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Conrad
Röhren-Retro-Radio zum Selberbauen
Vacuum Tube Shortwave Receiver Kit
Another happy found in Germany is a vacuum tube shortwave radio kit which uses a combination of a tube,
two transistors and an audio power amplifier IC.
Its packkage box is made from cardboard with pleasant look mimicking a wodden case,
which itself actually becomes the enclosure of the kit.
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日本人からするとドイツ人には行動様式や思考様式において明らかな違いを感ぜずにはいられませんが、
一方で共通だなあと感じるものももちろんあります。
エレクトロニクスクラフトの分野で日本人とドイツ人に共通しているのは
再生式ラジオに対する強いノスタルジア
だと感じられることがあります。 たった1本の真空管で非常な高感度が得られる再生式受信回路は、 資材が乏しく真空管が高価で貴重だった時代にはファースト・チョイスの回路であり、 高性能を求めて多くの人々が様々な回路を研究していました。 アメリカでは1930年代終盤には家庭用ラジオもより安定した高性能が得られる スーパーヘテロダイン方式への移行 が進み、 再生式は安価な入門用･･･ 中学生がお小遣いで取り組む最初の受信回路 としての扱いになりました。 一方で日本もドイツも、1940年代になっても主流は再生式で、 省資源の国策型受信機 が大戦終了後まで使われ、 音を大きくしようとして再生つまみを回すとピーという音とともに発振状態になってしまう再生式は戦時中の人々の原体験として強く記憶に残っているのでしょう。 だから今回Conradの店頭で安価な真空管式ラジオのキットが売られているのを見つけ、安堵しつつ買い物かごに入れたのです。 きれいなグラフィックスの外装スリーブからこれまたきれいな木目のグラフィックスが印刷された厚紙製の内箱を取り出すと、 ああなるほど、この紙製の箱そのものがラジオの筐体になっているんだ! 箱のフタをあけると、透明プラスチックトレイに真空管をはじめ各種コンポーネントが収納されています。 真空管は案の定中国製で、1本。 あ、実装はやはりプリント基板式か。 でも、あれ、ICを取り付けるようになっているぞ。 B+電源を作るアップコンバータだろうか。 でもスピーカがついているしなあ、複合管を使ったとしても1球じゃあスピーカは鳴らせないはずだし、 どうなっているんだろう。 ま、なんにせよまずはマニュアルを見てみよう。 |
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ドイツ語で書かれた全16ページのマニュアルを読みだしてすぐ、あれ?
受信周波数は3500 - 12000kHzとあります。
これって短波ラジオ? 実はこのラジオキットと一緒に、同一シリーズの短波ラジオキットも買ったのです。 そちらのパッケージにははっきりとKurzwellenと書かれているけれども、 こっちはRöhrenとは書かれているもののKurzwellenとは書かれていないので、 てっきり真空管式中波AMラジオだと思いました。 短波だと分かるのは外装スリーブに印刷されたダイヤル盤が3500-12000kHzとなっていることだけ。 気づかずに買ったのは私だけではないはずだ。 でももちろん私は大歓迎。 真空管短波ラジオキットだよ! ちょっと調べてみると、Conradブランドのこの商品は ミュンヘンのFranzis Verlag GmbH社 [外部リンク] のOEMなようです。 Franzis社はこのほかにもグラフィックス印刷された箱の中にプロトタイピングボードが入っているLW-MW-SW-FMマルチバンドラジオキットとか、 直4ならびにV8エンジンの模型とかの面白い製品をラインアップしています。 さて、回路図を見てみると･･･ううむ、これはある意味予想外だ。 現行流動中の商品なので回路図をここに掲載するのは控えますが、 radiomuseum.org [外部リンク] に回路図を含むこの製品の情報が掲載されています。 使われている素子は、6J1 5極管と、小信号NPNトランジスタBC547が2本、そしてLM386オーディオパワーアンプIC。 おお、真空管・トランジスタ・ICというハイブリッド構成なんだ。 5極管で再生検波、トランジスタで初段低周波増幅、ICで電力増幅。 0-V-2というわけだ。 でも、あれ? トランジスタは2つあるんだよね。 もう1つのトランジスタは何に使っているんだろう。 電源は単3電池4本の6Vと006P 9V積層乾電池。 単3電池は真空管ヒータを点火させ、また半導体回路に電力を供給します。 9V電池は6V電源ラインにマイナスをつなぎ、真空管に最大15Vのプレート電圧を供給します。 Radiomann もそうでしたが、プレート電源のために高圧発生回路を有するわけではありません。 ま、200Vを超える高圧を扱う回路を大衆向けキットに持たせるのは今では製造物責任の名のもとに許されないんでしょうね。 |
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マニュアルを読んで、余分なトランジスタの機能がわかりました。
最初はこのトランジスタは初段低周波増幅トランジスタのコレクタから取り出した信号で真空管のプレート電圧を制御しているように見えたので、
真空管とトランジスタの2段にまたがる再生回路を構成しているのだろうかとか、
あるいは電界強度に応じて再生量をネガティブフィードバックして一種のAGC効果を持たせているのだろうかとか考えましたが…
このトランジスタT1はB電源用バッテリの電源スイッチとして働くだけでした。 本機の電源スイッチは1回路しかなく、それはヒータバッテリの電源スイッチとして使われています。 ヒータバッテリの電源スイッチが入るとそれに連動してトランジスタT1がオンし、 B電源バッテリのスイッチも入る、というわけでした。 むう、なんかちょっと期待しちゃったんだけどな。 というわけで、本機は 真空管再生検波 - トランジスタ低周波増幅 - IC音声出力 の、 いわゆる0-V-2 です。 再生検波段
ミニアチュア7ピンの中国製5極真空管6J1は、スクリーングリッドがプレートに直結され、いわゆる三極管接続で使われています。
オーディオアンプじゃあるまいし、
スクリーングリッド制御が使える傍熱型5極管をわざわざ三極管接続するのはどういうわけだろう。
簡単にするためなのかな?
それともB電圧が最大でも15Vと低い本機の場合はスクリーングリッド制御はうまくいかなかったりするのかな?
あるいは1930年初頭のペントード登場以前のテクノロジーを追い求めようとしたのだろうか?
小さな同調コイルの二次側には中間タップがあって、6J1のカソードがつながっています。 これによって3極管はハートレー発振回路を構成しています。 この構成では帰還比は固定なので、再生量を調整するためにプレート電圧を可変することになります。 本機では22kΩのポテンショメータを用いて、プレート電圧をほぼゼロから最高15Vまで調整できるようになっています。 復調された音声信号は3極管のプレートからキャパシタで取り出され、次段の低周波増幅段に導かれます。 低周波増幅段
初段低周波増幅段は小信号NPNトランジスタBC547によるエミッタ共通増幅回路で、
エミッタは直接接地されているシンプルなもの。
コレクタからキャパシタで取り出された音声信号は音量調整用ポテンショメータを通り、
次段の低周波電力増幅段に導かれます。
電力増幅段
電力増幅は
定番のオーディオアンプIC、LM386
が使われています。
外付け素子をすべて省いた、最小限構成で使っています。
よってこの段での電圧ゲインは20倍。
LM386は電解キャパシタを介して5cmパーマネントダイナミックスピーカを駆動します。
マニュアルは組み立ての手順と回路の動作原理概略、 さらには再生式受信機で短波を聴く方法やSSB/CWの復調方法は書かれていますが、 アンテナの準備の仕方にはあまり触れられていません。 真空管やトランジスタの動作原理などの説明やはんだ付けの方法は掲載がなく、 総じてこのキットをある程度の経験者向け、あるいはそれらは他の書籍等に譲ったものになっています。 これを買うのは、もしかしたら多くが戦中あるいは戦後まもなくのVE型ラジオで過ごした高齢の方々なのかもしれません。 |
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正月3日、デスクとコンピュータの片付けが一段落したから、今日は真空管短波ラジオをつくろう。
夕方大陸方面が開ける頃までにはできあがるかな。 プリント基板スルーホールのめっき品質はきわめて上質で、ホール位置も正確。 楽しく、きれいに仕上がりました。 これに対して匡体内配線は付属の青色ビニール線を所定の長さに切って使うので線色による識別が困難、 マニュアルどおりの長さだと再生調整ポテンショまでの長さが足らずに作り直し、 ポテンショのCW・CCWのどちらをつないだらよいのかは図や写真では明確にはわかりません。 回路図とプリント基板のパターンを眺めてどちらにすれば良いかを調べる必要がありました。 本機の組み立てでいちばんチャレンジングなのはバリコンの取り付け。 バリコンは厚紙製キャビネットのフロントパネルに取り付けられますが、真空管を含むプリント基板はバリコンのリード線で宙吊りになっているのです。 子供向けの学習教材でも最近のはこんなの少なくなってきているのにね。 どう見ても振動には大変弱い造りですが、このラジオを持ち歩くことはないでしょうから、まあ良いとしましょう。 どうしても不満なら、フロントパネルの裏側にペテットでも使って基板の取り付けを工夫する余地はあるかもしれません。 基板には取り付け穴をあけるスペースはありませんのでなにか良いアイデアが必要。 マニュアルの組み立て手順では先に真空管を取り付けて基板を位置決めし、バリコンを取り付けてからバリコンと基板を接続します。 でもバリコンと基板の位置決めが大変かなと思い、真空管の取り付けは後回しにしました。 この方法だと真空管を取り囲む紙製カバーが邪魔になりますので、カバーをいったんカッターではがして作業しました。 単3x4本の電池ボックスと9V積層電池を筐体のなかに固定する方法は提供されていません。 とりあえず電池ボックスは両面テープでスピーカのマグネットに取り付けましたが、 電池は両面テープを使ってケース底面に固定するほうがいいかも。 厚紙の箱を閉じると、カチッという手ごたえが。 あっ、この箱はフタの部分にマグネットが仕込まれていてきちんと閉まり、やたらには開かないようになっているぞ。 これはすばらしい配慮だ。 |
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ほぼ作業が完了して真空管を取り付けようとして、あれっ?
変だぞこれは･･･6J1に5番ピンが付いていない!! 無理な力を加えた覚えはないし、そもそもミニアチュア管のピンなんてそう簡単に折れたり取れてしまうものではないし、 パッケージの中に折れたピンが残っているということもありません。 なにか理由があって5ピンをニッパーのようなもので切ったのかな? でもそれならピンの切断面はエンベロープガラスから僅かには飛び出しているはずなのに、それもありません。 はて、どういうことなんだろう。 6J1の5番ピンはプレート。 他のピンに管内接続されているということもありません。 プレートがつながっていなければ真空管として動作するはずがないじゃないか!! いまからお店に行って文句を･･･つけられないし。 代わりの真空管が手に入るまで火入れはおあずけだ!! でもまてよ、このラジオでは5極管6J1のスクリーングリッドをプレートに直結して使っているんだったっけ。 ならばプレートが単なる金属壁になっていても、スクリーングリッドがアノードとして働くはず。 それにひょっとしてこれが設計意図かもしれないし、ともかく試してみよう。 5番ピンが欠けた7ピンMT管を7ピンソケットに刺すとしたら2通りの刺し方があります。 となればマニュアルには正しい刺し方の記述があるはずで、しかしそんなものは書かれておらず、 よってこれは設計意図であるとは思えません。 ともかくも真空管を刺し、単3アルカリ電池4本と9V積層電池を組み込み、 電源スイッチを入れると･･･わずかなヒスノイズだけでなにも音がしません。 やはりだめか。 でも1mほどのビニール線をA1アンテナターミナルにつなぎ、ボリュームをフルにし、再生コントロールをぐっとあげると･･･ サーッ･･･シューッ･･･ピィィィッと聞こえてきました。 お、正帰還発振しているようだ。 ゆっくりとチューニングつまみを回し、強い局に合わせて再生コントロールを発振限界以下までに戻すと･･･ たぶん初受信はそれになるだろうと期待していた、あるいは覚悟していた、 China Radio Internationalの日本語放送が力強く聞こえてきました。 おおっ、動作しているじゃないか!! わずか1mのビニール線アンテナ、それでもうまく調整すればうるさいばかりに北京放送の新春特別番組が部屋に鳴り響きます。 完成!! このラジオは厚紙製キャビネットというチープさに由来する予感に反して、結構安定しています。 発振臨界点近くの帰還量調整はスムースだし、減速なしチューニングも極端な苦労なくできます。 ボディエフェクトも少なく、チューニングつまみから手を離しても離調量はわずか。 結構いい感じ。 つぎの週末はアンテナをしっかり張ってみよう。 このあと6時間連続して、実に久しぶりに北京放送や他の短波放送を楽しみました。 インターネットに押され国際短波放送の数はずいぶん減ってきているようですが、 広い大陸をカバーする中国国内放送は夜の短波帯を埋め尽くすかのよう。 それにしても、1973年のころとはずいぶん変ったよな、中国。 一部くりぬかれたフロントパネルから真空管が顔をのぞかせているというのはとてもうれしい、素敵なデザイン。 6J1のデータシートを見ると、ヒータ電流は170mAで、最低ヒータ電圧は5.7Vと書かれています。 この1本の真空管のヒータだけで1Wの電力を消費するってわけだ。 最初ははっきり明るく灯っていた6J1のヒーターは6時間連続動作の後にはうすぼんやりになってきましたが、 それでも元気に鳴ってくれています。 単3アルカリ乾電池4本で8時間は使えそうです。 でもやはり外部電源を使えるようにしたいかなあ。 |
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ヒータが薄ぼんやりしてきた駆動7時間目の電池で翌朝ダイヤルを回し、
再生コントロールを軽く発振しはじめる微妙なポイントにあわせると、
7MHz帯のCWを受信することができました。
再生回路は同調回路のQも増大させるので±15kHz程度までには選択度が出ているようですが、
しかしそれでは混雑する7MHz帯の電信局を分離するのは不可能。
数多くの信号がいっせいに聞こえています。
音の濁りも顕著。
これは商用電源50Hzの影響を受けてしまっているためと思います。 ボディエフェクトは少なくて国際放送には快適と書きましたが、CWを受信するとなると話は別。 フロントパネルの3cmほど前に手を近づけると数100Hzは同調点が狂うし、 アンテナ線がわずかに揺れるだけでやはり数10Hzは動きます。 この状態では数多く聞こえている電信局の中から目的の局をセンターに持ってくるという操作はほぼ不可能です。 SSB局も復調することはできましたが、ゼロイン操作はやはり不可能なので、うまく音声として聞けるかどうかは確率の問題、といった感じです。 当然この状態では再生検波回路はわずかな発振動作をしていて、したがってアンテナからは微弱とはいえ電波が出てしまっています。 だいたいこの程度が0-V-2の実力と思います。 この受信機でDXを追いかけるとなると、それはそれはストイックな世界でしょう。 取扱説明書に書かれたとおりに操作すれば誰でも同じ結果が得られる･･･ことは決してなく、オペレータの腕と根気が勝負を決めます。 8時間稼動の後、A電池がダウン。 まだ音は出ていますが、本来の性能が得られません。 あれっ? 単3電池の買い置きが尽きてた。 単2を4本入れられる電池ボックスを探し出すのも億劫だし･･･ で安定化電源装置で給電してみたら、ハムが大き過ぎて使い物になりません。 この電源は菊水のシリーズドロップ型で、スイッチング電源に比べればノイズは少ないはずですが、それでもダメ。 電源電圧にリップルが残っているというよりも、 電源装置のグラウンドの電位そのものが商用周波数で揺さぶられているということでしょう。 |
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本機は正常に動作しているようですが、真空管のプレートが使われていない件は納得できていません。
資料によれば6J1は6AK5と互換とのことです。
6AK5はラボに1本NOS品の在庫があるとノートに書かれているのですが、
最近は真空管機器を扱っていなかったので、おびただしい数の段ボール箱に埋もれてしまってすぐにでてきません。
MT管1本探し出すのにまた数時間の整理清掃作業の予感。
ので、もうすこしプレートなしで使ってみます。
1週間後、新品の電池を入れて点火。 本機のフロントパネルにはA1/A2/A3の3つのアンテナ端子があります。 1m足らずの短いアンテナでは、A1につなげば受信できますが、A2やA3では全く無感です。 さてどうなっているのか、再生検波段の回路図を見てみましょう。 A1は再生検波管のカソードから直接引き出されています。 ここはハイインピーダンスなので短いアンテナでも作動するわけですが、 アンテナの揺れや這わせ方が検波回路の微妙な動作に直接影響を与えてしまうし、 同調回路のQを低下させてしまいますから、分離も悪化しているはずです。 いっぽうA2とA3はアンテナコイルを駆動します。 よってローインピーダンスのアンテナを用意しなくてはなりませんが、 それができるならより本来の性能が引き出せるはずです。 そこで中央研究所の屋根に上がっている短縮Vダイポールを使ってみます。 A3とEにつなぐと、しっかり感度が出ています。 が、ハムが顕著。 そこでEはベンチの実験用DC補助電源系のグラウンドにつないだら、ハムは気にならない程度に低減されました。 アースの取り方でずいぶん運用成績は変ってきそうです。いろいろトライする必要があるでしょう。 いっぽうこのアンテナは同調形アンテナなので、7MHz前後以外では成績はあまり期待できません。 今夜は9.735MHzのRTI台湾国際放送(自由中国の聲、じゃあないんですね。)と、朝鮮中央放送と、ラジオ韓国。 また今回は3.925MHzのラジオ日経も受信できました。 翌朝は7MHzのアマチュアバンド。 A3端子とVダイポールで7MHzのCWを受信すると、A1端子と短いワイヤーアンテナのときに比べてボディエフェクトが少なくなっていて、動作がより安定していることがわかります。 なお回路図を見ると、コントロールグリッドはグリッドバイアス抵抗R1によってプラス電位に吊り上げられていることがわかります。 普通はグリッドはカソードに対して負にバイアスされるものですからちょっと奇妙に見えますが、 これは乾電池による低電圧で真空管を作動させるための工夫。 グリッドを正にバイアスすることによって、カソードから放出された電子を引きつけて加速し、 アノード電圧が低くてもなんとかアノード電流が流れるようにしています。 |
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6J1ではサプレッサグリッドは管内でカソードに接続されており、2ピンと7ピンに出ています。
RCAピン配置番号は7BD。
これと同じピン配置で近い特性の管となると6AK5だということになりますが、
サプレッサグリッドが管内結線されていないタイプならピン配置7CMがあり、この場合は管外で2ピンと7ピンを接続すれば直流的には7BDと等価になります。
7CM配置の6.3V管なら手持ち在庫が何種類かあります。
それらについてヒータ電流とトランスコンダクタンスを調べて表にしてみました。
これを見ると、ヒータ電流が少なくてトランスコンダクタンスが高いものという基準でみると、
たしかに6AK5はベストチョイスに見えます。
もちろん電極間容量など他の項目も見なくてはなりませんし、
いずれも電池駆動を考慮された管ではないので、性能のほどは実機で試してみるべきでしょうか。
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