５０ＭＨｚＳＳＢハンディトランシーバーの製作(50H2)

◆はじめに(2018/12/7)
以前作った１４４Ｈ４機がコンパクトで移動使いに便利だったこともあり、同じサイズとデザインで５０ＭＨｚ機を作ってみようと思います。また今回の製作に先駆けて５０ＭＨzベースローディング短縮ホイップも作っており、２つを組み合わせてどの程度飛ぶかも確認してみましょう。

　参考：１４４Ｈ４機

◆特徴(2018/12/7)

1. 充電池内蔵のコンパクトな５０ＭＨzＳＳＢトランシーバーでアンテナとマイクを接続すれば即運用できる。
2. ボリューム（回転角３００度）による主同調でバンドをスピーディーにワッチ。副同調で微調整ができる。
3. 充電池の電圧が６Ｖ以下になるとＬＥＤが点灯し充電のタイミングを知らせてくれる。
4. ＶＸＯとクリスタルフィルタの水晶は市販の安いものを使用。
5. ツマミやコネクタ類は全て正面パネルに集約。
6. スピーカーは入手できる範囲で薄型のφ５０を採用し、リグを立てて使うとき手前側に来るように配置。
7. ケースはアルミ板で自作。

◆仕様(2018/12/7)

1. 周波数　：　５０．１４０〜５０．３００MHｚ
2. 送信出力　：　３００ｍW
3. 終段　：　２ＳＣ２０５５
4. 受信部　：　高１中２シングルスーパ
5. 中間周波数　：　１４．３１８ＭＨｚ
6. サイズ　：　幅１１１×高４２×奥行１００ｍｍ （突起部を含まず）
7. 電源電圧　：　７．２V（動作電圧　６〜８Ｖ）
8. 充電池　：　単４エネループ（７５０ｍＡＨ）６本
9. 消費電流　：　最大２００ｍＡ(３００ｍＷ出力時）、最小３０ｍＡ(受信無信号時）
10. 質量　：　４３０ｇ

試作編

◆回路実験(2018/12/7)
以前作った縦型トランシーバーのケースが残っていたのでこれを使うことにし、２０Ｐの平ラグ板４枚に回路を組んで回路実験を進めます。これまでに何度も組んだ回路なので手慣れてきてはいますが、５０ＭＨｚのバラモジにＮＥ６１２ＡＮを使うことは初めてなので、この部分は楽しみです。また私が所持するテクトロのＴＢＳ１０５２Ｂは帯域幅が５０ＭＨｚのため、波形観測ができるのも楽しみです。

　試作機のトランスバータ部(製作途中）

　試作機のＳＳＢジェネレータ部(製作途中）

◆試作機の特性測定(2018/12/14)
試作機の配線と調整を終え出力波形をＦＦＴで確認しましたが、目立つような高調波は観測されませんでした。５０ＭＨｚのトランシーバーでモニタしてみても素直な変調に聞こえます。

　ＦＦＴにて特性を測定中

　ＦＦＴ画面の様子

◆ツートーンジェネレータによる計測(2018/12/14)

1. マイク端子にツートーンジェネレータをつなぎ波形を見てみました。
2. 波形が交差する部分はＸ字になっておりクロスオーバー歪(増幅素子の低出力域における非直線性歪）は無いようです。
3. マイク端子の入力を増やすと波形の頂点が丸みを帯び始め、さらに増やすと平坦になってくるため飽和してきていることが分かります。
4. 飽和すると変調波には無い不要成分が発生し、出力周波数の前後数１０ｋＨｚに渡ってシャリシャリという音（スプラッタ）が出て他局の通信に迷惑を掛けるので注意しましょう。

　
（左）正常な波形　(右）頂点が平坦になってきた飽和波形

◆各部の電圧測定と記録(2018/12/14)
電源電圧を７．２Ｖに設定して送受切り替えたときの電圧や、送信部においては出力３００ｍＷ時における各部の高周波電圧を測定し回路図に記録しておくと、実機を組んで調整するときの参考になります。

部品編

◆単４充電池(2019/1/11)
パナソニックのエネループというニッケル水素充電池の単４型６本を使います。元はＳＡＮＹＯの商品で以下の特徴があります。

1. 自然放電が少なく１０年後でも残容量７０％
2. スタンダードモデルの繰り返し使用回数は約２１００回
3. 継ぎ足し充電ができる
4. 低温に強い

以前、真冬の時期に屋外で運用したところ急激に電圧が下がって運用ができなくなったことがありました。ところが帰宅して室内に置くと電圧が回復したという経験があり、以来「低音に強い」という条件が必須になりました。

　単４エネループ　スタンダードモデル

◆三端子レギュレータ(2019/1/11)
ＶＸＯの電圧安定化のために５Ｖの三端子レギュレータを使いますが、ここでは電圧降下の少ないＡＮ８００５を使います。一般的な７８Ｌ０＊は電圧降下が１．５Ｖですが、ＡＮ８００＊は０．５Ｖであり、電源電圧の低いリグにはこのタイプが有効です。また秋月ではユニソニック（ＵＴＣ）というメーカーの低損失タイプを扱っており、同様に使えます。

　（左）ＡＮ８００５　（右）ＵＴＣ　ＬＰ２９５０Ｌ−５．０

◆７Ｋコイル(2019/1/11)

1. サトー電気で購入した１０個７００円の中国製で、ボビン、ケース、コア(芯、キャップ）がセットになった手巻き用のものです。
2. コアの特性を調べたところ５０ＭＨｚまではＦＣＺコイルと比較して遜色なく使えることが分かりました。
3. これに０．１のウレタン線を巻いてコイルを作ります。ＶＸＯコイルは０．０５のウレタン線を巻きました。
4. 一番下の溝に２次コイルを巻き、その上に１次コイルを重ねて巻きます。
5. Ｔ７のみ２次コイルを巻いた隣の溝に１次コイルを巻きました。これは結合度を下げて負荷が重い時に同調点が分かりにくくなることを防ぐためです。また１次コイルはセンタタップを取り動作の安定化を狙います。
6. コアはフェライトの黒色ですが、他のものと区別するため白色のマーカーで着色しています。
7. ケースの側面に巻き数を書いておくと後々便利です。

◆バリキャップ(2019/1/18)

1. ＶＸＯに使うバリコンは一般的に３０ＰＦほどのものを使いますが、これをバリキャップに置き換えると　０Ｖで２０ＰＦ前後、電圧をかけて数ＰＦ程度のものが都合よく、ここでは富士通のＦＣ５４Ｍを使いました。
2. ＦＣ５４Ｍはイーエレにて＠９０で買うことができますが、在庫がなくなったり再入荷したりと変動していますので、ＨＰを時々チェックするか在庫が無い場合は店長さん頼んでおくと良いでしょう。
3. ＦＭ用のポリバリが入手しづらくなってから代替品を探しこの型番に行き着きました。これまでにもＶＸＯだけでなくＶＦＯにも使った実績があり、電源を三端子レギュレータで安定化させれば問題なく使えます。

　富士通のバリキャップ　ＦＣ５４Ｍ

◆バラモジ用のＮＥ６１２ＡＮ(2019/1/18)
ＮＥ６１２（ＳＡ６１２等)は値段も様々で２０年ほど前は共立電子で５００円しており、気楽に使えるものではありませんでした。現在でも１Ｋほどの値段をつけている店もありますが、私はイーエレにて３２０円で購入しました。外付け部品が少ないのでバラモジ部は簡素化でき、また使わない２、７ピンはパスコンでグランドに落としてバランスが崩れないようにします。

◆終段の石と放熱器(2019/1/18)
終段は三菱の低電圧（７．２Ｖ）に対応した２ＳＣ２０５５（１７５ＭＨｚ　０．２５Ｗ）という石を使います。ＳＳＢの０．３Ｗではそれほど熱くはなりませんが、念のため放熱器を付けました。０．３ｍｍの銅板を幅９×長さ４０ｍｍほどに切り、画像のような形にラジオペンチで折り曲げ、Ｔ型の合わせ部は半田付けして広がらないようにしました。熱伝導性が良くなるよう穴部にシリコンペーストをつまようじで塗り、２ＳＣ２０５５に被せます。放熱器に石の型番を書いておくと何を使っているかが分かり便利です。

◆プリント基板(2019/1/18)
ガラエポ基板は１５０×１００×１．６ｍｍで４００〜５００円しますが、秋月では１５０×１００×１ｍｍのものが１０枚１５００円なので、これを使うことにしました。ただ１５０ｍｍの部分が１ｍｍ足らずの１４９ｍｍだったので、フルサイズで使うときは事前に長さを確認しておくことが必要です。

◆水晶フィルタ(2019/1/18)

1. 使用した水晶ＨＣ４９Ｕの端子間容量を測定すると３．０ＰＦでした。
2. ラダー型フィルタの計算式に当てはめ、帯域を２．４ｋＨｚとすると同調コンデンサは４８．４ＰＦ、インピーダンスは２３０Ωという結果になりました。
3. フィルタを組む水晶は帯域の１／１０以内に入るものが望ましく、１つ１つ発振周波数を測定してその結果を水晶の裏面に記入し、２４０Ｈｚ以内に入るものを６個選びます。

　
（左）１４．３１８ＭＨｚ水晶　（右）ケースの裏面に発振周波数を記入しておく

◆電池ケース(2019/1/25)

1. 電源として単４サイズの充電池を６本使いますが、６本用の電池ホルダが入手できないため３本用のホルダを２個つなぐことにします。
2. 全長５２ｍｍのホルダを４ｍｍカットし裏側にある黒色の線をつなぎ、絶縁のため１ｍｍ厚のゴムシートを挟んで後部パネルに２．６ｍｍの皿ビスで固定しました。
3. 背面パネルの厚みが１ｍｍでは電池ホルダのバネの力で反り電池が外れやすくなるため１．５ｍｍ厚にしました。
4. 電池を背面パネル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。

　
（左）単４×３電池ケース　(右）端を４ｍｍ切って裏側の線をつなぐ

間に絶縁用の１ｍｍ厚ゴムシートを挟んで背面パネルに固定

◆スピーカー(2019/2/1)

1. スピーカーは限られたスペースの中で、できるだけ口径の大きい効率の良いものを使いたいのが人情です。
2. ここでは共立電子で買った外径φ５０、口径φ４５、厚み５ｍｍのもの（＠２７０）を使いました。
3. スチールの物差しに磁力で貼り付け、トランシーバー内部の部品と干渉しない位置を探り、その位置を記録します。
4. スピーカーの穴形状はＦＴ８１７を参考に、６０°を基本として規則的で均等になるようにします。
5. ＣＡＤで書いた穴形状のプリントしたものを両面テープで貼り付け、穴位置にφ２．２のドリルで穴あけしました。
6. スピーカーの固定は１ｍｍのアルミ板を使ってＬ型の金具を作り、２ｍｍの丸皿ビスを使い４か所で固定します。

　
(左)使用したスピーカー　(右）取り付け位置を探る

　
（左）穴あけ　(右）穴形状

　固定金具

回路編

◆送受切り替え回路(2019/2/15)
２ＳＡ９５０を２個使った無接点の回路で、電圧降下が少なく低電圧の場合は有効です。詳しくはこのページをご覧ください。

◆電池電圧降下検出部(2019/2/15)
ニッケル水素充電池は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は消費電流が少ない高輝度の赤色を使い電圧降下を検出して点灯します。

設計編

◆基板の設計(2018/12/21)

1. 試作機の回路を１００×６０ｍｍサイズの基板２枚に分け、ＡＲ−ＣＡＤという無料のアプリで設計しました。
2. 部品の１つ１つを図形として描き、グループ化して１つの塊として扱えるようにしておきます。
3. 配線部分は幅１ｍｍの直線を使い、青(送信部）、マゼンタ(受信部）、黄色(共通部）、緑（ＡＧＣ部）、銀色(グランド部）のように色分けしました。
4. ジャンパ線は幅０．５ｍｍの点線で表現します。
5. 部品が密集しないよう全体のバランスを取りながら何度も描き直しました。
6. 電源部分はジャンパ線を多用し、グランド同士がつながるようにして面積が増えるようにします。
7. 設計が終わったら回路図と基板図をプリントし、赤鉛筆で塗りつぶしながら間違いが無いかをチェックします。

◆ケースのデザイン(2018/12/21)

1. サイズは幅１１２×高さ１００×奥行４２ｍｍで、１４４Ｈ４機のデザインを踏襲します。
2. リグを立てて使うことを前提とし、Ｓメータやスピーカーは手前に配置し、ツマミやコネクタ類は正面パネルに集約しています。
3. 電池はケースの下部に置きます。
4. ケースの中央をアルミ板で仕切り、その表裏に２枚の基板を取り付けます。

　　
(左）設計図　(右）参考：１４４Ｈ４機の内部

製作編

◆基板の穴あけ(2018/12/28)

1. ＣＡＤで作った基板のパターンをミラーリングして裏返し、プリントします。
2. プリントした紙の表裏に透明テープ(幅５０ｍｍ）を貼り、基板のサイズに切り出し、両面テープで基板の銅箔面に貼ります。
3. 部品が取りつく位置に、貼り付けた紙の上からφ１のドリルで穴あけをします。
4. Ｍ２のビスが取りつく位置はφ２．２、７Ｋコイルのケースが取りつく箇所はφ１．２に、別のドリルを使って穴径を拡大します。
5. 穴あけモレが無いかを確認してから、基板のパターン図をはがします。
6. 銅箔面をスチールタワシなどを使って表面のバリを取り除き、指でさわってひっかかりが無いかを確認します。
7. 銅箔面を水洗して汚れを落とし、シンナーで油分を取り除きます。

　基板の穴あけ

◆パターン書き(2018/12/28)

1. 穴あけしてから外したパターン図を見ながら、細いマジックインキを使って銅箔面にパターンを書いて行きます。
2. グランド面ができるだけ広くなるようにし、またグランド同士がつながるようにパターンを書き進めます。
3. 乾いたら数度塗り重ね、マジックインキを塗った箇所は銅箔の色が見えない程度まで黒くなるようにします。

パターンミスの箇所は画像を修正しています

◆基板のエッチングと修正(2019/1/4)

1. 基板のエッチング方法は別ページをご覧ください。
2. 注意してパターンを書いたつもりでも間違いはあります。そんな時は銅箔のランド面をカッターで切ったり、リード線の切れ端でランドをつないだりして修正を行います。

　エッチングした基板

　赤丸部分が修正箇所

◆部品取り付けと動作確認(2019/1/11)
５０ｈ２機は基板をケースに取り付けると銅箔面が隠れてしまうため部品の交換ができません。そのため画像のような試験台を作って銅箔面が見えるようにすることで、部品交換が容易になります。

1. 基板のエッチングが終わり、部品取り付けを進め、試験台に乗せ、まずは受信部の動作確認と調整を進めます。丁度ニューイヤーパーティーをやっていたので、多数の交信を受信でき、ありがたかったです。
2. 受信部を終えたら送信部の部品取り付けを進めます。周波数変換部、増幅部、励振増幅部、終段増幅部と段階的に部品取り付けを進め、その都度動作確認を行います。
3. 動作が不安定な箇所とか、増幅度が不足している箇所などは抵抗値やコンデンサの値を変更して調整します。

　部品取り付けを終え試験台に乗せた基板

◆ケースの製作(2019/1/25)

1. ケースはアルミ板を加工して作り、正面と背面パネルは１．５ｍｍ厚、他は１ｍｍ厚を使います。
2. 必要なサイズに切り出して曲げ、部品が取りつく箇所は穴あけをします。
3. 組み立てたときの向きが分かるよう矢印を付けたり、上・下・Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄなどの文字を書き込んでおくと間違いなく組むことができます。
4. カバーを取り付けるナットはＭ３のカレイナットを使いました。
5. 四角い箱を正しく作るというのは難しい作業であり、組立ててから机の上に置いてみるとガタガタするのが普通です。
6. 加工した穴を細い丸ヤスリで長穴にしたりと微調整しますが、無理な場合は作り直す勇気も必要です。
7. 仮に３ｍｍの穴を正しい位置にあけようとするなら、ケガキ線を十字に入れてから交差点にポンチを打って２ｍｍの穴を先にあけ、位置がずれていれば細い丸ヤスリで修正し、その穴に３ｍｍのドリルを通して穴あけします。
8. 間違えて明けた穴などは金属用パテ(セメダイン　エポキシパテ金属用等）を使えば埋めることができます。

　カバーを取り付ける箇所はＭ３のカレイナットを使用

　組み立てて部品を取り付ける

◆基板の取り付け(2019/2/8)

1. ＳＳＢジェネレータ部とトランスバータ部の２枚の基板はケース中央のパネルの表裏にＭ２のビスとナットで取り付けます。
2. 配線は０．３の単線で　青（送信部）・赤(受信部）・黄(共通部）・緑（ＡＧＣ）・黒(グランド）のように色分けし、またＡＦ部は２芯の極細シールド線を使いました。

　
（左）ＳＳＢジェネレータ側　(右)トランスバータ側

調整編

◆ＶＸＯ部(2019/2/15)

1. ＴＰ１に周波数カウンタをつなぎ、ＶＲ１を左に回し切ったとき周波数が１１．９４ＭＨｚになるようＴ８のコアを調整します。
2. ＶＲ１を右に回し切ったとき、周波数が１１．９９ＭＨｚ程度であればＯＫです。
3. ＴＰ２に高周波電圧計をつなぎ、出力が最大になるようＴ９とＴ１０のコアを回して調整します。

◆局発部(2019/2/15)

1. ＴＰ３に周波数カウンタをつなぎ１４．３１３ＭＨｚになるようＴＣ１を調整します。

◆受信部(2019/2/15)

1. Ｔ３、Ｔ１１、Ｔ１２を回してスピーカーから出る雑音が最大になるようにします。
2. アンテナをつなぎＴ１、Ｔ２を回してスピーカーから出る雑音が最大になるよう調整します。
3. ５０ＭＨｚを発振できる送信機や水晶発振器があればそこから信号を出し、５０Ｈ２機のＳメータが最大になるよう１，２の調整を繰り返します。

◆ＳＳＢジェネレータ送信部(2019/2/15)

1. ＳＳＢジェネレータ部のみ電源を接続し、トランスバータ部の送信部電圧はつながないようにします。
2. マイク端子にコンデンサマイクをつなぎ、ＴＰ４にクリスタルイヤホンをつないでマイクに向かってしゃべり、素直な音声で聞こえればＯＫです。
3. ＴＰ５に高周波電圧計をつなぎ、マイクの音声に従ってメータが振れればＯＫです。高周波電圧が測定できれば５０ｍＶ前後になります。ＴＰ６でもＴＰ５と同等の電圧が出ていることも確認します。
4. ＴＰ６にビニール線をつなぎ(アンテナにして）、１４．３１３ＭＨｚをＵＳＢ受信し素直な音声が聞こえればＯＫです。

◆トランスバータ送信部(2019/2/15)

1. 低周波発振器をマイク端子につなぎ１０００Ｈｚ程度の信号を出力する。
2. アンテナ端子にパワー計をつなぎＴ４〜Ｔ７、ＴＣ２を回して出力が最大（０．３Ｗ程度）になるよう調整する。
3. 同時に５０ＭＨｚの受信機で音声をモニタし、素直な信号であれば良好と考えます。
4. スペアナやＦＦＴがあればスプリアスが出ていないかを確認してください。

　調整中の５０Ｈ２機

参考文献

1. ＳＳＢハンドブック　ＣＱ出版社
2. 現代アマチュア無線用語集　ＣＱ出版社