度はタイミングの問題が生じます。 送信機を動作させながら(電波を送出中に)アンテナリレーを切り替える事は普通は許されません。 そこで ここで紹介する方法はその問題を解消する一つの方法で 古いQST誌に記載されていました。 |
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Break In System の一例でQST誌1964年7月号に載っていました。 理想的に近いタイミングのフルブレークイン方法を提供してくれています。 回路図ではマイナス電源で動作するリレーを使っていますがプラス電源を使う場合は下側に示す様に極性を変更して対処します。 タイミングとは、先ずアンテナリレーを切り替えてから送信機を動作させ、信号を出し終わってからアンテナリレーを元の状態へ戻す時間関係 です。 動作は次の通りです。 リレーは当初 受信側にあり受信しています。 送信開始でキーを動作させるとマイナス電源が導通してリレーが動作しアンテナを受信側から送信側へ切り替えます。 同時にマイナス電源がCR2 を介してアースされまがR1を含む時定数回路に充電されていた負電位が少し遅れて放電してゼロ電位となり送信回路へ伝達され電波を出します。 次にキー操作で送信が終わるとリレーが動作して接点が受信側へ戻る前に送信機の動作が停止します。 アンテナはリレー接点の動作時間だけ遅れて受信側へ接続されます。 リレーの選択が重要ですがこの例ではハムリンのリードリレーを推奨しています。 現代では幾つかの高速なリレーが入手可能ですが扱う電力によっては選択に苦労します。 |
17.球式VFOの安定化法の一例 特に直接キーイングした時で安定するのに時間がかかる場合
| 球を使ったVFOで直接キーイングして発振周波数が変動するとかチャピるとか昔はよく言われたものですがここに紹介する回路はそれを解消する方法の一つです。 要は発振状態がキーイングの前後で変化しない或いは変化しても僅かであれば良いとの観点から考案された様です。 発振の前後で生ずる大きな電流変化で球の熱平衡に達する時間が長くなるのが問題だといっています。 QST誌1967年09月号に掲載されていました。 |
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KEYジャックに何も接続されていない状態、又はキーアップ時では図の1N34Aが導通していてC4がC3に並列になった事で発振しない定数となり発振しません。 又RFCとR2には適度な+電流が流れその結果各電極に適宜な電流が流れる様なグリッドバイアスとなります。 キーダウンすると1N34Aが導通状態から外れC4は切り離された状態となり正規の回路定数で発振します。 その時 グリッドに発生する高周波で球にバイアスがかかり電流が流れます。 そこで両方の状態の時のカソード電流が同じ値となる様にR2を調節すると電流変化が無い事になります。 従ってキー操作の前後で発振状態が変わらない、この場合電流変化が無く熱平衡状態に早く到達すると言う訳です。 勿論 通常のVFOを製作する場合と同じく部品の吟味や組み立て方法は踏襲するものとします。 |
続きます