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Meguro Denpa Sokki MSG-2161
FM Stereo / FM-AM Standard Signal Generator
(1986) |
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1999年02月に
台湾製の周波数カウンタ付き新品シグナルジェネレータ
を買いましたが、
発振部は古典的なアナログLC発振器であって周波数安定性はよくなく、
AM変調はブザー音がいいところで外部信号でのAM変調は音質的に使い物にならず、
信号出力は強すぎて受信機の感度テストには使えず。
455kHz中間周波トランスの調整がいいところでした。 SG-4162ADの機能不足・性能不足は買った直後から明らかだったのでしょうね、 半年も経っていないのに、 高崎の今は無きジャンク屋で床置きされている目黒測器のラジオ試験用シグナルジェネレータを見つけたときは、 10分ほど悩んだのちに買ってしまいました。 悩んだ理由は･･･保証なしの現品販売のジャンク屋さんでしたからね、 はたしてちゃんと動くのかどうか、 その賭けに2万円を投じられるか。 ラボに持って帰った目黒測器はばっちり動作。 いい買い物をした! MSG-2161はその後22年間もラボ設備の中心的な存在のひとつとして大活躍してくれました。 1999-08-01 MSG-2161購入 |
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2003年になると、育児に追われ仕事は火事場続き。
中央研究所ができて作業スペースが確保できたかなと思ったら2011年に第3研究所が開設、
ワークベンチでじっくり作業できるのは土曜日の夜と盆暮れ正月だけという状況になり、
MSG-2161の出番も減ってしまいました。 修理ネタの機器は少しずつ増えていきましたが、 いずれ定年になった時のお楽しみ、という感じでした。 |
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まったく想像もしなかった2020年03月27日の出社禁止・在宅勤務命令、
第3研究所の一時閉鎖、出かけることを禁じられたゴールデンウィーク。
さすがに中央研究所メインワークベンチ (要するにリビングルーム) で朝から晩まで在宅勤務するのには支障があったので、
背の丈以上のダンボール箱がぎっちりで文字通り足を踏み入れられなかった保管室を執務室にする活動を開始。
ほぼ1年を要して夢と時空の部屋の整備ができ、
ラボの活動もこちらにシフト。
MSG-2161も夢と時空の部屋に配置換え、ふたたび毎日のように稼働する日々になりました。 2021-05-20 MSG-2161を夢と時空の部屋に移設 |
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本機にはFMステレオ変調機能があり、
パイロット信号変調度 / SCR変調度 / コンポジット変調度をそれぞれ調整できます。
というより、FMステレオチューナの開発・調整のための装置ですからね。 で、外部信号でFM変調をかけるための外部信号入力端子には、 15kHzのローパスフィルタは入っていません。 なので、外部で作った19kHzパイロット信号を入れることもできます。 ということは、16kHz以上の音声信号成分を含むオーディオソースを入力してFMステレオ変調を掛けると、 内部でFMステレオマルチプレクサが誤動作することになります。 ハイレゾ音源を入力するときは15kHzローパスフィルタを用意する必要がありますね。 2021-06-06 FMステレオマルチプレクサの動作異常の理由を理解 |
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Sherwood S-2100 FMステレオチューナ
のテストをしていて、FM出力周波数がふらふら数100kHz変動するトラブルに見舞われました。
MSG-2161のトラブルかと思いましたが、いろいろ試すと、
FMチューナのアンテナ端子直結の時に問題が出ることがわかりました。
4.7kΩの抵抗を介してなら大丈夫、470Ωの抵抗を介してだと問題発生。
100pFを介してならOK。 機器のアンテナ端子に電圧が出ていたりしたのかな? とにかく機器直結では相手側機器のインピーダンスや直流電圧重畳に注意が必要。 負荷状態によってはPLLのロックが外れてしまうとかそういう理由なのでしょうか。 ともかくも精密な出力レベルで信号を与える必要がないならキャパシタ経由でつなぐのが安全そうです。 2022-01-11 相手側機器直結で問題が出る場合があることを確認 |
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いやー久しぶりだ。 おもいっきり爆ぜた。 Lafayette HA-225 のサービスをしていて、 MSG-2161の出力スペクトルに50Hzとその高調波が乗っているのがどうにも気になりました。 SSBモードで受信すると実際にビュワーっという受信音で、不快。 きれいにピーって言ってほしいのにね。 これじゃ受信機の復調品質のテストには使えません。 今回HA-225のサービスができたのはSDG-2122Xがあったからだなあ。 MSG-2161内部の電源回路の電解キャパシタが劣化して電源にハムが乗っているのが原因だろうと思って筐体を開け、 とりいそぎPLLユニットとアッテネータユニットの電源入力にいかにも後付けで取り付けられた電解キャパシタが合計3個あったので、 新品に取り換えてみたのです。 そしたらこのありさま。 |
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こちらは交換前の写真。
もともとついていた電解キャパシタと同じ容量・同じ耐圧のものに交換したんですよ。
もちろん極性もまちがえずに。 爆ぜたのはアッテネータユニットのマイナス電源入力フィルタ。 ELNAの470uF 10V品が取りついていました。 これを新品の中華製470uF 10V品に交換したのですが、 電源投入して数秒で爆発。 調べてみると、ここの電圧はマイナス15ボルトでした。 そこに10ボルト品を使ったのですから爆発しても当然ですが、 それならどうしてもともと10V品がついていたわけ? はたしてこれが目黒測器出荷時の状態だったのか、 それとも前ユーザーが追加改造したものなのか。 ともかく470uF 50V品に交換して機器は復活。 使われていた日本製のキャパシタは10V耐圧品でありながら品質が良くて実力で30年以上も持ちこたえてきたのでしょう。 中華品は、小型化されたということもあって、一瞬で昇天。 残念ながらここの3個のキャパシタを交換しても出力スペクトル純度に変化はありませんでした。 まあそれも不思議ではなく･･･ ここの電源にリップルは重畳しておらず、ぴしっとDCで安定。 2022-11-04 PLLユニット/アッテネータユニット電源フィルタキャパシタ新品交換 変化なし |
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本機の電源回路はシンプル。
電源トランスで+5V / +15V / -15V の3系統の巻線に降圧され、
それぞれ用のブリッドダイオードで整流されます。
そのあと3端子レギュレータで安定化されますが、
+5V系は3端子レギュレータが3個使われています。
詳しくは追っていませんが、
マイクロコントローラボードとインターフェースボードとアナログユニットは別の電源系統にするとかされているのでしょう。 各3端子レギュレータの入力側には当然リップルがありますが、 そのレベルは大きくありません。 整流ダイオードブリッジや平滑キャパシタの容量抜けとかいうことはなさそうです。 3端子レギュレータ出力は5系統ともにきれいなDCで、 リップルは見受けられません。 よって、電源回路は正常だと判断しました。 |
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結局のところ原因は分からずじまい。
キャビネットを閉じて、現役復帰させます。
きっとPLLユニットの内部で素子劣化みたいなことが起きているんだろうなあ。 出力スペクトル純度が良くないほかに、 フロントパネルのキーがおかしな挙動をすることがあります。 あるキー (たとえばニューメリックパッドの"2") を押すとほかのキー (出力レベルアップの "INCR UP"キー) が押されたように振舞うことがあります。 以前はそんなことはなかったので、 これはキーマトリクス回路素子の定数変化とかかな･･･。 2022年に入って買ったSIGLENT SDG 2122Xはラジオ調整用の専用機ではありませんので、 FMステレオ変調機能がなかったり0dBμというごく弱い出力は出せなかったり、 いろいろ不便なことがあります。 MSG-2161、もしスペクトル純度問題が直らないにしても、 現状のままでいいから、ぜひ長持ちしてほしいです。 2022-11-04 使用再開 |
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SBE SB-34のAGC性能改善改造
が一段落してラックに組み込みましたが、
FT8連続受信用のパイロット信号を発生していたシグナルジェネレータはどうしよう。
いままではSDG-2122Xを使っていましたが、
これはテスト用に使いたいから、
ラックのMSG-2161が使えたらいいんだけれど。
だけれどもMSG-2161は発振純度が･･･ けれど前回作業していた時に比べて大きな進展が。 そう、大変ありがたいことに、回路図が手に入ったのです。 というわけで、MGS-2161の発振純度問題にもういちどチャレンジしてみることにしました。 2025-04-07 MSG-2161 作業開始 |
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前回2022年の作業で電源回路DC出力にはACリップルは出ていなかったのですが、
それでも発振出力は100Hzの周波数でFMがかかったような感じでしたから、
AC電源リップルがどこかに残っているのでしょう。
ケースを開け、回路図を眺めながら、可能性をいろいろ考え始めます。 本機内部右側にある2つの上等なアルミケースは、 写真上 (筐体リア側) がPLLユニット、 下 (筐体フロント側) がRF&ATTユニット。 最初に見たときはPLLユニットがキャリア信号を発生し、 それをATTユニットが目標出力強度まで減衰させる仕組みなのだろうと思いましたが、 そうではありませんでした。 PLL発振回路の基本要素のひとつであるVCOはRF&ATTユニットの中にあり、 発振された信号が細い同軸ケーブルでPLLユニットに導かれます。 PLLユニットの中に基準周波数水晶発振器と分周回路そして位相比較器があり、 発振周波数が目標周波数に一致するように制御する直流電圧がRF&ATTユニット内のVCOに戻される仕組みです。 VCOの発振周波数制御電圧は1本のワイヤでPLLユニットからRF&ATTユニットに送られています。 このワイヤはシールド線などではなく普通のビニール線。 このワイヤを指でつまむと、指先から電源誘導ハムが入り、 出力信号は乱れます。 し、端子を指で触れると出力周波数は大きく変動します。 このワイヤのシールドが甘いのかなとも思いましたが、 最初からこうなのですから、シールド線の工夫は効果があるにしても不調の原因ではないはずです。 |
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厳重にシールドされているPLLユニットのカバーを開けてみました。
回路図と見比べながら眺めてみます。
このユニットに入ってきたDC5Vの電源は、
ボード内の何ヵ所か、おそらく電源電圧の短期的な変動に敏感な部分の直近で、
電解キャパシタで平滑されています。 なので、これらの電解キャパシタを交換してみます。 ここが一番効きそう、と思う順番でひとつひとつ作業してみましたが、 結局すべて交換した後も大きな改善にはなりませんでした。 2025-04-07 PLLユニット電解キャパシタ交換 |
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症状をもう一度観察してみます。
MSG-2161の出力周波数を10.000.7MHz無変調にセットし、
その出力をIC-706MkIIGMを10.000MHz USBモードにして音を聞いてみます。
本来なら単一周波数なので700Hzの澄んだピー音になるはずですが、
濁ってビューと聞こえています。
し、フロントパネルの操作で周波数が暴れます。 さらに奇妙なのは、 MSG-2161をつないでいるAC電源テーブルタップから電源を取っている別の装置 (消費電力ごくわずか) のON/OFFで周波数が暴れます。 ごくわずかなAC電源のスパイクでも影響を受けてしまっているものと見えます。 たぶんこれは本機の本来の姿ではないでしょう。 やはり電源系のどこかに問題があると思えます。 AC100Vに起因するハムのほかに、 電源電圧の変動を引き起こしている何かがありそう。 2025-04-07 |
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電源ユニット出力にACリップルは見られなかったものの、
この機械は特に平坦なDC5Vを必要としているのかもしれません。
5個ある3端子レギュレータ出力側の電解キャパシタを全数新品交換してしまいましょう。
もっともこれらは故障原因だとは思えませんけれども、
まあ予備保全として考えれば。 3端子レギュレータは放熱フィンがアルミサブシャシーにがっちりねじ止めされる構造。 あ、これは はんだクラックに弱い構造 だ。 ここで3端子レギュレータ出力ピンのはんだ接触抵抗が高まれば、 回路全電流の変動で電圧変動が出てしまいますね。 ここは再はんだ処置をしておきます。 ･･･とまあ、ここまでいろいろ試してみたものの、変化なし。むう。 2025-04-09 電源ユニット出力側キャパシタ交換 3端子レギュレータ端子再はんだ処理 |
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「開けると出力レベルが変わるので開けないように」という警告をありがたく認識しながら、
RF&ATTユニットのケースを開けました。
なにやら特殊な形をした緑色のコイルが、本機の心臓部のVCOのようですね。
写真左上がVCO、シールド壁で仕切られた上の右側はAM/FM変調回路、
シールド壁の下に並んで見えるのがアッテネータです。 PLLユニットと同様に、各所で電源フィルタと思われる電解キャパシタがついていますので、 新品交換してみました。 出力信号の純度 - 100Hzで周波数が振れる - の程度はわずかに改善したように思えますが、 まだはっきりとビューンという音として聞こえ続けています。 いっぽうで、同じAC電源テーブルタップにつないだ別の機器のON/OFFで周波数が変動するという問題はいつの間にか消えました。 作業の効果は皆無ではなかったようす。 フロントパネル操作で周波数が一瞬乱れる現象は続いていますが、 現時点でFM/AMラジオの調整になら十分実用的な性能になっています。 けれどもSSB受信機のテストには不合格。 調査を続けましょう。 2025-04-09 外来電源ショックの影響は消えた |
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フロントパネル操作で周波数が乱れる現象は、
どうやら電源電圧変動が引き起こしているもののようです。
点灯しているLEDの数が変わるとフロントパネルユニットの消費電力が変わり、
DC5Vラインの電源電圧がわずかに変動し、
発振回路がその影響を受けてしまう、という理屈。 オシロでDC5V電源ライン電圧をACモードで観察すると、 フロントパネル表示変わった時に10mVほど電源電圧が変化します。 デジボルで測定してもやはり同じ観察。 MSG-2161のDC5V電源は3つの3端子レギュレータで生成されていますが、 はて、これらはどう負荷分担しているのだろう。 2025-04-10 |
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回路図を見てみます。
目黒MSG-2161の電源ユニットでは+5VDC電源ラインは3系統あり、
それぞれが3端子レギュレータで生成されます。
うち2つは1つの電源トランス2次側巻線を共有しています。 この3系統の5Vラインはまずメインボードに入り、 そこから各部に配電されるわけですが、 回路図では "+5V" の表記があるだけで、 3系統のうちどの系統から供給を受けているのかを読むことができません。 ところで、あれ? この標準信号発生器を買ってから27年、 フロントパネル裏側からどこにもつながっていないケーブルが長く伸びて内部で縛られていたことを発見しました。 なんだこれ。 2025-04-10 5V電源分配の調査を開始 |
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電源OFFの状態で各部の5Vラインにテスタをあてて、
電源供給の系統を探ってみました。 3つある5V電源レギュレータのうち1つはCPUボード専用となっているのはすぐにわかりましたが、 のこり2つは並列につながれてほか全ての回路に給電しているように見えます。 えー? 3端子レギュレータを並列につなぐというのはアリなんだろうか? なんとも腑に落ちません。 どこか勘違いしているのかもしれません。 2025-04-11 |
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いくつものコネクタを外して - 逆に言えばコネクタを抜くだけで - メインボードを切り離し、取り外しました。 真っ先に、電源ユニットからのケーブルが繋がるコネクタの半田面を見てみました。 するとやはり･･･ 3つある3端子レギュレータのうち、回路図のIC番号を使って呼ぶとすれば、 U1系統とU4系統はメインボードのコネクタ部でいきなりつながれています。 2つの3端子レギュレータを並列につなぐための気くばりのようなものは一切ありません。 突然、なんだか素人の工作に出くわしたようで、かなりびっくり。 U5系統はCPUボード専用の電源になっています。 これは納得いきますね。 |
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一つにまとめられたU1系とU4系の5V電源がどのように各ユニットに配電されているかをパターンを追いかけて見てみました。 |
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特別な配慮もなく、メインボードからフロントパネルユニット、
ステレオモジュレータボード、32dBアッテネータユニット、
RF&ATTユニット、PLLユニットに配電されています。 メインボードのパターンの抵抗で電圧降下が起きているのかもと思いましたが、 そんなことはなさそうです。 フロントパネルユニットの点灯LED個数の変化による電圧変化は、 電源ユニット出力ですでに発生していました。 となると、 フロントパネルユニットのLED点灯個数変化による発振周波数の一時的な乱れというのはコンポーネント劣化や故障によるものではなく、 MSG-2161がそもそも持っている癖なのだ、ということになってしまいます。 ではなぜ1999年の入手時には気にならず、 2020年代に入ってから気になりだしたのでしょうか? 2000年代に自分がいじっていたのはAM受信機で、 周波数ドリフトやプロダクト検波の復調品質に気を配り始めたらシグナルジェネレータの周波数変動が気になり始めた、 ということに過ぎないのでしょうか。 |
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ともあれすこしでも改善できたらいいですね。
復旧可能で簡単に試せる改善策として、
5V 3端子レギュレータによるちいさな安定化ボードを追加し、
RF&ATTユニットとPLLユニットの5V電源にするのがお手軽に思えます。 2025-04-11 改善案検討 両ユニットの全電流は計360mA。 U1系のブリッジダイオード整流出力から取り出し、 7805Aを一つ使って5Vに安定化。 ユニバーサル基板に簡単に配線し、 シャシー下面、本来の電源ボードの下の階の空き部屋に組み込んでみました。 結果、フロントパネルユニットの操作に伴う周波数の乱れはかなり低減されました。 電源トランス2次側は共通なので、 皆無にはなっていませんが、 これはまあ予想されるところ。 2025-04-13 PLL / RF&ATTボード専用5Vレギュレータを追加 |
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RF&ATTユニットとPLLユニットを専用5Vレギュレータで動作させてみたときの出力のスペクトラム。
MSG-2161で10.091MHz 無変調60dBμを発生させ、
IC-706MkIIGMを10.090MHz USB ATT ONで受信し、
復調音をPCに入れてオーディオ信号のスペクトラムを見ています。
本来なら1000Hzに一本スペクトルが見えるだけのはずですが、
まだまだ本来こうあるべき姿からは遠いですね。 |
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