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シグナルジェネレータ（信号発生器）

◆はじめに(2016/8/5)
リグを作ると測定器が欲しくなり、測定器を作るとそれを使ってリグを作りたくなるものです。以前シグナルジェネレータの必要性を感じ回路実験を進めていました。ＡＭ／ＦＭ用５連バリコンを使い発振回路を５個作ってコイルの切り替えをなくすというものですが、多バンドを表示するダイヤルの構造で行き詰ってしまい、それっきりになっていました。しかしバリコンの替わりにバリキャップを使えば配置の制限が緩和され、周波数カウンタの使用で表示部も簡単になるため、再度シグナルジェネレータの製作に取り掛かろうと思います。

◆周波数表示(2016/8/5)
２１Ｓ１機に使った周波数カウンタキット（秋月で＠１９５０）は１Ｈｚ～５０ＭＨｚまで表示が可能で、周波数オフセット機能があり、また水晶やセラロックをつなげば発振周波数を表示してくれる端子もあります。多バンドを発振させても表示はＬＥＤ部だけなのでデザイン的にもすっきりします。そんなイメージを幅１５０×高さ１００ｍｍに収めてみました。

　周波数カウンタキット(SAIN SMART社製）

◆発振回路の実験(2016/8/5)
シグナルジェネレータの発振回路に求められる条件は

広い周波数を安定してカバーできる
出力信号は歪が少ない
周波数変動が少ない

自励発振回路の代表的なものとしては　①ハートレー発振回路　②コルピッツ発振回路　の２種類があり、コルピッツの変形として周波数安定度の良いクラップ発振回路がありますが、今回はシグナルジェネレータとして周波数が広くカバーできるハートレーで実験を進めようと思います。

上の回路は「高周波回路の設計・製作」に載っているもので、説明によるとバッファの入力は発振部のベース側から取ったほうがエミッタ側から取るよりも歪が少ないとのことです。下の画像は３ＭＨz、５．５ＭＨz、８ＭＨzにおける出力波形で、上端と下端は正弦波に近いですが中央部の５．５ＭＨzでは歪が目立ちます。ＦＴ８１７でこの信号をワッチしてみるといずれの場合も「ビー」という濁りを含んだ音になりました。

　３ＭＨzの波形

　５．５ＭＨzの波形

　８ＭＨzの波形

◆発振周波数の範囲を決める(2016/8/13)
今回製作中のシグナルジェネレータでは短波帯をいくつかのバンドに分けてカバーすることを考えています。私の用途としてはＳＳＢ受信機の調整が主なのでフィルタの帯域は２．４ｋＨｚ前後になりバンド幅を広く取るとチューニングが厳しくなります。そのためバンド幅をいくつか変えて検証してみましたが、１０回転ヘリポット使用ではバンド幅５ＭＨｚならばチューニング可能と思われました。また製作するトランシーバーは７～２１ＭＨｚで中間周波数は９～１５ＭＨｚが多いので結果として下記のバンドに分けようと思います。

５～１０ＭＨｚ
１０～１５ＭＨｚ
１５～２０ＭＨｚ
２０～２５ＭＨｚ

またこれに４５５ｋＨｚと水晶発振回路を加えた６バンドとし、２回路６接点のロータリースイッチで切り替えるようにします。

◆水晶発振回路(2016/8/19)
今回のシグナルジェネレータでは安定した発振周波数を得るために水晶発振回路を設けることにします。また水晶発振子やセラロックの発振周波数を確認できるため、使い道は色々あると思います。

　
（右）水晶発振回路　(左）水晶発振部

◆ケースの製作(2016/9/2)
ケースの構造としては正面パネルに周波数カウンタや大型ツマミなど色々な機能を収納するため７Ｈ２機のようなデザインとし、サイズは横１５０×高さ１００×奥行き６０mmとしました。中間パネルのアルミ板に小分けした各発振部を取り付けます。

◆基板の作成(2016/9/9)
今回のＳＧはプリント基板を５つの自励発振器＋水晶発振器＋周波数カウンタアンプの計７枚に分けました。

◆基板の取り付け(2016/9/16)
プリント基板が出来上がったので部品を半田付けしパネルに取り付けます。

周波数カウンタ用アンプの基板サイズは８３×２０ｍｍで、カウンタ固定用ビス４本のうち２本を利用して取り付けました。
水晶発振部の基板は水晶を固定するナイロンターミナルの端子のナットを利用して固定することにしました。
基板に納まらない部品は細く切り溝を入れたプリント基板を両面テープでパネルに貼り付け、その上に部品を半田付けし中継端子としました。

　
（左）正面パネルの裏面　（右）プリント基板で作った中継端子

◆自励発振部の配線(2016/9/30)
自励発振部は各基板ごとに個別で動作確認と周波数の設定を行い中間パネルには２ｍｍのビスとスペーサーで取り付けます。ロータリースイッチ部の配線を先に済ませておいてから中間パネルの切り欠き部を通して各基板への配線をしました。

◆出力を変化させると周波数が変動する(2016/9/30)

出力のボリュームを回すと周波数が変動するという現象が発生しました。
出力のＢＮＣコネクタに３０ｃｍほどの同軸１．５Ｄ２Ｖをつなぐだけで周波数変動は更に大きくなり、２０ｋＨｚほど動くためこれでは実用になりません。
ボリュームにつながる結合コンデンサ０．０１μを１００Ｐにしても変動は変わらず、１０Ｐにしてやっと変動を抑えることが出来たものの、４５５ｋＨｚでは出力が極端に落ちてしまうという別も問題も現れてきました。
出力が抵抗としては無負荷であっても同軸がコンデンサとして働き、ボリュームを変化させることでハートレー発振回路に影響を与えているようです。

◆出力にバッファを追加(2016/10/7)
出力のボリュームを回すと周波数変動が起きるため、出力の結合コンデンサを小さくしてみたものの限界があり、エミッタフォロワのバッファを１段追加することにしました。１０×２５ｍｍ程度のプリント基板に彫刻等で溝を入れてＦＣＺ基板のようなものを作り、２ＳＣ１９０６によるエミッタフォロワを組み、基板は両面テープで正面パネルの裏側に貼り付けました。この１段を追加しただけで出力のボリュームを回すことによる周波数変動は解消されました。

◆周波数変動の測定(2016/10/21)
Ａバンドにおける周波数変動を調べてみました。電源ＯＮ後の時間に対し内蔵の周波数カウンタの数値を記録してグラフにします。測定の用途にもよりますが５分以上は待ったほうがよさそうです。

◆正面パネルの目盛り(2016/10/21)
回路の関係はほぼ落ち着いたので正面パネルの目盛りを作ることにしました。ＣＡＤで目盛りを書いて写真用フォトペーパーにインクジェットでプリントしてハサミで切り出し、同じサイズの２ｍｍ厚アクリル板で上から押さえるようにしました。

＜完了＞