(左）１号機 (右）２号機 左端は単３電池１４４ＭＨｚＳＳＢハンディトランシーバー 戻る
◆はじめに(2011/09/17)
単４ニッカドの容量は２２０ｍＡＨでしたが、’９７年頃に５５０ｍＡＨの単４ニッケル水素を千石電商で見つけ、これを活かしてみようと充電池内蔵小型トランシーバーとして１９９８年に１号機、２００１年に２号機を作りました。バッグにトランシーバとマイク、ロッドアンテナを放り込んで小高い所に行けばすぐに運用できるのは小型トランシーバーならではのもので、出張や旅行のお供として各地へ連れて行きました。しかし２号機を作ってから１０年が経過し、そろそろ新しいものを作りたくなりました。
(左）１号機 (右）２号機 左端は単３電池
◆本機の特徴(2011/09/17)
◆仕様(2011/09/17)
◆リグの形状は2号機を踏襲(2011/09/17)
１号機は小型にまとめた分、基本的な機能に限られています。２号機は１号機の反省を踏まえ、同調用減速機や電圧降下検出回路などの機能を追加したため若干大きくはなりましたが、使い勝手はよくなりました。今回の３号機は２号機の機能を踏襲し、この１０年で積み重ねた経験を回路や部品、パターンに組み入れようと思います。
◆周波数構成(2011/09/17)
通販で購入できる水晶からＶＸＯは４４ＭＨｚ、クリスタルフィルタは１２．２８８ＭＨｚとします。ＶＸＯは基本波で発振させるため表示周波数の１／３にあたる１４．６６７ＭＨｚとなり、ＶＸＯでは１４．６４９～１４．６６５ＭＨｚまで可変することで１４４．１３０～１４４．２７０ＭＨｚをカバーします。２０１１年９月現在水晶の価格はサトー電気の通販で、４４ＭＨｚは１２６円、１２．２８８ＭＨｚは５３円です。
試作機で回路を検討(2011/09/17)
回路は１４４H５機をベースとしているため説明はそちらをご覧いただくとして、ここでは変更した部分について解説します。
７．２Ｖ仕様の試作機
◆電源電圧は７．２Ｖ(2011/09/17)
コンパクトにまとめるには電池本数を減らしたいけれど、電圧が低ければ出力が出ないし、リニヤな増幅ができないなどの制約があるため、中をとって単４の充電池６本で７．２Ｖとしました。送信(平均150mA）：受信(平均35mA)＝１：３とすれば消費電流は６５ｍＡほどになります。８００ｍＡＨの充電池を使えば計算上は１２時間の運用が可能で、仮に半分としても６時間も持てば私の場合は十分といえます。
◆単４エネループを採用(2011/09/17)
２号機で寒い日に屋外で運用したとき、すぐに電池切れのＬＥＤが点灯したので運用を早々に切り上げたものの、家に帰って暖かい部屋に入ると復活したという苦い経験から、寒さに強い三洋のエネループを採用します。継ぎ足し充電もできるという優れもので、中途半端に電池を消耗したときは、減った分を充電しておくこともできます。また充電端子がついているので、太陽電池から補助的に充電すれば長時間の運用が可能です。
◆終段の石(2011/09/17)
ＱＲＰ機の終段は２ＳＣ２０５３が定番ですが今回は電圧が７．２Ｖということもあり、より低電圧でも働く２ＳＣ２０５５としました。１７５ＭＨｚ、７．２Ｖにおいて２５０ｍＷという定格です。
◆スタンバイ回路(2011/09/22)
１４４Ｓ５号機のコンプリメンタリトランジスタを使ったスタンバイ回路では受信時での電圧降下が１Ｖほどあり、電源電圧が１２Ｖの場合はさほど気になりませんが、７．２Ｖで電池駆動となると電圧降下は少なくしたいものです。そのため部品は少し増えますが２ＳＡ９５０を２個使った回路にすることで電圧降下は０．１Ｖほどになります。
◆アンテナ切り替え部(2011/09/22)
リレーでは消費電流が多いため、アンテナスイッチによく使われているＭＩ３０１を２個使った回路で実験しました。送信出力２５０ｍＷのときダイオードに流す電流が２．５ｍＡ以下になると出力の低下がみられたため、３ｍＡ以上流すように抵抗値を選びました。
◆電圧降下検出回路(2011/09/22)
ニッケル水素は１．２Ｖが基準電圧ですが、充電のタイミングは０．９～１Ｖであり、６本であれば５．４～６Ｖの時です。したがって電源電圧が６Ｖになった時、ＬＥＤが光るように５ＫＢの半固定抵抗を設定しています。ＬＥＤは自己点滅の赤色を使い電圧降下を検出して点滅するため、警告用としては効果的と思います。
◆チップコンデンサの採用(2011/09/22)
小型化のため基板のサイズを１００×６０mm(一部切り欠きあり）にするとパターンを描くのが苦しくなるため、バイパス用の０．０１μＦ（１０３）はチップコンデンサを使うことにします。
◆タイマー式ＬＥＤ照明(2011/10/10)
夜間運用や非常時に手元を照らすタイマー式のＬＥＤ照明をつけることにします。プッシュボタンをＯＮするとＬＥＤが点灯し（消費電流１８ｍＡ）、その後数十秒かけて徐々に電流が減り１分後には消灯します。消灯時の電流は１μＡ以下なので電池の消耗は気になりません。またプッシュボタンを押し続ければ明るい状態を維持できます。電球色のＬＥＤは白色に比べ光が目に優しい感じがするため採用することにします。
◆手元照明用ＬＥＤを探す(2011/11/05)
手元照明としては砲弾型のような指向性の鋭いものより、広域を照らせるものが好ましく思います。秋月で購入した角型のＬＥＤは１０個４００円と安く、半減角が６０度というもので砲弾型に比べると指向性は少ないですが、もう少し広い範囲を照らすものはないかと更に探すと日本橋の千石には半減角１２０度（だったかな？）で＠２００円というものがありました。先端のレンズ部分のでっぱりが少なく広域を照らすことが出来るようになりました
電球色角型ＬＥＤ （左）秋月 （右）千石 で購入
設計編
全体の構造(2011/10/08)
ケースのスペースを有効に使うため、基板はＳＳＢジェネレータ部とトランスバータ部の２枚にわけ、部品面が外側になるように取り付けます。正面パネルにはツマミ、コネクタ、メータ、ＬＥＤを、また底板には単４の充電池を６本取り付け安定感を持たせるようにしました。手前側のフタにはスピーカとＬＥＤ照明を取り付けます。
◆プリント基板の設計(2011/11/23)
１００×６０ｍｍのプリント基板（一部切り欠きあり）に組み込みます。回路図中に多数ある１０３（０．０１μF)はチップコンデンサを使い小型化に対応します。リード線が無くパターンに直接半田付けするので高い周波数には都合いいのですが、気をつけないと取り付けを忘れてしまうこともあります。パターン図の黄色は共通部、青色は送信部、赤色は受信部、灰色はアース部、緑色はＡＧＣ部で、点線はジャンパ線を示します。基板の幅がカットの都合で１ｍｍほど短くなってしまう場合もあるため、あらかじめ９９×５９ｍｍで設計しています。
製作編
◆ケース作り(2011/10/21)
正面パネルと底面パネルは１．５ｍｍ厚、他は１ｍｍ厚のアルミ板を使います。コの字型に曲げた左右の側板に２ｍｍのビスで正面と底面のパネルを取り付け、中央シャーシの表裏面には同じサイズにそろえたトランスバータ部とＳＳＢジェネレータ部のプリント基板を取り付けます。各部材には上下、前後を示す↑マークや、Ａ・Ｂ・Ｃなどの文字をマジックで書いてどの部分とどの部分を合わせるかを表示し、勘違いによる加工ミスをなくします。
◆同調部の減速機構(2011/10/15)
秋葉原の国際ラジオで買った４．５：１のボールドライブ減速機（1500円）は小型に作られており、コンパクトなトランシーバーにはうってつけですが、すでに生産中止となったのは残念なことです。これにポリバリコンを直結しますが、芯ずれや軸の傾きにより回転が渋くなるのを緩和するため、ポリバリは３mm厚のゴム板に取り付け、ケースから出したＬ型の金具に固定します。この減速機の難点は目盛り板を固定するネジ穴の無いことですが、ここはアイデアを発揮し直径９．５ｍｍ長さ５ｍｍほどの回転部分に丸く切ったダイヤルを上下から水道用のパッキン（ＰＰ４０）で挟み込むことにしました。これによってツマミを回せば目盛り板はゆっくり回転します。ダイヤルは白色の塩ビ板を丸く切り取りそこに目盛りを入れます。位置を示す指針は２ｍｍのアルミ板をハンドニブラで三角に切り取ってヤスリで整形し、中央に２ｍｍのタップを立て正面パネルの裏からビスで引っ張り締めしています。
◆電池ケース(2011/10/08)
１４４ｈ３機では単４を６本使いますが、６本用の電池ケースは市販されていないため、３本用ケースの端を切りケースの底板にねじ止めし、２個つないで使うようにしました。こうすることで３本用を２個使うよりも全長を８mmほど短くすることが出来ます。また電池を底板に取り付けることで重心が下るため、リグを置いたときの安定感が増します。
◆タイマー式ＬＥＤ照明と電圧降下検出回路の基板(2011/11/13)
タイマー式ＬＥＤ照明と電圧降下検出の基板はトランシーバー本体とは別基板とし、空きスペースを有効に使おうと同調用減速機を取り巻くような形にしました。
◆トランスバータ部とジェネレータ部の基板製作(2011/12/02)
設計したパターン図をＣＡＤ上で裏返す→プリントする→基板に貼る→千枚通しで印をつける→穴を開ける→銅箔を磨く→マジックでパターンを描く→エッチングする というステップを経て基板が出来上がりました。ジェネレータ部は安い紙フェノール基板ですが、トランスバータ部は周波数が高いので奮発してガラエポ基板を使いました。
◆部品を取り付ける(2011/12/4)
基板の四隅にＭ２×２０ｍｍのビスを立てることでそれが足となり、半田付けのときに基板が安定します。トランスバータ部ではチップコンデンサを多用しているため、つけ忘れが無いように気をつけます。
◆試験台に乗せて動作確認をする(2011/12/11)
基板への部品取り付けを終えると次は試験台に乗せて動作確認をします。以前は基板が出来上がるといきなりケースに取り付けていましたが、うまく動作しないと基板をはずして部品交換し、また取り付けていたため、これが続くと面倒になってしまいます。こんなときに基板の裏がオープンで部品交換が容易な試験台は便利な道具です。
トラブル対策
◆ＶＸＯ部の異常発振対策(2011/12/17)
問題としてＶＸＯの異常発振があり、ＶＣをまわすと出力が不安定に上下し周波数飛びも起きています。こんなときはＶＸＯコイルと平行に入れている３３ＫΩの値を減らせば収まるのですが、今回はそれだけではすまなかったため、発振部の石を２ＳＣ１９０６から２ＳＣ１８１５に変更することにしました。
◆Ｓメータの振れが悪い①(2011/12/24)
基板化した１４４Ｈ３機のＳメータの振れが試作機に比べて悪いため原因を調べることにしました。使っている増幅素子は以下のとおりです。
試作機 (RF)2SK439F-(MIX)2SK439F-(IF)2SK241GR-(IF)2SK241GR-(AF)2SC1815BL-(AGC)2SC1815BL
基板機 (RF)2SK439E-(MIX)2SK439E-(IF)2SK241Y-(IF)2SK241GR-(AF)2SC2458Y-(AGC)2SC2458Y
ちなみに２ＳＣ２４５８と２ＳＣ１８１５はパッケージの大きさが違うだけで性能は同じです。２ＳＣ２４５８のＹとＢＬのｈｆｅを実測してみると、Ｙ＝１５０、ＢＬ＝３５０であり、２倍強の差がありました。２ＳＫ４３９のＥとＦ、２ＳＫ２４１のＹとＧＲでも１．何倍かの差はあると思います。これらが直列につながって掛け算した結果がＳメータの振れの差となっており、増幅度大の素子に交換することでＳ目盛りにして３つほど増えたものの、消費電流も増えました。今回特にＹを選んだわけではなく、たまたま手に触れたものがＹだったわけで、ＨＦ機ならばさほど気にならないことが１４４になると大きな差になることを実感しました。
(左）試作機と基板機の性能を比較 (右）２ＳＣ２４５８のＹとＢＬ
◆Ｓメータの振れが悪い②(2012/1/14)
試作機に比べるとＳメータの振れが悪いため、その原因を調べています。３５０μＡのメータにはダイオードを並列接続し、０．２Ｖを超えるあたりからダイオード側に電流を分岐することで針の振り切れを抑えるようにしています。試作機ではゲルマ（１Ｎ６０）を使っておりＳ９あたりから分岐が始まりますが、基板機のショットキーバリヤ（１ＳＳ１０８）ではＳ５あたりから始まるためメータの振れが悪くなっていました。ゲルマと特性が似ており小型なのでショットキーバリヤを使いましたが、針の振り切れ防止に関しては動作が違うようです。
◆基板を押すとガリガリというノイズが出る(2012/01/06)
トランスバータ部の基板を押すとガリガリというノイズが出て、受信感度がガクリと落ちるという現象がありました。基板を穴の開くほど眺めてみても悪い部分は見つからず、もしかしてチップコンデンサに異常があるのかと、パスコン（１０３）を並列につないでみると感度が上がりました。原因はここにあるのかとチップコンを外してみれば電極が取れていました。最初の半田付けのときか、あるいは部品交換をしていたときに無理な力がかかって外れていたのでしょう。新しいチップコンに交換して問題は解決しましたが、つけたりはずしたりと試行錯誤する場合、チップ部品の扱いは要注意です。
◆アンテナ端子から０．５ｍＷほどのキャリヤもれ(2012/01/20)
送信にすると０．５ｍＷほどの出力が常に出ていました。ＢＰＦの１０Ｐトリマを回して周波数を高い側にずらすと出力が若干増えるため、１４４ＭＨｚよりも高い成分であろうと推測出来ます。ＶＸＯ部ではオーバートーン水晶の基本波（１４．６６７ＭＨｚ）で発振させ、９逓倍して１３２ＭＨｚを作っています。しかしコイルの調整を間違うと１３２ＭＨｚだけではなく、それ以外の周波数成分も出てきてしまいます。おそらくＶＸＯの基本波の１０倍波が送信段を通り抜け、アンテナ端子まで出てきているのだろうと思い、Ｔ１１、Ｔ１２のコアを回して同調周波数を下げるように再調整したところ０．５ｍＷの出力はほとんどゼロになり、なおかつ送信出力は２５０ｍＷを確保できました。
◆基板をケースに収める(2012/02/03)
昨年の９月から製作を始めた１４４ｈ３機ですが、当面の問題は解決できたので、基板をケースに収めました。今後は運用を続けながら更にブラッシュアップして行こうと思います。
＜完了＞