JR8DAG-40AM2013 - 回路設計の考え方 -

40m QRP AM トランシーバ(JR8DAG-40AM2013) - 回路設計の考え方 -

2013.11.10新規作成 / 2014.02.11更新

JR8DAG-40AM2013の回路図

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　【本作品を製作するにあたっての考え方】
　本作品は40mAMをQRPで楽しむことができるトランシーバーを目標とし、製作にあたっての考え方を以下のとおり定めました。

(1) トランジスタやICなどを使用したシンプルな7MHz QRP AMトランシーバーの参考例となることをめざす。
(2) 送信出力はJARLアワードのQRPp特記の最大出力である500mWを目標とする。
(3) 受信は交信に必要な性能（感度、選択度、周波数安定度等）を確保しつつ、回路をできるかぎり簡略化する。
(4) 送受信周波数は可変とし、送受信周波数をダイヤル1つで決められるトランシーブ操作を実現する。
(5) 回路変更や予期せぬトラブルに対処するために、メンテナンスが行いやすい構造とする。

　【回路の概要】
　受信部は高周波増幅1段、低周波増幅1段、それ以外はICの機能を有効活用したシングルスーパーヘテロダイン方式です。送信部は終段に2SC3421を使用し、送信出力は200mWです。変調は終段コレクタ変調です。周波数可変は可変水晶発振（VXO）を送受別々に使用しましたが、2連バリコンを利用して送受信の局部発振周波数の差を中間周波数である455kHzに保つことによりトランシーブ操作を実現し、QRP運用での交信の可能性を高めました。

　【回路の説明】
（受信部）
　受信部は簡単な回路で高感度が得られるシングルスーパーヘテロダイン方式とし、中核を担うLA1600の周波数特性やフィルターの入手性などを考慮し、中間周波数は455kHzとしました。
　VR1は信号の入力を調整する減衰器（アッテネーター）です。特に夜間の強力な放送局の信号により、LA1600の周波数変換が飽和して、まともに受信ができなくなので、その対策として入れました。
　高周波増幅は回路が簡単で高感度が得られる2SK241を使用しています。7MHzだと利得が大きすぎるので、ソース抵抗を470Ωと大きくしました。当初は高周波増幅なしにしていましたが、感度が不足したので追加しています。
　周波数変換、中間周波増幅、検波はLA1600を使用しました。LA1600は定格では20MHz程度までの使用が推奨されており、7MHzで十分に動作します。中間周波数増幅の前に選択度を決定するフィルターとして455kHzのセラミックフィルターを入れました。-6dB帯域幅が4KHzのKBF455P4Aを使用しましたが、1段では夜間に入感する強力な放送局が通り抜けてしまうため、2段としました。これでも十分とはいえませんが、1段よりはかなり良いと思います。検波後は、LM386Nで低周波増幅を行い、スピーカを鳴らします。1番ピンに100μFと22オームを直列に接続し、約60dBほどの利得を得ています。
　受信のVXO発振には、高周波増幅と同じ2SK241のYランクを使用しました。水晶で基本波を発振し、出力をLA1600に送っています。出力される周波数は送信周波数から455kHzを引いた値の6.720～6.740MHzであり、周波数可変は2連バリコンの片方を使用しています。
　LA1600の動作電圧は3～6Vが適当であるため、ツェナーダイオードを使用して電圧を5Vにする回路を追加しました。この、5VはVXO回路にも供給しています。

（送信部）
　送信部はVXO発振、励振増幅、電力増幅の3ステージで出力200mWです。送信のVXO回路は受信部とほぼ同じで、7.175～7.195MHzを発振しています。周波数可変は2連バリコンの片方を使用しました。水晶はサトー電気で売られている既製品ですが、規格がほぼ同じであるらしいこと、周波数の違いも少ないことから、送信と受信の発振周波数の差はほぼ455kHzに保たれており、これによってトランシーブ操作を実現できました。
　VXOの出力は2SC1815のA級増幅回路で信号を大きくしています。電源は変調トランスの中点に接続して、軽く変調をかけて良好な変調になるようにしています。。
　終段は2SC3421Yです。コレクタ電流1A、コレクタ損失が1.5Wのオーディオによく使われるトランジスタでですが、ＦTが120MHzあること、秋月電子で4個100円で安価に売られていることから採用しました。出力は目標の500mWより少ない200mWとなりました。
　スプリアスを抑えるフィルターにはπ型2段LPFを使用しました。当初はT型同調フィルターを使用していましたが、出力が最大になるように調整すると、基本波の半分の周波数である3.6MHzのスプリアスが-10～-20dBのレベルで生じていたため、π型2段LPFに変更しました。
　変調器はLM386Nで、汎用性の高さと、コンデンサマイクを使用することで十分な変調をかけられることから採用しました。変調トランスを介して出力を終段の2SC3421のコレクタに接続してAM変調をかけています。LM386Nは受信と同様に、1番ピンに100μFと22オームを直列に接続し、約60dBほどの利得を得ています。変調トランスは送信出力に比べると大きな電力を扱えるST-42(0.7W)を採用しました。大きなトランスを使用することでより良好な変調を得られるようにしました。

（その他）
　部品の実装はFCZ基板を多用した表面実装にて行いました。受信のLA1600周辺回路はFCZ寺子屋シリーズ#214の50MHzスポット受信機の基板を使用しています。これらを15cm×10cmの紙フェノール基板に実装しています。基板はマジックテープを使用してケースに取り付けています。
　送受切換は動作の安定なリレーを使用しました。2SA1015はリレーを動かすためのスイッチング回路で、PTTスイッチに流れる電流を少なくして負担を減らしています。
　ケースは100円ショップダイソーで売られていたプラスチックのプチトランクケース(190mm×70mm×150mm)を使用しました。このケースは見た目の形が良いこと、透明で中が見えること、大きさ的にも使いやすいことから採用ました。移動運用での使う事なども考えて、単4ニッケル水素電池8本を内蔵できるようにした結果、電圧はDC10Vを標準としました。
　ケースは中が見えるようにするため塗装はしていません。パネルの文字はネームランド、ホームページのロゴはインクジェットプリンタ用のシールに印刷したものを貼り付けました。

　｛参考文献｝
FCZ寺子屋シリーズ#214 50MHz/AMスポット受信機回路図(FCZ研究所)