40kHz受信機を作ろう計画

by K.I

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概要


1尚、このページでは以前は数式を表すのに EzMathをつかっていましたが、プラグインをインストールしなきゃいけないのと、IE5sp1以前のバージョンかNetScapeにしか対応していなかったので、TeXによる画像生成に変更しました。

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必要なもの

バリコン

ちょっと前まで、エアバリコンもってたのに、捨てちゃったよ。もったいないことしたなー。いざ探すと、今はポリバリコンも、なかなか手に入りにくい。これは、もう少し考えよう。 まぁ、おそらく数百pFってとこかな。

コイル

これは、作った方が良さそうだ。 ループアンテナを兼ねた大きめの方がいいかな。
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計算

それじゃ、さっそく計算してみよう。 うーん、これを調べるのにかなり手間取ってしまった。 さて、Lの値を求めるための計算フォームを作ってと。 でも、これで計算すると、どうも合わない、変だ。と思ったら、これは 直径/長さの比が1以下の場合のみの近似式だったらしい。→それじゃ、ループアンテナじゃ無いよなー。 結局、これをちゃんと計算している ページのJavaScriptをがめてきました。これをみると、レシオ>1の時は長岡係数求めてないなーということで、そのときは長岡係数は計算諦めました。まぁ、必要はないしね。
比透磁率 μ
コイルの半径 r [m]
コイルの長さ l [m]
コイルの巻き数 N [回]
として、 すると、
長岡係数 λ →
コイルのインダクタンス L → [mH]
これでやっと、コイルのインダクタンスを求めることが出来ます。ふぅ。

共振周波数

だから、
容量のキャパシタンス C [pF]
コイルのインダクタンス L [mH]
として、 すると、
共振周波数 f → [kHz]
アンテナ長 λ/4 → [m]
これで、40kHzに合わせ込めばOK。 でも、アンテナ長は この周波数だと2kmぐらいになっちゃうから、計算しても無意味だなー。極超長波と呼ばれるような範囲の周波数なのかな。 しかし、ざっと計算して、バリコンだけだと、30cmの枠で400回か。。。
2長岡半太郎って、単に係数表を求めただけと思っていたけど、実際は有限長インダクタの理論計算での厳密解を初めて求めたというエライ人らしい。

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コイルの試作

手持ちのポリウレタン線0.4Φを、塩が入っていたPPの入れ物に巻いてみました。 直径45.5mm(半径22.75mm)×コイル長90mmで、巻き数は約205回(途中で数えるの面倒になった)になった。計算すると、インダクタンスは約0.779mHになる。 200pFと組み合わせると、約403kHz。普通のAMラジオならOKなんだけど。 これで分かったこと。 せいぜい、30cm枠に50回ぐらいのものしか作る気がしないなー。 でも、せっかく作ったから、このコイルで容量を調整してみよう。 約20324pFで、約40Hzか。でかい容量のバリコンじゃないと、ちょっと合わせにくいなー。とりあえず、0.02uF+220pF+200pFバリコンというような組み合わせで、どうかなー。
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最初の試作

試作コイルにパリコンを付けて、同調回路を作って、ゲルマラジオにしてみたが、全然聞こえない。 まぁ、そもそもどんな風に聞こえるのかどうか分からないが、全く何も聞こえないのは変だなー。 それで、取り敢えず、簡単なAMラジオのキットを作ってみました。 なんとか受信できます。 その同調回路を自作の同調回路に繋ぎ替えて、40kHzが受信出来るかどうか試しましたが、全然ダメ。 それじゃ、通常のゲルマラジオは、どうかな? やはり、全然入らない。→もしかすると、電波が非常に弱い場所なのか!? そもそも、40kHzに、ちゃんと同調してるのか。。。 ということで、失敗でした。うーん、困ったな。
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gdmを作る

同調回路の共振周波数を測るために、gdm(ゲート・ディップ・メータ)を作ることにした。

gdmの回路

いろいろ検索した結果、JG3ADQさんの 回路を参考に、gdmを作ることにした。でも、2連バリコンが手に入らないので、AMラジオ用のバリキャップを使うように変更してみた。→でも、バリキャップって便利だなー。バリコンが駆逐されるはずだよね。手持ちの部品に合わせて定数は適当に変えてる。

gdmの製作

基板に作るのは、ちょっとかったるかったので、空中配線で適当に作った。 ケースは、とりあえず100円ショップで買ってきた缶ケースに入れてみた。 案外、それらしいかな。

校正

試作した例のコイルを繋ぐと一応は発振しているようだ。周波数は、800KHz〜1100KHzぐらい。適当に作った割にはうまくいったかな。 校正は、周波数カウンタでやれば良いだろうと思ったんだが、ディップがとれないなー。うーん、やはり100円ショップで見つけたラジケータじゃダメかな?500uAだもんな。感度足りないのか?だいたい出力コントロールで発振周波数がかなり変化する。これでいいのか?発振波形を見てみたい。オシロを返してもらうかな。 でも、40kHz帯用のコイル作れるんだろうか?空芯コイルで数十mHも巻くのは大変だ。そもそも発振するのか。ますます、泥沼にはまっていくような。。。

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