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７ＭＨｚCWトランシーバの製作

◆はじめに(2013/1/5)

１０年ほど前に７ＭＨｚのＣＷトランシーバを自作して数局交信したものの、長くは続かずリグは押入れの中へ。「電信より電話の方が楽」との気持ちがあり、キーよりはマイクを持ってしまいますが、ＱＲＰでも世界とＱＳＯできるＣＷは通信の原点でもあり、これまでの反省点も踏まえ新たにＣＷトランシーバの製作を進めてみようと思います。

　１０年前に作った７ＭＨｚＣＷ機

◆リグの構想(2013/1/5)

ＣＷ機というものは本来シンプルな構成なのですが、未熟なオペレータにとって運用の負担を軽減するにはオプションも必要になります。エレキーは外付けとし、以下のような構成を考えました。

周波数は相手局の多い７ＭＨｚとする。
送信と受信では局発の周波数を８００Ｈｚほど変化させ、トランシーブ操作が出来るようにする。
終段は２ＳＣ２０７８を使い、出力は２Ｗ程度とする。
ＶＸ０の発振部はケースの中に入れて周囲の温度変化緩やかに受ける構造とし、ＲＩＴで受信周波数を微調整できるようにする。
受信部は６素子の狭帯域水晶フィルタを使った高１中２のシングルスーパーとし、低周波段には高域カットのＬＰＦを入れる。
送受切替はブレークイン回路を採用する。
部品は現状で入手しやすいものを使う。

共通部

◆ケース(2013/1/12)
ケースは以前ｆｕｊｉｙａｍａの開発に使った幅１６０×高７０×奥行２２０ｍｍのものを使うことにしました。ツマミとかスイッチが多めに付いており試作には便利です。回路は平ラグ板（２０Ｐ×４枚＋１２Ｐ×２枚）に組み、ＶＸＯの発振部のみはプリント基板を使用します。バリコンには６：１の減速機をつけているのでチューニングは容易になっています。

◆ＶＸＯ＆ＲＩＴ部(2015/9/26)

２０ＭＨｚの水晶を使ったＶＸＯですが、周波数安定化のため発振部だけはプリント基板に組み、基板の上にカバーを被せて周囲温度の変化を緩やかに受ける構造にします。
ＲＩＴに供給する送信部と受信部の電圧はそれぞれに９Ｖの三端子レギュレータで安定化し、逆流防止用のシリコンダイオード１Ｓ２７０６Ａを通すため、電圧は８．４Ｖに降下します。そのためＲＩＴのセンター位置や送信およびＲＩＴ－ＯＦＦ時の電圧は半分の４．２Ｖにセットします。
ＲＩＴの可変範囲は自分の聞きやすい音に微調整する範囲とし、３００Ｈｚもあれば十分と考えています。スプリット運用といった高度な運用は考えていません。hi

　
（左）ＶＸＯ基板　(右）ＲＩＴ部に使った３端子レギュレータ

◆電力増幅部(2013/2/2)
受信時にスピーカをならすための電力増幅部は、送信時にもサイドトーンを鳴らすために使います。また送受切替時に発生するクリックノイズは耳障りなので、前段に２ＳＣ１８１５を入れ、ベースに電圧を加えることでノイズを抑えています。

◆ノイズ抑制部(2015/10/9)
７C1機には送受切替時に発生するクリックノイズを抑えるため２ＳＣ１８１５を使った抑制回路をつけており、この回路の効果をオシロで観測してみました。抑制回路が無い場合はＡ点のピーク電圧は送信→受信切替時で３．８Ｖ、受信→送信で０．５Ｖとなり、スピーカーからはガリッという耳障りな音が聞こえますが、抑制回路を付けるとクリックノイズの発生は　送信→受信／受信→送信とも２０mVに下がり、スピーカーから出てくる音は気になりません。原理としては送受切替え時に発生する電源からのパルス性ノイズが低周波増幅部に入り込んで耳障りな音になるため、ノイズが発生する瞬間だけＡ点の電圧をグランドに落とすようにしています。

受信→送信　：　送信部電圧１２Ｖを１０kΩを通して２ＳＣ１８１５のベースに加えてコレクタ－エミッタ間を通電状態にし、Ａ点の電圧をグランドに落としてクリックノイズを抑制します。
送信→受信　：　２ＳＣ１８１５のベースに並列接続しているケミコン２２μの残留電圧で通電状態をわずかな時間保持してクリックノイズを押さえ、放電後はＡ点を低周波信号が通常通り流れるため、音声として聞こえることになります。

　ノイズ抑制回路

　
（左）ノイズ抑制回路なし　(右）ノイズ抑制回路あり

◆ブレークイン回路(2013/1/19)
ブレークインとはキーをたたき始めると送信状態になり、たたき終わると受信状態になる回路で、いちいちスタンバイスイッチで送受を切り替える必要がありません。フォーンで言えばＶＯＸに当たるものでしょう。また①フルブレークインとセミブレークインがあり、それぞれに特徴があります。

①フルブレークイン
キーがＯＮになると送信、ＯＦＦになると受信というように、頻繁に送受が切り替わるもので、多局からのブレークがあってもすぐに気づくことが出来るなど、高度なオペレーションに向いていますが、反面送受の切替時にクリックノイズが発生したり、ノイズを抑えようとすると送信波形が鈍ったりと、リグ作りの難しさがあります。

②セミブレークイン
文字を連続して打っているときは送信状態が続き、文字を打ち終わると受信状態になるという回路です。高度なオペレーションが必要なければ落ち着いて打電ができ、通常の運用には十分と思います。

どちらを使うかは試作しながら決めようと思いますが、運用初心者にはセミブレークインで十分でしょう。

◆アンテナ切替部(2013/01/19)
切り替え用ダイオードの三菱ＭＩ３０１はＶ／ＵＨＦまで使え、最大通過電力５Ｗと言う仕様です。送信時に順方向の電流を流すことで高周波信号がアンテナ側に流れます。受信側のダイオードには逆バイアスとなるため、送信信号は受信側には流れません。送信時はダイオードに２０ｍＡほど流しますが、受信時は通過信号が弱いため省エネの意味で数ｍＡに抑えています。このダイオードに流す電流を調整すればゲインコントロールが出来るので、遠隔操作でアッテネータとして使うことができるでしょう。

◆局部発振回路(2013/01/19)
２ＳＣ１８１５の無調整発振回路ですが、水晶と直列に６．８μHのマイクロインダクタを入れることでＶＸ０になっています。送信時は１２．９５７５ＭＨｚで発振、受信時はダイオードに電流を流して８００Hzほど発振周波数を下げ、ビート音が聞こえるようにしています。

受信部

◆高周波増幅、混合(2013/01/26)
２ＳＫ２４１を使った定番の回路です。高周波増幅ではゲートにＡＧＣ電圧を加え、ゲインを自動でコントロールしています。

◆水晶フィルタ(2015/10/3)
１２．９６ＭＨzの水晶を６個使いラダー型のフィルタを組みました。フィルタの中心周波数は１２．９５７１MHｚで、水晶の表示周波数に対し３ｋHzほど低くなりました。C1=２２０PF、C2=４７０PFとして帯域は４２０Ｈｚほどです。

◆水晶フィルタのインピーダンス計算と９：１トランスの追加(2015/9/18)
ＰＩＣＫキーヤを内蔵するかたわら回路を見直してみると気になる箇所が見つかりました。受信部の水晶フィルタは１２．９６ＭＨｚの６素子ですが、水晶の端子間容量を測ってみると２．３ＰＦ、それからストレー容量０．４ＰＦを引いて計算してみると帯域５００Ｈｚの場合は負荷インピーダンスが６１Ωとなりました。ＳＳＢでは数１００Ωでも帯域が狭くなると随分低くなるため、トロイダルコアのＦＴ３７－６１で９：１のトランスを作りフィルタの両端に入れることにしました。

◆中間周波増幅(2013/2/9)
２ＳＫ２４１により２段増幅をします。ゲートには高周波増幅と同じくＡＧＣ電圧を加え、強力な信号が入ったときに動作を抑制しています。

◆検波(2013/2/9)
ダイオードを４個使ったリング回路に局発からの信号を注入して音声信号を取り出しています。半田付けするときにダイオードの極性を間違えると、音声出力が小さくなるので気をつけてください。

◆ＡＦフィルタ(2013/1/26)
１００ｍＨのインダクタと２２４（０．２２μＦ）を２個使った１段のπ型フィルタを低周波増幅段に入れています。カットオフ周波数は１４００Ｈｚほどですが、ＳＳＢトランシーバに入れた時も隣接する信号のキンキンした音や高域の雑音をほどよくカットでき、イライラ感がやわらぐ感じがしました。

◆ＡＧＣ増幅(2013/2/2)
２ＳＣ１８１５で低周波信号を１段増幅したのち、ダイオードで倍電圧整流してマイナスの電圧を作り、高周波および中間周波増幅部のゲートに加え増幅度を抑制します。またその電圧を利用してＳメータも振らしています。倍電圧整流後に２２０μのケミコンを入れていますが、この値が少ないとボコボコというモーターボーディングを起してしまうのでご注意ください。

送信部

◆周波数変換部、前置増幅部(2013/2/2)
ＶＸＯからの２０ＭＨｚの信号と局発からの１２．９６ＭＨｚの信号をＴＡ７３５８Ｐに加え、２段のバンドパスフィルタを通して７ＭＨｚの信号を取り出し、２ＳＫ２４１で１段増幅します。また２ＳＫ２４１のドレイン電流をブレークイン回路の２ＳＡ１０１５で制御しキーイングを行います。

◆励振増幅部、終段増幅部(2013/2/2)
終段を働かすために十分な励振増幅を行った後、２ＳＣ２０７８を使ってＣ級増幅を行い、２Ｗ程度の出力を取り出します。またＬ型に曲げたアルミ板へ絶縁シートを間に入れてポリカーボネートのビスで取り付け放熱します。２ＳＣ２０７８はサトー電気にて２１０円で販売されていますが、以前は１７０円ほどで買えており、徐々に在庫が減ってきているのでしょう。また終段のコレクタ電圧をＴＥＳＴスイッチでＯＮ／ＯＦＦできるようにしており、運用時はＯＮに、キーイングの練習など電波を出したくない時はＯＦＦにして使います。

◆ＬＰＦ(2013/2/9)
トロイダルコアを使った定番の２段ローパスフィルタで、７ＭＨｚ以上の高調波を抑制するためのものです。

◆エレキー機能の追加(2015/9/11)
7C1機はストレートキー用で、エレキーを使う場合は外付けになりますが、知人よりエレキー機能を持つＰＩＣ(12F629)を譲っていただきましたので、早速組み込んでみました。ロジックＩＣを５個使って組んだエレキーに比べると随分コンパクトになり、平ラグ板の空きスペースに納まっています。スピードコントロールは正面パネルからできるので、使い勝手もよくなりました。

問題点と対策

◆ブレークイン回路とクリックノイズ(2013/2/9)
フルブレークインとセミブレークインの両方を試してみましたが、受信から送信に切り替わったときのクリックノイズがなかなか取り除けません。セミブレークインは送信が始まるときの１回だけですが、フルブレークインの場合はキーをＯＮにする毎回になり耳障りなので、とりあえずセミブレークインで進めます。なお送信から受信に切り替わるときのクリックノイズは、ノイズカット２ＳＣ１８１５のベースに１０μを入れ、少し動作を遅らして抑制しています。

◆クリックノイズ抑制(2013/2/16)
ＣＷトランシーバーでは送信時もサイドトーンを鳴らすために常時ＬＭ３８６を動作させており、クリックノイズ対策にＳＳＢトランシーバとは違った工夫が必要になります。送信から受信に切り替わる時に発生するクリックノイズは２ＳＣ１８１５のベースに接続した１００μによりの時定数で動作を遅らす手法によって納まりましたが、セミブレークインで最初にキーをＯＮしたときのクリック音だけが取れませんでした。しかしノイズカット用２ＳＣ１８１５のベースに２種類の電圧（ブレークイン２ＳＡ１０１５のコレクタ電圧＋リレーからの送信時電圧）を加えることで、動作を速めると共に動作を維持することができ、耳障りな音を抑えることが出来ました。

◆送受切替リレーの音(2013/2/16)
送受切り替え用のリレーは当初秋月で買ったＨＳＩＮ　ＤＡ（シンダ）プレシジョン製のＹ１４Ｈ－１Ｃ－１２ＤＳ（８０円）を使いましたが、ラグ板の上に乗せているせいか切替音が大きく感じたので、ＯＭＲＯＮのＧ５Ｖ－１（１２Ｖ）に交換したところ静かになりました。

◆励振増幅を２ＳＣ１８１５に交換して動作の安定化(2013/2/16)
励振増幅段の石として２ＳＣ１９０６（ｆＴ１０００ＭＨｚ）を使っていましたが、７ＭＨｚではゲインがありすぎるせいか発振気味になったため、２ＳＣ１８１５に変更することで動作の安定化をねらいました。

◆海外放送の混入(2015/9/26)
製作当初の周波数関係は、ＶＸＯ＝１８．１ＭＨｚ、中間周波＝１１．０５９２ＭＨｚでしたが、夜間になると海外放送らしきモゴモゴとした音声が入るため周波数関係を調べてみましたが良くわからないため、ためしにＶＸＯ＝２０ＭＨｚ、ＩＦ＝１２．９６ＭＨｚに変更したところ音声の混入はなくなりました。

＜完了＞