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SideBand Engineers Model 34
SBE "SB-34"
Bilateral Amateur Radio Transceiver
(1965) |
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SideBand Engineers SB-34は、1965年発売のHF帯 SSBトランシーバです。
米国では現在でもそれなりの数が現存しているとはいえ、さほど高い評価を得ていたわけでもなく、
いわば"Interesting Radio" の部類に入るでしょう。
つまり風変わりで興味深くはあるものの、かといってコリンズやドレーク、
またはハリクラフターズのような人気を得ているわけではありません。
が、その設計を知れば知るほど、この無線機がいかに時代を先取りしていたかがわかってきます。 SB-34は、ファイナルとドライブ段を除いて全てトランジスタとダイオードで構成されており、 トランジスタ化によるコンパクトな匡体とあいまって、車載運用に適したものに仕上がっています。 モードはSSBのみで、3.8/7/14/21MHz帯をカバーします。送信出力は80Wとなっています。 受信回路をすべてトランジスタで構成した小型軽量な SBE SB-33 は、HF SSBトランシーバの車載運用という夢を現実的なものにしました。 SB-34はSB-33のフルモデルチェンジ機であり、 基本のコンセプトを維持しつつスタイルを一新し、大きく改良を加えたものになっています。 SB-33では別体であったパワーインバータを筐体内に内蔵し、 モービル運用機器のファーストチョイスになりました。 小型・軽量・低価格の車載運用可能なSSBトランシーバを実現するために、 SB-34にはさまざまな工夫が盛り込まれています。 最大の特徴は、バイラテラル方式の回路構成にあります。 バイラテラル方式とは、 ブロックダイヤグラム をご覧いただければわかるように、送信時と受信時で信号の流れが逆向きになるような構成です。 これにより、回路の多くが送受信で共用でき、 部品点数削減によるコストダウンと軽量コンパクト化が実現されています。 SB-34にはあのコリンズ社製メカニカルフィルターが採用されていますが、 送信時には受信時とは反対向きに信号がメカニカルフィルタを通過します。 SB-34は車載運用を念頭に企画設計されましたが、 AC117V電源装置も内蔵しており、 車から簡単に取り外して自室で固定機としても使えます。 固定機として運用するためのオプションとしてリニアアンプも用意されていました。 |
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SB-34のフロントパネルを見てみましょう。
SB-33と比較すると、基本的なレイアウトは踏襲されていることがわかります。
おそらくモービル運用での操作性が重視されたのでしょう、
使用頻度の高いコントロールはパネル左側に配置されていて、
右側の助手席に設置した際に左側の運転席から操作しやすくなっています。 |
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周波数ダイヤル(VFO) パネル左上の目盛りとつまみがVFOで、送受信周波数を設定します。 つまみと目盛り盤は同心で、ジャクソン・ブラザーズ社製の同軸ボールジョイントで減速され、 VFOの小型3連バリコンを回します。 ボールジョイントは2段減速で、つまみの約4分の3回転の範囲では微調整で、 それ以上の範囲では早送りになります。 周波数可変範囲は以下のようです。
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BAND SELECTOR パネル中央、メータのすぐ下のつまみです。 約330度回転し、これで運用するバンドを切り替え、また高周波段の同調を行います。 このつまみはギア減速されて3連バリコンを回すほか、ジニーバ・メカニズム (スイスのジュネーブですね)、 と呼ばれるカム機構でバンド切り替えロータリースイッチを回し、 同時に3本の同調用コイルのコア位置を切り替えます。 METER パネル中央のメータは送信時のみ動作し、 ファイナルのプレート電流やRF出力を表示します。 小型の目盛り盤には0から5までの数字がふられているのみで、 したがってプレート電流の実際の値を知ることはできません。 実用面において本機の最大の短所は、Sメータがないということでしょう。 ここにメータはついているのだから、これをSメータとして使えたらなあと誰しも思うのではないでしょうか。 メータには照明はありません。 DIAL CORRECT パネル上側、メータの左側のつまみです。 VFOつまみ固定のまま送受信の両方に対して周波数を微調整できます。 このつまみで、メインのダイヤルが正しい周波数を示すよう調整します。 これを行うためには、あらかじめ周波数が正確にわかっている電波を受信するか、 あるいはオプションで用意されているクリスタルマーカを使用します。 MIC GAIN パネル上側、メータの右側のつまみです。 送信時のマイクゲインを調整します。 マイクアンプにはAGCはないので、過変調にならないようゲインの上げすぎには注意しなくてはなりません。 オペレーションマニュアルには、交信している局から変調レポートをもらって、 自分のマイクと声の大きさに見合ったポジションを見つけるように、と書かれています。 |
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VOLUME パネル左下のつまみで、電源スイッチ共用です。 一番反時計の位置で電源OFF。時計方向に回すと受信音量が大きくなります。 この一見変哲のないボリュームつまみ、実はSB-34の風変わりな部分のひとつです。 何しろこれ一つでAFゲイン、IFゲイン、RFゲインそれにAGCリミッタまでもコントロールしているのです。 PITCH パネル左下のスライドスイッチとそのすぐ右側のつまみは、今で言うRITです。 スライドスイッチをONにすると、受信周波数のみ、PITCHつまみで微調できます。 |
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USB/LSB パネル中央に4つ並んだスライドスイッチの一番左側です。USBとLSBを切り替えます。 CAL/ON ほぼ真ん中やや左側のスイッチは、 オプションで提供されていた外付けクリスタルキャリブレータユニットのON/OFFスイッチです。 実はただ単に、クリスタルキャリブレータユニットへの電源供給をON/OFFしているだけです。 XMTR/ON ほぼ真ん中やや右側のスイッチで、 これでDC12V電源での動作時に、 送信用ドライブ段とファイナルの真空管への電力供給をヒーター / プレート電源とも止めることができます。 これにより受信待機時の消費電流を約600mAに押さえることができ、カーバッテリーの消耗を低減できます。 AC117V動作時にはこのスイッチは働かず、ドライバとファイナルの真空管は常に通電しています。 OPER/TUNE パネル中央に4つ並んだスライドスイッチの一番右側です。 TUNEにすると連続キャリア送信状態となり、この間にファイナルの同調をとります。 フロントパネル中央下部に見えるのはコリンズタイプのマイクジャックです。 |
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PA LOAD 送信機ファイナルのロード調整つまみです。 METER ANT/Ip パネル右下のスライドスイッチは、送信時にメータをRF出力表示／プレート電流表示に切り替えます。 PA TUNE パネル右下のつまみで、ファイナルの同調を取ります。これは受信時にも有効です。 |
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SB-34の内部構造を見てみましょう。
外側金属ケースは筒型の一体式で、
内部は基本的にスチール製のフレームにいくつかのプリント基板が取り付く構造になっています。
コンパクトに実装されていますが、
バリコンや中間周波トランス、オーディオトランスなどはまだ真空管世代の部品で、ずいぶん大きく見えます。 |
 
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ブロック図を見ると、そのユニークなバイラテラル方式がわかります。
黄色で示したブロックは送信時と受信時のいずれの場合にも機能するものです。 送受信切替えは、2本の制御信号によって行われます。 一方のラインの電圧は受信時に高く、他方の線は低くなっています。 送信時は電圧レベルが反転します。 一方のラインは送信時に受信専用ブロックを停止させ、 他方のラインは受信時に送信専用ブロックを停止させる役目を持っています。 この送受信切替え方式により、リレーを使う必要がなくなりました。 |
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高周波増幅段 アンテナからの信号は送信機のパイマッチセクションを通り、 シャシー下面に配置されたチューナーボードに入ります。 過大入力から初段を保護するため、ここは2本のダイオードが用意されています。 信号は高周波増幅用トランジスタQ11のエミッタに加えられます。 このトランジスタはコモン・ベース・アンプ動作します。 HFミキサ 高周波増幅された信号はQ9とQ10とからなるHFミキサに入ります。 一方Q19で構成されるHFオシレータは各バンドに応じた局部周波数を発振しており、 HFミキサの出力として3175から3425kHzの信号が得られます。 写真に見えるのはクリスタルボードです。 シャシー下側にあり、 4つのHFオシレータ用水晶発振子(各バンドに1つずつ)とトランジスタQ19(隠れています)が実装されています。 |
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VFOミキサ HFミキサの出力はチューナーボードを出てVFOボードに入り、 VFOミキサ用トランジスタQ7とQ8に印加されます。 一方VFOオシレータQ15はダイヤル位置に応じて5456.9から5706.9kHzの間の周波数を発振しており、 VFOバッファQ14を介してVFO周波数をVFOミキサに注入します。 ヘテロダイン処理の結果、VFOミキサからは入力とVFOの差の周波数である2281.9kHzの信号が取り出されます。 中間周波数ミキサ 2281.9kHzの信号はVFOボードを出て、ミキサ用ダイオードを通じてIFボードに入ります。 IFボードには456kHzの水晶発振回路Q12（キャリア・オシレータ）と、 それにつづくダブラー、それにダブラー・トリプラーQ13があり、USBモードの時は2738.2kHz（456kHzの6倍）、 LSBモードの時は1825.5kHz（456kHzの4倍）が発振されています。 この基準周波数信号はミキサ用ダイオードに印加され、 結果としてミキサ ダイオードから456.38kHzの中間周波数信号が取り出されます。 |
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メカニカルフィルタと中間周波数増幅 456kHzの中間周波数信号はコリンズ製のメカニカルフィルタを通り、 中間周波数増幅段Q5とQ6に印加されます。 バイラテラル構成のため、このフィルタは受信時ばかりではなく送信時にも使用されます (送信時と受信時では信号の流れる向きが反対になります)。 コリンズ メカニカルフィルタはトランジスタソケット2つを用いて、IFボード上に実装されています。 脱落防止のため、L型の金具で押さえられています(写真では取り付けネジを緩めてあります)。 リングモジュレータ 中間周波数信号はついでダイオード4本からなるリング・モジュレータに加えられます。 ここにはキャリアオシレータからの456kHzもまた印加されていて、音声信号が復調されます。 |
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低周波増幅 リングモジュレータで得られた音声信号は初段低周波増幅器Q2のベースに加えられて増幅されます。 Q2のコレクタから取り出された信号はオーディオドライバQ1で再び増幅されます。 Q1の出力は、背面パネルに取り付けられたオーディオパワーアンプQ20に加えられます。 パワーアンプは出力トランスを有するA級アンプで、 これによりフロントパネルに取り付けられたスピーカを駆動します。 ボリュームコントロール 通常の受信機のボリュームコントロールはオーディオアンプの入力レベルを下げる、 いわゆるアッテネータとして実装されていますが、 本機のボリュームコントロールはまさに受信機全体のゲインコントロールです。 ボリュームコントロールつまみはHFミキサ、 456kHzアンプそしてわずかながら初段低周波増幅段のゲインを制御します。 他のステージはAGC電圧がない限りフルゲインで動作します。 ボリュームコントロールのポテンショメータは電源電圧DC12Vを分圧してゲイン制御電圧を作っており、 この電圧が制御対象のトランジスタのベース電圧を変化させます。 AGC 本機のAGCはスピーカ電圧を基準にしたオーディオ・デリバード方式です。 スピーカ両端の電圧がAGCトランジスタQ3に加えられており、 受信音が大きくなるとトランジスタQ3のコレクタ・エミッタ間が導通するようになります。 無信号時にQ3のコレクタ電圧はほぼ電源電圧と同じ12Vですが、受信音が大きくなるにつれて次第に電圧が下がります。 こうして得られたAGC電圧は高周波増幅段のQ11と中間周波増幅段Q5およびQ6に加えられ、 それらのステージのゲインを落とします。 AGC電圧配分は、並程度の信号受信時でも高周波増幅トランジスタをかなりカットオフするよう設定されており、 これによって以下のステージがオーバーロードしないようになっています。 入力信号が弱くなると、AGC電圧は比較的ゆっくりと12Vにまで回復し、したがって受信機がフルゲイン状態に戻ります。 ボリュームコントロールを50%以上に上げると、 AGCトランジスタに接続されたダイオードがスピーカ電圧をクリップしはじめ、 したがってAGCトランジスタの入力が低くなります。 これによりAGCの効きが下がり、より大きな音量が得られるようになります。 ボリュームコントロールをフルにすると、AGCトランジスタの入力は完全にクランプされ、 音量に関わらず全段がフルゲインで動作するようになります。 |
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このような特殊なAGCとボリュームコントロールの構成は、本機に明らかな欠陥をもたらしてしまっています。
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バンド切替は、機構面において本機の最大の特徴になっています。
このつまみは約330度回転し、これで運用するバンドを切り替え、また高周波段の同調を行います。
このつまみはギア減速されて3連バリコンを回すほか、ジニーバメカニズム（スイスのジュネーブですね。）
と呼ばれるカム機構でバンド切り替えロータリースイッチを回し、
同時に3本の同調用コイルのコア位置を切り替えます。 たとえば20M帯で運用するときは時計の時針にして9時から11時30分程度の範囲内 （この範囲内ではつまみはバリコンを回すだけで、軽く操作できます）で、 受信感度が最高になる位置にあわせます。 40Mに切り替えるときは、つまみを12時から2時30分の範囲内にあわせます。 つまみを各バンドの範囲内を超えて回そうとすると手応えが重くなり、 このときバンド切り替えのロータリースイッチが切り替わり、 同時にコイルのコア位置が切り替わります。 容易に想像できるように、バンド切り替え時にはかなりの操作力が必要です。 そのためつまみには小さなつば状の突起が設けられていて、力が入れやすいようになっています。 この機構により、あるバンドに設定したときに同調コイルのコアはそのバンド用の位置となり、 またバリコン位置はそのバンド用の範囲内を超えて調整できないため、 ユーザがうっかりハーモニック共振に合わせてしまうことを防止しています。 |
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スピーカのすぐ裏が送信機の出力セクションになっています。
ここは高電圧セクションのため、金網によるグリルでガードされています。
真空管は水平に配置されています。空冷のための特別な仕組みはなく、自然空冷方式になっています。 写真ではガードグリルは外してあります。写真でスピーカヨークの少し上あたりに見える水平に置かれたコイルは、 TVI抑圧用のコイル。 |
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久しぶりに取れた休暇でカナダへ約1週間のドライブに出かける途中、
リヴァモアのスワップミートに立ち寄り、このSB-34を買いました。
家に帰るまで待ちきれずに、オレゴンのモーテルの室内でテスト。
HFのアンテナなどありませんが、
ラップトップコンピュータの電源ケーブルをゼムクリップを使ってアンテナ端子に仮接続して試してみたところ、
とりあえず受信できているようで、
7MHz帯で何局かCQコンテストを連呼しているのが聞こえました。 ラボへ帰って改めてテストしてみると、音量こそ大きくないものの南米、オーストラリアなどの局が聞こえてきます。 ところがパイルアップを受けているDX局をしばらく聞いているうちに、感度が急速に低下し、 とうとうバックグラウンドノイズさえ聞こえなくなってしまいました。 不思議に思ってダイヤルを回すと、 バンドのうち低い周波数では（たとえば14MHz帯の14.100MHz程度）ではまだ感度がありますが、 高い方（たとえば14.250MHz程度）ではすっかり感度を失っています。 仕方がなく低い周波数でCWを聞いていると、やはりそのうち感度を失ってしまい、 やがてバンド内全域で無感状態になってしまいました。 やはりトラブル機のようです。 翌日の夜再び電源を入れてみると、バンド全域で正常です。 昨日のトラブルは何だったのだろうと思いつつワッチしていると、 約30分後にまたまた感度が急速に低下しだしてしまい、やがて完全に無感。 どうもこのリグの使用可能時間は最大30分のようです。 そんなことってあるの？ |
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あれこれ試して、症状は以下のようであることがわかりました。
いよいよケースを開けてみました。 筒状の金属ケースにはファイナルの真空管付近以外にはあまり通気口が開いておらず、 熱がこもりやすいのは確かなようです。 ざっと内部を観察。 ほとんどノーマルであるように見うけられます。 ケースを開けたまま使用してみると、発生するまでの時間がかなり延びるものの、 やはり長時間の後に無感状態になってしまいます。 このときリグ内部にうちわで風をあてると、感度が急速に復活します。 やはり熱によるトラブルです。 シャシー上面に常時風があたるよう電源装置用小型空冷ファンを用意してやると、 何時間連続動作しても問題は発生しません。 |
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推測するに、VFOの発振停止が真っ先に疑われました。
なぜか温度が高くなるとVFOの発振が停止し、
したがって中間周波信号を生成できなくなるというものです。
これは発生している現象をうまく説明できます。
事実、問題が発生しているときVFO基板上面だけに選択的に風をあてると感度が復活します。 本機のVFOは、使用するバンドに関わらず 5.4569MHz から 5.7069MHz の範囲の周波数を発生します。 回路はトランジスタ2つからなっており、一つが発振用、もう一つがバッファアンプです。 マニュアルにも書かれている方法でVFO発振出力をチェックすることにしました。 すなわち別の短波ラジオをそばに置き、 VFO出力からリード線を引き出して短波ラジオのアンテナ端子付近に近づけるのです。 こうしてVFO出力周波数を受信すれば、Sメータの振れでVFO出力の変化をみることができます。 試してみればご名答、温度が高くなるとVFO出力信号が急速に低下し、やがてほぼ発振停止状態になります。 |
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現象を出しやすくするため暑いというのにガレージドアを開けず、
汗びっしょりになりながらVFO回路のトランジスタの各端子電圧を測定してみたところ、
発振用トランジスタのエミッタ電圧が雰囲気温度に敏感に反応し、
これがある電圧を越えると発振停止を引き起こすことがわかりました。 エミッタ電圧を限界値以内に押さえるため、バイアス回路に抵抗を1本追加。 これでVFOは連続使用しても安定に発振し続けるようになり、問題は修正されました。 ただし何が原因で問題が起きたのかは不明なままです。 トランジスタや抵抗などのコンポーネントが経時変化を起こしたためだ、と推測しています。 |
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安定して受信できるようになったとはいうものの、どうにも音量が小さいままです。
使用しているアンテナが屋外に張った単なるランダムロングワイヤーであるとはいえ、
MFJのアンテナチューナ・プリアンプを通していますから、それなりに聞こえてもいいはずです。
マニュアルには、ボリュームコントロールは50%の位置で室内で聞くのに十分な音量がでる、とあります。
しかし実際にはボリュームコントロールをほとんどいっぱいにしてなんとか普通の音量が得られる状態。 オーディオ段のゲイン不足だろうかと思いましたが、サンノゼのローカル局が出てくると猛烈な音量で鳴り、 あわててボリュームを絞らねばなりません。オーディオパワーアンプは正常なようです。 またオーディオドライブ段の入力に例によってCDプレーヤの信号を入れてみると、 オーディオアンプは正常に動作していることがわかります。 スピーカから聞こえる音質はかなり乾いており、まさに通信機風です。 もっとも国際放送を聞くためのものではないし、問題ありません。 |
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SBE独自の、風変わりなAGC回路およびボリュームコントロール回路になにかトラブルがあるのではないかと思われました。
どのみちこのままではアマチュア無線機としては実用になりませんから、いよいよ各部をいじりだすことにしました。 本機のボリュームコントロールは、単にオーディオゲインだけではなくて、 中間周波増幅段のゲインおよびRFミキサのゲインをも制御します。 AGC信号もまた、RFミキサーのゲインを制御します。 高周波増幅と第一周波数変換 (RFミキサ) はシャシー下側に独立したプリント基板として実装されています。 そこでこのRFボードが常時フルゲインで動作するよう、AGC信号とボリュームコントロール信号を切り離し、 固定抵抗で一定の電圧を供給するようにしてみました。 するとローカル局の信号が完全に飽和してしまいますので、 フルゲインで動作していることは間違いないようです。しかし通常の信号に対して十分な音量は得られません。 |
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AGC電圧の測定を容易にするため、RFボードの取り付けネジを利用してラグ板を追加し、
ここにIFボードのAGC回路から信号線を引き出しました。
AGC電圧の平均化のための電解キャパシタの容量抜けの可能性もありますから、
オリジナルのキャパシタを外し、代わりに未使用の同一容量品をこのラグ板に実装してみました。 ところが半田付け作業中、こて先からパチっと小さな火花が飛ぶのが見えました。 SB-34の電源を入れてみると、あれあれ、全く受信できません! そのときSB-34の電源コードは当然抜いてあったのですが、 シャシーはポンコツオシロにつながったままで、 どうやらこて先がリークしていて電流がこてからオシロに流れてしまったようです。 なんともトホホな。 |
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吹き飛んだのは受信RFミキサ用のトランジスタ、2N2495 でした。
型番は異なりますが、送信用のRFミキサ・トランジスタと入れ替えてみると、感度は低いながら受信できています。
2N2495 または代替品を手に入れなければなりません。 |
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ハルテッド・スペシャルティ
には同一品はありませんでした。
似たようなPNPゲルマニウムトランジスタを何種類か買って試してみましたが、どれも本来の性能が出せません。
トランジスタ互換表を調べたら、2N2495 には互換品なし。
ウエブのサーチエンジンも試しましたが、2N2495 に関するページあるいは取り扱っているサイトはみつかりませんでした。 そうなると頼みは NTE 。独自の型番で多くのリプレースメント用トランジスタを販売しています。 2N2495の代替は NTE160。 ハルテッドに在庫があり、1つ買いました。値段は約4ドル、高いながらも背に腹は代えられません。 互換品とはいいながらパッケージが異なるので、 RFボードのトランジスタソケットには取り付かず、基板に直接半田付け。 受信感度は元の状態に戻りました。 それにしても今後は要注意。 こてを当てるときは、リグの電源ばかりではなく測定用の配線も全て外すようにしましょう。 いい半田こてに買い替える、というのが本来の対策なんでしょうが。 |
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さて問題の音量不足です。
各部の電圧を測定してみたり、信号波形を見てみたりしてみましたが、いっこうに原因が絞れません。
高周波段なのか中間周波段なのか、はたまたバランスドミキサが悪いのか。
それともコリンズのメカフィル不良？
あるいはこれがSBEの実力なのかも？ 毎晩努力し続け、なおも不明。 完全にスタックしてしまいました。疲れ果てた脳ミソが思い付いた究極の調査方法は･･･ 正常なリグと比較する！ でもどうやって？ SB-34なんか持ってる人、身近にはいないよ･･･。 そう思いながらインターネットをうろつていたら完動品の出物が！ ヨメの承諾も得ずに、疲れ果てた私の指はマウスのボタンをクリックしたのでありました。 2週間後、ラボのベンチには2台のSB-34が並びました。 |
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1号機よりも高い額で買ったSB-34 2号機は、SBE純正のハンドマイクとマニュアル付きで外観も完全ノーマル。
十分な音量できちんと作動します。 カバーを開けてみると、この2号機はあちこちに手を入れられた跡があります。 まず目につくのは、どこぞのクリスタルキャリブレータキット基板が組み込まれていること。 SB-34純正オプションのキャリブレータユニットは背面パネルに取り付けますが、 それと電気的には等価な配線がなされています。 受信回路各部の電解キャパシタはほぼ全てが交換されており、 特にAGC回路周辺はほぼすべてのポイントに半田し直しの跡が見受けられます。 前のオーナーも同様の努力をしたようです。そしてこのリグは正常に動作しています。 お手本としてこれ以上のものはありません。 これまで1号機の作業中に、回路図と実機で部品の定数が異なっている部分が数多く発見されていました。 2号機に付いてきたマニュアルの回路図をみると、それは1号機に付いてきた回路図よりもリビジョンが新しく、 そして各部品の値は実機と一致します。 つまり1号機と2号機はほぼ同じリビジョンで、1号機に付いてきた回路図のコピーが古かったわけです。 |
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正常なものと比較する、というのは予想していた以上に強力な方法です。
なにしろ正解が目の前にあるのですから。 あとは根気良く間違い探しをやるだけ。 大胆なテストとして、各基板を相互に入れ替えることを試してみました。 入れ替えるといっても基板をシャシーから外すのではなくて、 基板相互の接続を切り離して、ジャンパー線でお互いをつなぐわけです。 この結果、問題は1号機のIFボードにあることがはっきりしました。 2号機のVFOボード出力、すなわち中間周波数信号を1号機のIFボードに注入すると音量は小さく、 逆に1号機のVFOボードと2号機のIFボードの組み合わせでは正常です。 両機のメカニカル・フィルターを入れ替えてみましたが、変化ありません。 したがってIFボード上のメカニカルフィルターは正常で、一安心。 もしこれが壊れていたら、 部品代は（もし手に入ったとして）おそらくトランシーバ自体の価格の半分以上になってしまうでしょう。 値段からすれば、SB-34は全ての周辺回路付きメカニカルフィルターみたいなものです。 ダイオード4本で構成されたリングモジュレータの検波出力を2台の間で比較するに、大きな違いはありません。 むしろ1号機のほうが高出力であるほどです。 オーディオドライバ段以降の音声増幅および出力段の動作にも差は見られません。 これらの結果から、 問題点はリングモジュレータの検波出力を増幅する低周波増幅初段にあることがほぼ確定的になりました。 |
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初段低周波増幅段は、要するに1石アンプです。
こうなればしめたもの、特に難しいこともないはずです。
なのに、なぜこのアンプのゲインが不十分なのかわかりません。
簡単なアンプというものの回路的には別系統のマイクアンプとつながっていますからそれと切り離してみたり、
送受信を切り替えるキーイングコントロール信号を調べてみたり、
違うトランジスタを試したり、キャパシタを交換したり。
はたまた全く別の1石アンプをこしらえて置き換えてみたり。
実に土日の2日間のほとんどを費やしながらも、まだ原因がわかりません。
私はいまだかつてアナログ回路の正しい教育を受けたことがなく、あらためて勉強不足を痛感しました。
トランジスタの基礎みたいなテキストをあらためて読み直し、また何か試し、違うテキストを読み･･･。 たかが1石トランジスタアンプを修理できない挫折感のなか、 取り外したいくつかの電解キャパシタをながめ、テスタをそれらに当ててみました。 品質のよさそうな黒いプラスティックモールドの電解キャパシタは、 俺はまだいかれてないぜといわんばかりに、テスタの針を一瞬振らせます。 ところが、そのうちのひとつはテスタの針を全く振らせません。 定格容量は10μF、少しくらい充電電流がながれそうなものです。これは･･･? ボードを見直すと、このキャパシタは外したままで代わりのものは取り付けていません。 パーツ箱から取り出した別のキャパシタを取り付けてみたら---アンプは正しく増幅するようになりました! そのキャパシタの回路には0.1μFがパラに入っているし問題無いと思いこんでいたのですが、 それはエミッタに入った低周波バイパスで、これがないとアンプ出力が十分に出なかったわけです。 わかってみればなんとも基本的な！ 無教養なアマチュア作業を恥じつつも、ガレージに響き渡るような豊かな音量に感慨無量。 これはまた、どのアンティークラジオ・レストレーションの本にも書かれている鉄則を立証するものでもあります。 つまり、「すべてのペーパーキャパシタと電解キャパシタは新品に交換せよ。 もしそれらが現在でも正常なら、それらは明日だめになる。」 |
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いじくりまわした暫定的な配線を元に戻し、RFオシレータの調整だけを取り直して作業を一段落させました。
1号機の感度はずいぶん改善されましたが、2号機と比較するとわずかに劣っています。
これは交換したRFミキサ用トランジスタに原因があるやもしれませんが、
全体のアライメントを取り直す必要もあるでしょう。 AGCの動作も気になります。 受信している信号の強弱に応じて頻繁にボリュームコントロールをいじる必要があり、実用面で不便です。 これについては2号機もほぼ同じような状態なのでSB-34の本来の特性であると思われますが、 現状のままではどうにもメインリグとして使うには不満がつのります。 それがSBEの設計意図だったという見方もありますが、 私は完全オリジナル再生を旨とするコレクターよりはむしろ、機械は使うことに意義がある的なほうです。 し、手元に2台あるわけですから、1台を実用機に仕立てて、もう1台をオリジナル保存としておいても良いわけです。 SBE独自のAGCとボリュームコントロールに見切りをつけてオーソドックスなオーディオデリバードAGCにし、 ボリュームコントロールは通常のオーディオアッテネータにする。 別基板でAGCアンプを追加し、またSメータアンプを設ける。 内蔵スピーカを止め、外部スピーカあるいはヘッドフォンを使えるようにする。 ざっとこんなところがリストアップされそうです。どれも外観変更を伴わずにできそうです。 アップルコンピュータ本社にほど近いわがラボには、マトモな送信アンテナはありません。 それゆえ送信部のテストはしていません。 一瞬だけPTTスイッチを入れた限り、送信動作はしているようです。が、どの程度のパワーが出ているのかは不明。 ボートアンカーのニュースグループなどを読んでいると、 SB-33/34系は送信部のパワー不足、またはパワー出ずといったトラブルが発生しやすいようです。 また、送信時の周波数ドリフトも問題のよう。これはひとつには冷却不足もあるでしょう。 実際にこのリグでオンエアするとしたら、こういった点もよくチェックする必要があります。 1998-11-24 作業いったん終了 |
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SB-34は1998年にNoobowSystemsサンノゼ研究所でいったん作業終了したあと太平洋を渡り、
第1研究所ののちに中央研究所に移され、ほぼ16年間保管されたままでした。
引越しの際に電源コードがどこかに紛れてしまったために作業を再開できず、
1号機・2号機を積み上げた形で中央研究所ベンチのスチールラックの飾り状態。
しかし数ヶ月前にSB-34の修理相談を受け、実機で確認してみたくなって、1号機をベンチに乗せました。
「xx年前の続き」はどこか別のページの小見出しでも使ったフレーズですが･･･
わがラボの研究は万事こんな様子。 SB-34の電源コードはAC117V用とDC12V用コードルが用意されており、 どちらかを背面の電源コネクタに差し込んで使います。 1号機・2号機ともAC117Vコードが付属していましたので、 以前テストしていたときはどちらもAC電源で動作させていました。 今回はAC117V電源コードが相変わらず見つかっていないので、 回路図を参照して、仮配線でDC12V動作させてみます。 受信機だけテストするのなら、 いちばんシンプルなのは本体背面の電源コネクタの4ピンにDC12Vを、10ピンをGNDに接続する方法。 この方法だとフロントパネルのXMTRスイッチをOFFにしたのと等価で本体内のパワーインバータには電源は行かず、 また本体フロントパネルの電源スイッチに関係なく電源が入ってしまいますが、 みのむしクリップ2つで済みます。 試してみるとSB-34は16年ぶりに目覚めました。 回路全電流は650mA。 マニュアルにはXMTRスイッチOFFの際の全電流は0.6アンペアと書かれていますので、ほぼ期待通りです。 寒い冬の朝ですが、VFOは安定しています。 起動直後にあわせた7MHzのラグチュー局が1時間後も正しいピッチで聞こえ続けています。 ただしこの受信機、コンバータノイズがかなり高めです。 強力な局の場合でもバックグラウンドノイズが小さくなりません。 この時代のトランジスタコンバータはやはりノイジーなのかな。 2015-01-31 作業再開 |
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いまは1998年にAGC周りをいじっていたときのまま、
手持ちの小信号シリコントランジスタをAGCトランジスタQ3として使っています。
オリジナルのQ3は2N3642で、これもシリコンNPN型トランジスタ。
エミッタはグラウンド直結ですから、ベース電圧が約0.6Vを越えてはじめてオンし始めるはずなので、
室内ではうるさい音量になってはじめてAGCが感度抑制制御をはじめることになるわけです。 現時点でVOLUMEコントロールはいい感じで動作しています。 でもつまみ位置に対する音量の変化は通常のボリュームコントロールとは異なり、 50%くらいの位置でようやく音が出始め、60%くらいで室内でちょうどいい音量、 70%まであげると室内ではうるさすぎの音量。 AGCの効きは弱く、強力な局と弱い局とでは音量の差が結構あります。 やはりVOLUME回路とAGC回路の研究は進めるべき。 ので、SB-34独特のそのコンセプトを整理して理解するために、 回路図からVOLUME回路とAGC回路を抜き出して書き出してみました。 右図参照。 すでにこのページの↑のほうで説明を書いていますが、もういちど復習のために回路の動作を述べてみます。 フロントパネルのVOLUMEポテンショメータは、回路電源電圧のDC12Vを分圧してVOLUME制御電圧を生成しています。 受信時はこの電圧で受信音量を調整するわけですが、 つまみを反時計いっぱい(=音量0%位置)で制御電圧は12V、 つまみを時計いっぱい(音量100%位置)で制御電圧は0Vになります。 この制御電圧は抵抗を介してHFミキサ、456kHz中間周波数増幅、 そして初段低周波増幅の3つのPNP型トランジスタのベースにつながれています。 つまり電圧が下がればトランジスタのベース電流が増えて、各段のゲインが上がる仕組み。 このVOLUME制御電圧は受信信号の強度には影響を受けません。 1号機実機でVOLUMEコントロールラインのようすを調べてみます。 トランシーバを電源電圧DC12.8Vで動作させてVOLUMEポテンショメータ端子の電圧を測定してみると、
VOLUME= 0% : 12V
VOLUME= 50% : 8V (almost silent)
VOLUME= 60% : 7V (adequate volume in a quiet room)
VOLUME= 70% : 6V (too laud in a quiet room)
VOLUME= 100% : 0V
となっています。VOLUMEポテンショメータの片側はTX BUSにつながっていますが、 これは受信時に0Vポテンシャルとなるキーイング・バス。 TX BUSは送信時にはDC12Vになるので、送信時はVOLUME制御電圧も12Vになります。 これはVOLUMEつまみを0%に絞り切ったのと同じ。 この仕組みによって、 送信時は3つの受信用トランジスタがいずれもカットオフ状態になって音がしなくなります。 受信用高周波増幅段用PNPトランジスタのベースもTX BUSにつながっているので、 送信時はカットオフ状態になり受信動作を停止します。 |
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受信機の感度を制御するもうひとつの系統がAGCライン。
これはQ6 456kHz中間周波数増幅段トランジスタのエミッタに接続された抵抗R32とR36によって吊り上げられ、
電源電圧DC12.8Vで動作させたときに実測DC11Vになっています。
いま受信音が大きくなってスピーカ端の電圧が高まると、
抵抗R21によって、スピーカ電圧がAGC制御トランジスタQ3のベースに加わります。
トランジスタQ3 2N3642は汎用の小信号シリコンNPNトランジスタなので、
ベースの電圧が約0.6Vを越えるとトランジスタがONし始め、
AGCラインの電圧を下げます。 AGCラインはQ11 高周波増幅トランジスタとQ6 456kHz中間周波増幅トランジスタのエミッタにつながり、 受信信号が強力な時はこれらの電圧を落として増幅段のゲインを下げます。 16年前に音量小さいトラブルの修理を終えてひとまず終了したその直前は、 AGC回路の動作を調査しようとしていました。 AGCトランジスタを取り外し、電圧測定しやすいようにラグ板に取り付けたトランジスタまで結んでいて、 今もその時のままにいます。 もし当時このページを書いていなかったらはたして何をやっていたのか思い出せなかったでしょう。 Q3としてオリジナルの2N3642の代わりに手持ち在庫品の小信号NPNトランジスタを使ったままでAGC電圧を実機実測してみると、 スピーカ出力が小さい時は約11V。 この電圧は室内でふつうに聞く程度の音量では変化しません。 室内ではうるさいと感じられる程度の受信音のときにスピーカ電圧は1Vp-p程度で、 このときようやくAGCラインの電圧が11Vから下がり始めます。 つまり室内使用の場合は、うるさいと感じられるほどの音量にならないとAGCによる感度抑制は働かず、 よってほとんどの場合でAGCは効いていないのです。 なるほどこれじゃ頻繁なVOLUME調整が必要なわけだ。 |
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SB-34はモービル用途を狙っていますから、
静かな室内ではなくて走行中の車室内での受信音量のときに最適な動作となるようにチューニングされているとして不思議ではありません。
でもいっぽうQST誌の広告では専用リニアを併用してのデスクトップ運用風景が掲載されているんだけどなあ。
ともかくVOLUMEコントロールによる受信機のゲイン制御・音量調整は具合よく動作しているのですが、
静かな室内で聞く音量ではAGCが全く動作していないという点は改善すべきですし、
「VOLUMEコントロールを上げていくにつれAGCが効かなくなる」という動作には価値を見いだせないので、
この挙動はやめさせたいところ。 オーディオ段に普通のポテンショメータを入れて音量調整し、前段は基本的にフルゲインで動作させ、 信号レベルが高まったらゲインを下げるというコンベンショナルな構成に近づけてみようと思います。 信号レベルは中間周波段出力をAM検波して作ることになるかな。 まずはAF GAINポテンショメータを仮配策で追加して動作を見てみます。 RX AF AMPとAF Driverの間はキャパシタでつながっているので、ここに入れます。 RF AM AMPのコレクタ抵抗は3.3kΩが使われているので、 10kΩのポテンショメータではバイアスの狙いが狂うでしょうから、 東京コスモス製の新品100kΩを奢ります。 RX AF AMPとAF Driverをつなぐキャパシタは1998年の修理で交換したものですが、あれ、なんか極性が間違っていたなあ。 さて追加したAF GAINポテンショメータで音量を下げ、VOLUMEコントロールを上げていくと、 強い局を受信すると前段がオーバーロードします。 これはAGCが効いていないので当然の成り行き。 でも別の問題にも気がつきました。 ほぼノイズしか聞こえない深夜の7.175MHz付近でVOLUMEコントロールを70%くらいまで上げると、 音が割れはじめ、数秒後に激しい連続ノイズになってしまいます。 これは7.200MHzより上にひしめく大陸の短波放送局の強力な信号がVFO MIXERの入力帯域内に入ってトランジスタQ8 2N2672が飽和状態になり (あるいは同等のことが発生し)、混変調をもたらしてしまっているためと思われます。 VOLUMEコントロールを50%程度にまで戻すとこのノイズは数秒して収まります。 フロントパネルのチューニングつまみで回されるVFOバリコンは3連で、 1つのセクションはVFO発振回路のLC回路の共振周波数を変化させますが、 あとの2つのセクションはVFO MIXER上流(受信時において)の中間周波トランスT6の同調点を変化させ、 目的周波数にあわせて通過中心周波数を変化させるようになっています。 この工夫があるにもかかわらず、大陸からの強力な電波には敵わずにいるということでしょう。 さしずめこれは北京問題とでも呼ぶべきか。 あの国の人々はとにかく声が大きいですからね。 しかしこれは厄介だな。 VOLUMEコントロールの上限値に制限をつけてしまうと、 帯域内に強力な信号がない21MHz帯の場合にも前段のゲインが上げられないということだし、 BFO MIXERの後の信号レベルでAGCを効かせる場合は北京問題を解決できません。 この問題は要するに受信回路のダイナミックレンジが不足しているということで、 ごく初期のトランジスタ受信機の技術的限界だということなのかもしれません。 もしかしたらそれゆえ、本機の特殊なVOLUMEコントロール方式 --- 普通の信号を普通の音量で受信しているときは前段ゲインをかなり落とす --- が必要となったのかもしれません。 VFO MIXERのダイナミックレンジを拡げるのが原理的な解決策ですが、 これはさすがに手に余ります。 VFO MIXER後の信号レベルをモニタして、オーバーロードしそうになったらRF HF MIXERのゲインを落とす補助AGCあるいはオーバーロードリミッタが必要なのだろうか。 送信品質にじゅうぶん気を配っている7MHzの強力なラグチュー局を聞いてみると、 VOLUMEコントロール70%程度ではすでに復調音質が歪んでいることに気がつきます。 これもVOLUMEコントロールを50%程度にまで落とすと歪が消えます。 コンベンショナル化するといっても本機の受信回路ゲインコントロールにはVOLUMEラインとAGCラインの2系統があるわけで、 この2つをどうバランスを取って制御するか…は結構なチャレンジと思います。 ともかくも次に試すべきは、現時点では全く動作していないAGCトランジスタを働らかせてみることです。 オリジナルSB-34の動きに近くするのならAF GAINポテンショメータ上流、つまりRX AF AMPの出力から音声周波数信号を取り出して、 簡単なアンプを入れ、音声信号のレベルでAGCを動作させてみるようでしょう。 いっぽうよりコンベンショナルな動作に近づけるのであれば、456kHz出力をバッファアンプで取り出してから整流し、 キャリアレベルに比例した電圧を取り出すようでしょう。 どちらにしてもブレッドボードの出番かな。 2015-02-22 AGC回路検討 |
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2024年、今年の夏も暑い! もうこれは夏じゃないね、なにか別の季節、
空調装置が生命維持装置になっているどこか別の惑星。
中央研究所には太陽光発電システムが2系統あるので昼間はCO2排出を気にせずエアコン回せるのは助かります。
HF帯にノイズが出ちゃうけれどね。 というわけで、これまたほったらかしのSB-34の改善作業を再開します。 ラックから降ろしたSB-34は･･･ 2号機だ。 まずはこちらを。 1998年には2号機受信部は完動状態でしたけれど、 それから26年も経っちゃっているわけか。 しばらく夢と時空の部屋の段ボール箱をあちこち探し、 AC117V用とDC12V用のSB-34専用電源コードが出てきました。 2024-08-28 SB-34 2号機サービス開始 |
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完調だったはずの2号機は虫の息状態でした。
まずはすくなくとも受信機能の正常動作回復をめざします。 まずはオーディオパワーアンプに音声信号を直接入れてアンプの調子を見てみます。 200Hz以下ではっきりゲインが落ちてしまっていますが、パワーは十分、変な歪はありません。 本体前面のスピーカはキンキンした音質です。 コンパクトブックシェルフを外部スピーカ端子につないでテストをつづけます。 内蔵スピーカを切る方法はありませんけれど。 2024-08-29 オーディオパワーアンプ部テスト オーディオプリアンプ段は明らかにゲインが落ちており、大きく歪んでもいました。 電解キャパシタ交換で快癒。 2号機は1998年の入手時にIFボードの各部にはんだごてが入れられた形跡がありましたが、 どうやらそれは改造というよりも電解キャパシタを交換したもののようです。 多くの電解キャパシタが日本製のものに交換されていました。 交換作業が行われたのはいつ頃だったのか、 ともかく交換されたキャパシタも大半が劣化していたということのようです。 外部オーディオ信号をRx AF AMP入力に注入してテストした画像は右。 FRG-7で受信したラジオタイランドの音声に先立つテスト音源は 豚乙女 パプリカさんの "東方猫鍵盤10" からトラック8「白身魚のポアレ グリーンソースで」 (原曲: 「広有射怪鳥事 ～ Till When?」。 バックグラウンドに聞こえるゴロゴロした音は、どこかでやってた打ち上げ花火だったかな? これで受信用オーディオ段はほぼ完調になりましたが、 実際の受信音はまだ弱々しく、かつAGCの効きが奇妙。 回路図を見ながら原因を推測していくことにします。 2024-08-30 オーディオプリアンプ部機能回復 |
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テストを続けると、ときおり受信音に不規則なポップノイズが出て、
また音量が若干変動することに気がつきました。
試しに手付かずだったマイクアンプのカップリングキャパシタを新品交換してみたら快癒。 マイクアンプ用トランジスタは受信時にはカットオフされていますが、 その出力はバランストミキサにつながれたままなので、 カップリングキャパシタの不良は受信時にも影響を与えていた、 ということでしょう。 2024-09-01 受信音に不規則なポップノイズ ― マイクアンプカップリングキャパシタ交換で快癒 |
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FT8の受信を試みましたがまったくデコードできません。
スペクトログラムを見ると、受信周波数がふらついているのが明らかです。
右の画像で2900Hzあたりに見えるのはシグナルジェネレータの信号で、
本来一直線であるべきものです。 SB-34受信回路はトリプルスーパーヘテロダイン構成。 第1局発 (HFオシレータ) と第3局発は水晶発振、BFOも水晶発振。 小刻みに周波数変動するというのは考えにくいです。 となれば、変動しているのは第2局発つまりVFOに違いありません。 VFOはトランジスタ1石のコルピッツ発振回路、ついでトランジスタ1石のバッファアンプ。 2024-08-30 2号機 受信周波数がふらつく |
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DIAL CORRECTとRIT制御を含むVFOは、安定化電源回路で生成された7.0Vで動作します。
が、この電圧安定化回路は簡便な方式。
SSBカートランシーバとしてはじゅうぶん実用になる安定性だけれど、
FT8受信に必要な安定性を得るには電圧安定性が不十分、ということのようです。 |
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外部の電源装置
でつくったDC7.0VでVFOを動作させてみたら、
温度依存と思われるゆっくりした周波数変動は残っていますが、
小刻みな不安定変動はなくなりました。
FT8もデコードできています。 3端子レギュレータを使った7.0V安定化回路を追加してあげればよさそうです。 2024-09-01 2号機 受信周波数の不安定な変動は7.0V電源回路の不安定に起因していることが判明 |
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SB-34 2号機の初期整備はこれでひとまず完了とします。 本機はおそらく1970～1980年代にオーディオ段の電解キャパシタが全交換されたけれども、 それらも寿命を迎えていた、ということのようですね。 2024-09-02 2号機 初期整備完了 |
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2015年で中断していた1号機の作業を再開します。
今回こそAGC改善の結論を出さなくちゃね。
オリジナルに復帰させるにしろ、大改造するにしろ。
例によって9年前に途中で放り出した作業が何をしていたのか、
覚えていません。
こういうページをつらつら書いてるのは、要するに未来の自分のためなのです。 1号機は、まあ放置期間が2号機よりもずっと短い9年間ということもあり、 電源ONとともに動作しはじめました。 音声出力レベルもさほどに小さくはないし、 受信周波数の小刻みな変動もありません。 案外にいい状態からの再スタートです。 1号機は1998年のVFO発振停止対策とオーディオプリアンプエミッタバイパス交換をしていますが、 そのほかの電解キャパシタは工場出荷時のまま。 いまはひととおり動作していますが、 他の電解キャパシタをリキャップすることにより性能回復できる可能性は大きいです。 2024-09-02 SB-34 1号機 サービス開始 |
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SB-34の送受信周波数はフォーンバンドに合わせられており、
40メーターバンドでは7.050MHzまでしか下がりません。
が、CWもFT8も聞けないのは寂しいので、ダイヤル取り付け位置を70kHzほどずらし、
VFOのトリマを調整して7.000MHzまで扱えるように変更しました。 右の動画終盤で2Hzバーストで聞こえるのは、シグナルジェネレータでつくった7.000MHzのパイロット信号。 トリマだけで調整しているので、正確なダイヤルトラッキングは後で行いましょう。 2024-09-08 VFO周波数範囲変更 |
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このトランシーバで実際に送信する予定はもはやありませんが、
PAセクションのガードパネルを外して内部を清掃しました。
入手当初も清掃したはずですが、それなりに真空管はホコリでくすんでいました。 |
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SB-34は車載利用を前提に企画されたはずですが、
横倒しにマウントされている2本の出力管6GB5/EL500にもドライバ管12DQ7にも抜け止めの工夫はされていません。
しかも450ボルトがかかる6GB5のプレートキャップはシャシー外縁ギリギリで、
キャビネットとのクリアランスはごくわずか。
絶縁の配慮もありません。
使用過程で真空管が抜けかけてシャシーに450Vがショートすることはなかったのでしょうか?
いや、たぶん、あったのでしょうね。
昔の設計、怖い怖い。 2024-09-08 PAセクション清掃 |
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SB-33を見ると、外部スピーカ使用時は内蔵スピーカは切り離されるようになっています。
SB-34で内蔵スピーカを切り離せなくなっているのはどういう理由なのか、
やはりいまひとつ釈然としません。
スピーカがないとAGC動作が変わってしまうから、というのは理解できるのですが。 ともあれ実験目的で、内蔵スピーカを切り離せるようにするためにリアパネルにスイッチを取り付けました。 内蔵スピーカ切り離し時はかわりに10Ωの抵抗が入るようにしておきました。 2015年に暫定的に入れていたオーディオパワーアンプとオーディオプリアンプの間の音量調整用ポテンショメータは撤去し、 この部分はノーマルに戻しました。 2024-09-08 スピーカ切り離しスイッチ増設 |
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内蔵スピーカを切り離せるようにしたので、
VOLUMEコントロールは高い位置 ― 70%以上 ― にセットして、
外部ミキサとアンプそれにスピーカで音量調整できるようになりました。 この状態でテストすると、つまり内部オーディオ出力レベルが高い状態だと、 AGCトランジスタはそれなりに動作し、 AGCが機能しはじめます。 AGC電圧の変化を見るため、DC2.5Vレンジにセットした アナログテスタ をつないでみました。 テスタのマイナスリードをAGCトランジスタのコレクタに、 プラスリードはDC12Vをポテンショメータで分圧した基準電圧とし、ゼロ点調整できるようにしてあります。 とても強い信号の時はAGCは2Vほど低下します。 この程度AGC電圧が動けば、 バックグラウンドノイズないし弱い信号の時と、 非常に強力な信号を受信するときとでオーディオ出力電圧はあまり変わらず、 結構いい感じです。 2024-09-10 スピーカ出力大のときのAGC動作の様子を見る |
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スピーカ出力レベルは当然VOLUMEコントロールで大小します。
オーディオ段のゲイン調整は初段増幅 ― Rx AMP ― トランジスタのベース電圧を変化させることによって行われています。
VOLUMEコントロールの位置に依存しないオーディオ信号を得るため、
プロダクト検波出力を取り出して、それを追加アンプで増幅し、AGC電圧を得る方法ではどうでしょうか。
この場合でも456KCアンプのゲインがVOLUMEコントロールによって大きく変化してしまいます。
ここは別の方策を考えないといけませんが、まずは実験。 プロダクト検波出力をワイヤで引き出してオシロで見てみると、 オーディオ信号レベルをはるかに上回るレベルで高周波信号が重畳しています。 調べてみるとこれはHFオシレータ信号、つまり第1局発信号です。 さらによく見ると、第1局発信号と位相が90゜ずれた信号です。 なんだこれ。 どうして第1局発がプロダクト検波出力に出てくるんだろう。 回路図を眺めて、いったいどうすれば第1局発がプロダクト検波出力に出てくるのかを考えましたが、 まったく理由が思いつきません。 第3局発周波数とかBFO周波数がプロダクト検波に出てくるというのであればまだありえそうですが。 物は試し、プロダクト検波出力引き出しワイヤをシールド線に交換してみましたが、 変化は全くありません。 2024-09-17 HFオシレータ出力混入問題 |
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まあね、こういうのはわかってみるとほんと拍子抜けだったりするんですよね。
何回も休憩を繰り返して調べ続けた結果･･･
すぐ近くのHFオシレータの発振出力コイルからの磁束漏れが引き出しワイヤに飛びついていたのでした。
そりゃあ回路図には出てこないやな。 HFオシレータボード上の発振出力コイルはシールドケースには入っていません。 おそらくすぐ近くのIFボード上のあちこちにも第1局発周波数は飛び乗っているのでしょうけれど、 実用上問題になっていないということのようです。 ですから対策はプロダクト検波出力引き出しワイヤを発振出力コイルから遠ざけてやればいいだけの話です。 うー結構時間潰したぞ。 2024-09-18 HFオシレータ出力混入問題 原因判明 |
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でもまあこの迷惑なHFオシレータ信号混入問題のおかげで、
けっこう重大な問題点に気づくことができました。
どうやらHFオシレータは問題を抱えています。
7MHz帯では600mVp-p出ているけれど、
14MHz帯と21MHz帯では発振出力が弱く、
3.8MHz帯では発振していません。 かつ、14MHzFT8を連続受信させておいたら、 最初はいつのまにか発振出力が4倍近く高まっていて受信感度も良く、 だけれど電源を一瞬OFF-ONしたらもとのレベルに弱まってしまったことがありました。 試しに、いままで振れたことがなかった発振出力コイルのコアを回してみたら･･･ 14MHzでの出力がドカンと強まりました! と同時に、受信感度が大幅アップ。 これか! と思ってさらに調整を試みましたが、 21MHz帯では発振出力は弱いまま、 3.8MHz帯ではやはり発振しないまま。 水晶発振子に入ったトリマキャパシタも調整してみましたが、 状況はほとんど変わらずです。 これは発振トランジスタが劣化で弱くなってしまっているのかなあ。 発振トランジスタはSB-34初期モデルでは2N2672ゲルマニウムトランジスタが、 シャシー20以降では 2N3638高速スイッチング用シリコンPNPトランジスタが使われています。 サービスマニュアルには 「シャシー20以前のモデルでHFオシレータの具合がよくないときはトランジスタを2N3638に換えろ」 と記載されています。 1号機では2N3638が使われています。 試しに発振トランジスタを手元に転がっていた2SA953に交換してみましたが、 発振はかなり弱くなってしまいました。 このトランジスタはオーディオドライバ用として作られたものなので水晶発振回路には合わないのかな。 再び2N3638に戻しました。 HF OSCILLATORボードの改善あるいは修理は後送りにして、 とりあえず14MHz帯に関しては感度が大幅アップしたのでひとつ進歩ということにして、 AGCの改善作業に戻りましょう。 |
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さてAGC動作はここ数日調子が良かったのですが、
オーディオプリアンプとパワーアンプをつなぐカップリングキャパシタを新品交換したら、
オーディオ出力は俄然大きくなったもののAGCが効かなくなってしまいました。
カップリングキャパシタ交換とAGC機能低下はちょっと理屈に合いません。さて。 原因はテスト用に使っていたNPNシリコントランジスタの破損でした。 1998年に取り付けたものです。 キャパシタ交換作業の後にテスタのクリップリードが隣のピンにショートしちゃったとかそんなところでしょう。 同一品番のトランジスタに交換しました。 ところでこのトランジスタ、型番不明品。 どんなトランジスタでも構わない回路動作のところですからそれでいいとしても、 そこまで部品代ケチらなくてもいいと思うよ自分。 2024-09-20 テスト用AGCトランジスタ破損 交換 |
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当初の課題に戻って、
プロダクト検波出力オーディオ信号を外部アンプ (マイクミキサ) で増幅してAGCトランジスタのベースに注入してみます。
いろいろ不具合はあるけれど、VOLUME位置60～90%でほぼ実用的なAGC動作が得られています。 |
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右の動画ではVOLUMEコントロールつまみの位置は約70%。
内蔵スピーカで聞く場合は、静かな室内で聞くのにちょうどいい～ちょっと大きいかな程度の音量です。
3秒バーストで聞こえている信号はシグナルジェネレータで作ったもので、
アンテナ入力にしてS9+40dB越えの強力な信号。
S3～5程度のときとS9+40dB程度のときとでオーディオ出力レベルはほとんど変わらないレベルに抑えられています。 しかしなあ、VOLUMEつまみの位置でAGCの効き具合が変わってしまうだなんて正直ありえない設計だよねえ･･･ SB-34の内部回路に手を入れずになんとか実用的なAGCを運用するのであれば、 VOLUMEつまみは70～80%あたりで固定しておき、 内蔵スピーカは切り離してダミーロードで置き換え、 スピーカ端子から音声信号を取り出して外部オーディオアンプで音量調整し外部スピーカを鳴らす、 というのがいちばん簡単な対処方法と思えます。 VOLUME100%位置固定だと強信号受信時におそらく第3中間周波増幅段あたりで飽和してしまい、 いろいろダメになってしまいます。 VOLUME70%程度で固定であれば通常使用ではなんとかなりますが、 最初から受信機の感度を落としているわけなのでもったいないですね。 やはり第3中間周波増幅段のゲインはVOLUMEつまみ連動ではなくてAGC制御してみたいところです。 でもそのためにはAGC電圧のレベルコンバータのような回路を追加する必要があります。 その電圧レベルコンバータはめんどくさそうだから、それじゃあマイコンを使ってみようか、という話に発展しそうです。 |
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CD音質の男声トークをシグナルジェネレータに入れてDSB波をつくり、
SB-34で聞いてみます。
SSB音声の復調品質は現状いまひとつという感じです。
波形ピークにトゲトゲ感があるというか。 部屋で静かにSSBのラグチューを聞くといった使い方は想定されていないカートランシーバですから、 この機械に復調品質を求めるというのは多分ナンセンスですね。 けれどどこかにあきらかな故障があるのなら治してあげたいですから、 いろいろと様子をみます。 2024-09-21 SSB音声復調品質をチェック |
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AGC電圧を測ればいい感じのSメータができそうです。
でもこのためにテスタを占有されてしまうのも不便なので、
アクリル板でテスト用パネルをこしらえることにしました。 SB-34のテストが終わった後でも別用途にも使えるようなものにしよう。 ジャンク市で手に入れたVUメータ、LED、スイッチ1つ、ポテンショメータ2つ。 手作り感満載のパネル。 Sメータ用の配線をし、メータのフルスケールを暫定的にあわせ、 Sメータゼロ点をポテンショメータで行うように配線。 Sメータを見ながらのテストが快適に進められそうです。 Sメータの針の動きはオーバーシュートが目立ちますね。 2024-10-01 テスト用パネル製作 |
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プロダクト検波出力を専用オーディオアンプで増幅してAGC電圧を作ろう作戦。
ブレッドボードで増幅回路を試作してみましょう。
あ、まてよ、この用途にちょうどよさそうなボードがあったな。
閑古鳥さんのジャンク市でもらってきた真空管ラジオのシャシーについてた1石トランジスタアンプ。 試してみると、増幅はしますがゲインが絶対的に不足。 ゲルマニウムトランジスタのアンプだからSB-34に似合うかなと思ったのですが、 これはだめだ。 2024-10-02 1石アンプをテスト 今度は小さなブレッドボードを使って1石エミッタ共通増幅回路。 無理のない増幅度としたせいもありますが、 やはりゲインは足りません。 2段増幅は必要だな。 あと20倍ゲインが欲しい。 2024-10-03 ブレッドボードで1石アンプ |
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2段増幅にして必要な増幅度が得られました。
AC整流ダイオードは使わずにAGCトランジスタに直接入れてベースで検波することにしました。
プロダクト検波出力に含まれていた高周波成分をバイパスするキャパシタを追加し、
AGC動作開始。 うまい動作を出すのに一苦労。 いろいろと試して、これならいけそうなセッティングが得られました。 プロダクト検波出力振幅に応じてAGCを掛ける作戦の第1段階、 どうにか目標達成です。 シグナルジェネレータで強力なバースト信号を入れると、 アタック立ち上がりが遅くて一瞬過大出力しています。 これではSSB電話受信時に話し始めのシラブルがひずんでしまうでしょうし、 電信のキークリックもひどいはず。 これは対策を要しますね。 2024-10-05 追加2石アンプでAGC動作開始 |
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SB-34オリジナルのAGC回路を見ると、
かなりトリッキーな作りになっていると思えます。
スピーカ出力をAGCトランジスタに入れているわけですが、
SB-34のオーディオ出力アンプはA級シングルで、オートトランスを使っています。
したがって無音時にトランスに流れるコレクタ電流×トランス巻線抵抗 の分だけ、
スピーカ両端に直流電圧が出ています。
この電圧が抵抗によって分圧され、40%の電圧がAGCトランジスタのベースに加わり、
バイアス電圧となっています。 このAGCトランジスタのベースバイアス電圧設定はそのままAGCの制御開始点を決めているわけで、 つまりディレイドAGCの動作パラメータになっています。 外部スピーカをつないでしまうと、ディレイドAGCの特性も変化してしまうわけですね。 |
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今回追加した2石アンプでは、
音声出力は電解キャパシタで取り出し、
半固定トリマで作ったバイアス電圧に乗せる形にしました。
このトリマでディレイドAGCの効きはじめを調整します。 このバイアス電圧は電源電圧を分圧して作っているわけですが、 DC12V電源電圧が変動した時にディレイドAGC動作ポイントが変わってしまうのも嫌ですから、 ツェナーダイオードを使って安定化しておくほうが良いかもしれません。 安定度はさほど必要ではないから、 いつものLED作戦でもいいかも。 しかしあれですね、 いまのご時世にシャーペン消しゴム字消し板で手書きで回路図書くのは楽しいですね。 |
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まああまり理屈を正確に理解しておらずトライアンドエラーでやっているので当たり前ですが、
AGCのチューニング、難しいですね・・・
菊水電子AVM23 ACボルトメータを引っ張り出してスピーカ出力電圧を測りながら作業しますが、
強い信号のときに逆に音が小さくなってしまったり。 2024-10-07 AGCチューニング AGC時定数キャパシタを220uFから47uFに変更してみました。 AGCアタックが速くなり、キークリックは低減できました。 やったね。 少しずつ前進。 2024-10-08 キークリック改善 AGC特性を測定しようと思って引っ張り出してきた 菊水のACボルトメータ は、 いつのまにか故障していて、いろいろ変な挙動を示します。 電解キャパシタが多用されているので、全交換の脳筋修理が必要かな? 先にこっちの修理をしてみましょうか。 2024-10-10 菊水AVM23の修理を開始 |
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AGCキャパシタを小さくしてAGCのアタックを速くしたので少しは軽減できたのですが、
14MHz帯のFT8を連続受信中にパルス状の強いノイズを受信するとSメータがカチンと音を立てて振り切れてしまいます。
メータ焼き切れを心配するほどのことはなさそうですが、
気分はよくありません。 なので、Sメータ電圧に上限リミットを持たせるために、 メータ両端を黄色LEDでシャントしてみました。 LEDをツェナーダイオード代わりに使い、 メータ両端電圧をLEDの順方向電圧以下に抑えようという作戦です。 LEDをメータに並列に入れたのでメータ感度はやや低下。 メータ直列抵抗は10kΩを使っていましたが、これをを6.8kΩに下げ、 おおむねS=9で0VUを振るようにしてみました。 とてもシンプルな対策ですから完全には遠く、 ものすごく強烈な単発パルスではカチンということもあります。 それでも日常的に良く出くわすパルスノイズでは振り切れに至らず、 いい感じになりました。 2024-10-18 Sメータ振り切れ対策 |
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菊水AVM23 AC電圧計
の修理が完了したので、
SB-34 1号機の改善作業を続けましょう。
14MHz帯FT8受信時はVOLUMEは常時100%でいけますが、
7MHz帯FT8では入力信号が強くて、70%まで絞らないと復調波形が歪んでしまいます。
Rx HF MixerのゲインはVOLUMEで制御されるのですが、
これをAGC連動で自動制御されるようにし、
今日信号の時にゲインを下げることにチャレンジしてみましょう。 2024-11-19 VOLUMEライン自動制御の検討を開始 ･･･と思ったのですがSB-34の作業が予想以上に長期化していて、 ここらでちょっと気分転換に別プロジェクトを。 |
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VOLUMEラインをAGC連動で制御するために、トランジスタを一つ追加することにしました。
使うのは、まあ小信号トランジスタならほとんど何でもいいと思うのですが、
なんとなく懐かしの2SC945をチョイス。
ブレッドボード状の回路を一部組み直してスペースを開けながら、
VOLUMEライン制御トランジスタを追加。 ここは本稿では AVC - Automatic Volume Control - と呼ぶことにしましょう。 今回の改造SB-34では、AGCラインとAVCラインの両方がある、ということになります。 2024-12-18 VOLUMEライン制御トランジスタを追加する |
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SB-34 AGC改造のSTEP2を仮配策しました。
強力な信号が多い7MHz帯でも負けないように、
まずはHFミキサトランジスタのゲインをAGC連動にします。
動作コンセプトは右図の通り。 超強力な信号でも音量差は10dB以内、 S9の信号なら8dB以内に収まり、顕著な歪は発生していません。 商用周波数ハムが重畳していますが、これは仮配線だからいまは気にしません。 2024-12-20 VOLUME制御動作開始 |
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つづいてSB-34 AGC改造のSTEP3。
本来はVOLUMEつまみの位置でゲイン調整されるRx 456kHz AMP - 第3中間周波増幅段のゲインもAGC連動にしてみました。
これでフロントパネルのVOLUMEつまみは低周波増幅初段のゲインだけを電子的に調整することになり、
新設AGCアンプの入力レベルはVOLUMEつまみの位置に影響されなくなりました。 これで「AGC動作特性は音量調整つまみの位置に影響されない」という、 およそ世の中ほとんどすべてのラジオや受信機と同じ振る舞いになったはずです。 SB-33 / SB-34の「極めてユニークな特徴」がひとつ失われたと言えばその通りなんですけれども。 AGC対象が2か所だけだったところ4か所を制御することになったので、 AGCの効きがとてもよくなりました。 同じ信号強度のときに必要なAGC電圧変化ははるかに少なくて済みます。 このため、AGC電圧変化を測定していたSメータの感度が10分の1以下になってしまいました。 Sメータアンプ追加が必要なように思われます。 Sメータの振れ不足のほかに現状では、 全体的に受信機の感度がやや低下。 カサカサノイズが耳につくようになってしまいました。 仮配索とはいえ、オーディオ出力に商用電源ハムが入るのも耳障りです。 つぎはいろいろいじりながら、 このコンセプトで実用に障害となる何かが隠れていないかどうか、連続運用してみます。 2024-12-20 「AGC特性がVOLUMEつまみの位置に左右されない」ことが実現できた |
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SB-34 AGC改造追加回路では、
AGCトランジスタとAVCトランジスタのベースバイアスをそれぞれトリマで調整可能にしています。
これはAGCの効き始めポイントを調整できるわけで、
つまりディレイドAGCのポイント調整になっています。
実際にはSB-34に使われている初期のトランジスタはダイナミックレンジが不足気味ですから、
無理をせず、無信号時でもわずかにゲインを落とすような設定にしたほうがトータルでは好印象になります。 右のムービーではSB-34本体スピーカで聞いており、 静かな部屋で聞くのに適した小音量にしています。 AGC改造ボードで動作させると、 バックグラウンドノイズと超強力な信号との音量差は10dB程度です。 これなら頻繁にボリューム調整つまみを触る必要はありません。 「小音量でもAGCが効くようにする」という目標は達成できた、といってよいでしょう。 14MHz FT8でテストを続けていたら、 市内ローカル局が出てきてくれました。 バンド内の他のすべての信号を完全に抑え込むほどの強力な信号ですが、 オーディオ出力レベルの変化は10dB以内。 びっくりしてあわててボリューム調整つまみを触る必要はないし、 復調音声波形にも異常な歪は見られず、 いい感じです。 2024-12-23 Step3 良好に動作中 |
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さあて困った。
ブレッドボードにメーターアンプ用トランジスタを追加して、
テスト用インパネのメーターとの配線をいじっていたのですが、
配線しなおして電源を入れたらぜんぜん感度が出なくなってしまいました。 実は昨日もいじっているうちにAGC制御が上手くいかなくなってしばらくトラブルシューティングしていたのですが、 それはAGCトランジスタの破損でした。 このときは作業中にみのむしクリップがトランジスタの接続ピンに触れてしまった記憶があるので作業ミスが原因。 交換したらすぐに治りました。 しかし今回はそれとは異なります。 それに、症状からして、 いじっていた部分が原因とは思えないのです。 さあ、何がふっ飛んだ? どうやら今年のクリスマスは、 お楽しみのネタがサンタさんのプレゼントみたいです。 2024-12-24 受信不能に - 原因不明 |
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受信できなくなってしまったSB-34 1号機、第2周波数変換段 (VFO Mixer) 以降は動作しているように見えます。
どうしてだかわからないのだけれどやっぱりRx HF Mixerをトバしてしまったのかなあ。
いまから2N2495 あるいは代替の NTE160 の出物を探すのはとても大変そうです。
入手可能な別のトランジスタに･･･場合によっては現代のシリコントランジスタにでも･･･
置き換える必要があるかもしれません。 2024-12-25 VFO Mixer以降は動作している ベースバイアス抵抗を変えたうえでRx HF MIXをシリコンPNPトランジスタ 2SA933に交換してみました。 動作はし始めましたが、感度が低いままです。 アンテナ端子に1mVp-pのRF信号入れれば受信できていますが、 感度が100分の1以下くらいといった感じです。 壊れているのは高周波増幅段でしょうか? あるいはありうる原因として、 アンテナ過大入力保護用のシャントダイオードのショート故障かもしれません。 でもこれをチェックするにはダイオードをTUNER BOARDから取り外す必要があり、 そのためにはTUNER BOARDを取り外す必要があります。 しかしTUNER BOARDには3つのコイルが載っていて、 それらのコアはバンドセレクタノブ操作で動く仕組みになっているので、 気軽に分解はしたくありません。 2024-12-26 Rx HF MIXとして2SA933をトライ |
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取り外したNTE160の単体テスト。
エミッタ - コレクタ間の直流抵抗をテスタで測定すると、
逆方向時も抵抗値数100kΩ程度を示していて導通があるのですが、
直流電流増幅度を見てみるとベース電圧0.2Vとちょっとのあたりで電流は100倍近く増幅されていて、
トランジスタとしての機能は失っていないようです。
壊れたのはこれではないのかな。 2024-12-27 NTE160単体テスト |
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シャシー内VFOボード、ならびにVOLUMEコントロールのDC12Vラインワイヤに触れると、
カサカサとノイズがスピーカから聞こえます。
どこかに接触不良があるのかもしれません。
ボード上のはんだクラックの可能性もあるかもですね。 内部DC12V電源ラインワイヤのタップテストを繰り返して問題個所を絞り込んでいったところ、 VFOダイヤル照明ランプそのものが球内で接触不良を示していました。 これか! ランプを新品に交換してDC12V電源ワイヤのカサカサノイズは治りました。 でもそれで感度低下を引き起こすことはないはずですね。 やはりゲインは低いまま。 まあひとつ問題に気づき、 真の問題に近づけているはずですから、一歩前進。 2024-12-28 パイロットランプ球不良を発見 交換 |
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プリセレクタ同調回路のトラッキングがずれて感度が大幅に落ちていました。
調整を取り直したところ感度は大幅アップ。 RX Mixトランジスタを交換したためにトランジスタの接合容量が変わってしまったので、 再調整が必要だったというわけですね。 再調整後、 アンテナ信号で14.074MHz FT8を今までと大差ないS/N比でデコードできるところまで受信感度は回復しています。 それでもまだ、受信機のゲインはまだ当初の1/10といったところです。 真の原因はまだどこかにあります。 2024-12-28 プリセレクタ同調トリマ再調整の必要性に気がつく |
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パイロットランプの不良は交換したものの、
サービスポジションにした状態でシャシー上部に機械的振動を加えるとカサカサノイズが出る現象、
いろいろと試していったら･･･
見つけました!
VFOボード上のT6、
VFO周波数連動の第1中間周波数同調回路の同調トランスに力を入れると感度が復活します! さてこれはターミナルピンのはんだクラックか? それともトランス内部か? トランスの半田面にはとてもアクセスしにくく、 調べがつきません。 どうにかはんだこてを入れ、T6 ターミナルピンの再はんだを行ってみましたが、 変化はありません。 トランス内部で断線しかかっているのでしょうか? トランスにコアドライバーを入れて軽く叩くとかなりの確率で復活します。 2024-12-28 T6 第1中間周波数同調トランスの疑似断線故障を発見 |
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VFOボード上のT6が問題を抱えていることはわかりましたが、
これをいじっているうちに14MHz帯で異常発振するようになってしまいました。
7MHz帯ではそんなことはありません。
なんでだろうねと考えつつ、 7.041MHzのFT8を聞きます。 2024-12-29 14MHzが異常発振する |
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感度不良の原因はT6にあることがほぼ確定したので、
受信ミキサトランジスタを2SA933からNTE160に戻しました。
ほぼ正常に動作しています。
やはり NTE160の損傷ではなかったのですね。
交換後プリセレクタ同調調整を取り直しました。 2024-12-29 NTE160に戻す なお写真は作業中のもの。 |
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T6のアルミケース外装をいじったり内部コアの調整をしている間にトランスの不調は次第に起きなくなってきました。
そのうちに再発するのでしょうけれど、
T6の修理は後回しにしてAGC動作とSメータ回路増設の検討のつづきをすることにしました。 AGC連動にしたVOLUMEコントロールラインの電圧をテスタで見てみると、 低インピーダンスで0.5Vくらい振れています。 ここからメータをドライブできそうです。 右の動画で、奥に写っているACボルトメータはオーディオ信号レベルを見ています。 2024-12-29 Sメータ方式の検討を再開 |
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すでに記したようにSB-34フロントパネルのメータは送信時にのみ動作し、
終段管プレート電流監視または送信出力監視をフロントパネルのスイッチで切り替えます。
送信出力監視の時はアンテナ出力部電圧をゲルマニウムダイオードで検波してDC電圧にし、
メータを振らせるだけのシンプルなもの。
このときメータのマイナス側はシャシーに落とされています。
なので、メータースイッチを送信出力監視ポジションにしておくと受信時にはSメータとして使えるようにしてみましょう。 簡単に配線して試してみると･･･ おおお! 弊研究所史上初の快挙! SB-34にSメータがついた!! 1998年以来構想26年の成果です。 2024-12-30 本体メータがSメータとして動作 |
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いったんここでまとめ。
追加した回路は、
プロダクト検波音声出力を2段増幅して、
その信号レベルを直流電圧にし、それに応じてAGCラインとAVCラインの電圧を変えるだけの仕組みです。 これで当初目的の は達成できました。 しかし、この構成で送信時動作に影響がないことは確認していません。 てか、ほとんど考えてなかったですねwww T6の容体はいまは安定しており、 AGC回路は朝の7.074MHz FT8の強力な信号をうまくハンドルできています。 2024-12-31 T6は安定 |
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SB-34 1号機 AGC改造コンセプト Step4は、
送信時に異常な動作をしないようにするための配慮です。 AVCライン制御トランジスタのエミッタはStep3ではシャシーグラウンドにつないでいましたが、 これをTxBUSにつなぐようにします。 受信時はTxBUSは0.2Vであり、送信時にはDC12Vになります。 これにより、送信時にはAVCトランジスタのコレクタはハイレベルになり、 受信用HFミキサトランジスタと受信用456kHz増幅トランジスタがカットオフします。 実際には装置を送信状態にはしていませんが、 受信時に関する限りいままでと変わらず動作しています。 いっぽうこれだと送信時にメータが振り切れてしまうので、 さらに検討が必要ですね。 2025-01-04 Step 4 |
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AVC制御トランジスタのエミッタはTxBUSにつないだので、
AVCライン電圧をメータで読んでSメータにする方式だと無信号時にもメータには0.2Vの電圧がかかり、
右の写真でご覧の程度に針が触れてしまいます。
メータアンプ回路追加してオフセットさせる必要があるかなあ。 SB-34の改造は1965年のアマチュアが利用可能だったテクノロジだけにしたいかな、 つまりトランジスタディスクリート縛りを狙ってみようか。 できるかな。 2025-01-11 ブレッドボードでSメータ回路を仮組みしてみたのですが、 リハビリ通院の帰りに丘の上であったかいコーヒー飲んでいたら根本的な間違いに気がつきました。 SメータつくろうとしてたのにそれじゃVUメータになっちゃうよ。 歳を取ってしまったからでしょうかね、 いろんなことのスピードが落ちてきた気がします。 2025-01-15 Sメータアンプ回路 いったん白紙 |
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ディスクリートトランジスタ縛りは早々にあきらめて、
Sメータアンプにはオペアンプを使っちゃおうかな。
ブレッドボードにオペアンプを追加しましたが、うまくいきません。
どこかヘンだ、なにかヘンだ。
ラジオの製作時代から進化してない自分ですからよくあることです。
いったんEL500で基礎からやり直そう。 2025-02-01 動かない原因は、レールツーレールではないオペアンプを使っていたからでした。 本で読んで知ってはいたのですが、 そうか、こういう振る舞いになるのか。 ようやくひとつ学びました。 オペアンプを違うタイプのものに交換して、 狙い通りに動作開始。 AVC電圧 (無信号0.20V 強信号0.74V程度) をDCアンプで3倍に増幅した後、 0.6Vほどシリコンダイオードで一律カットしてメータ駆動してみました。 いい感じかな。 2025-02-02 オペアンプ版Sメータ試作回路テスト |
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テストパネルのメータを振らせてみます。
正確ではないとしてもそれっぽい振れ方だから方式としてはこれで良さそう。 2025-02-03 オペアンプ版Sメータ回路試験運用開始 |
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さーて、Sメータドライバにオペアンプを使うことにしてしまったので、
それならばプロダクト検波出力を低周波増幅する2段アンプもオペアンプにしちゃってもいいんじゃないのかな。
当初の全トランジスタ方式という初志をあっさり捨てて、
クワッドオペアンプを使うことにしてしまいましょう。
ただしAGCラインとAVCラインの制御はディスクリートトランジスタのままにします。 別のブレッドボードを持ち出してきて、 オペアンプ反転増幅回路2段でオーディオ増幅、 ついでAGCトランジスタを駆動するところまで組み立ててみました。 ゲインを調整し、 いままでのトランジスタ版回路とおなじ増幅度に設定。 2025-02-05 オペアンプ版ブレッドボード試作開始 |
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徳島・高知のファミリーツアーから帰ってきたら、
SB-34の受信音が大変ひどく、FT-8を受信できなくなってしまいました。
スペクトログラムで見ると受信周波数が激しく上下しているものと見えます。
VFOの漏れ信号をIC-706Mk2GMと短いワイヤーアンテナで拾って聞いてみると、
±100Hz程度で激しく上下していることがわかります。
どうやらVFOの不調のようです。 |
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となると、VFO発振トランジスタか、
DIAL CORR / PITCHつまみで可変されるバリキャップトランジスタの故障だろうか。
とくにVFO発振トランジスタはすでに1997年に発振停止を起こしており、
バイアス抵抗変更でだましだまし使っているようなものですから、
劣化がさらに進んだとしても不思議な話ではありません。
発振トランジスタのエミッタ電圧を見てみようとプローブクリップをつなごうとしたら、
周波数がさらに大きく、107kHzもずれてしまいました。 とりあえずいままでと同じようにダイヤル目盛りを合わせようとVFOトリマに調整ドライバを当てたら･･･ また周波数が大きく動き、 だいたいいままで使っていた状態に戻りました。 む、どうやらVFO調整トリマそのものがイカれかけているらしいです。 軽く何回かトリマを回して調整を取り直してみると、 周波数のフラッターはすっかり消えました。 フォロワーさんが、このトリマはコリンズ機で使われているものと同じメーカー製で、 分解清掃が可能だと教えてくださいました。 おお、ありがたい情報。 でもいまのところ、 くるくる回しただけでフラッター故障は消えてしまいましたので、 再発したらその時はトリマを分解清掃するようだな･･･とメモしておきます。 2025-02-24 VFOトリマ接触不良による周波数フラッター故障 トリマ再調整で回復 |
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AGC/AVC制御回路オペアンプ版のテストのつづき。
前回までにオーディオアンプ段はできあがっていたのですが、
AGCトランジスタの制御がどうにもうまくいっていなかったのでした。 あれこれ考え、試して、 問題解決。 2段目オペアンプ出力に負荷抵抗を入れていなかったので、 AGCトランジスタへのカップリングキャパシタ部でAC波形に応じて負の電圧が発生してしまっていました。 負荷抵抗を入れて解決。 これでオペアンプ版ボードのAGCトランジスタでAGC制御が動き出しました。 1歩前進、 2025-02-06の時点でつまづいていた障害を乗り越えられました。 しかしまあ、進歩が遅いですね。 2025-03-10 オペアンプ版ブレッドボードでAGC制御開始 ついでAVCライン制御トランジスタとSメータアンプ回路を追加しました。 これでオペアンプ版ボードでAGCライン制御・AVCライン制御・Sメータ表示のすべての機能が、 トランジスタ版ボードと同等に動き出しました。 調子よく動き出したので、トランジスタ版ブレッドボードは解体。 2025-03-12 オペアンプ版ブレッドボード動作開始 |
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トランジスタ版ボードのときに出ていたSメータのマイナスオーバーシュート問題
― 使っているメータのダンピングが弱いためにメータ電圧が急激にゼロになったときにマイナス側に針が行き過ぎてピンピン音を立ててしまう ―
は、AGCフィルタキャパシタを大容量化して対策。
4日間調子よく動作したので、
いよいよ基板への実装作業を開始します。 今回もユニバーサル基板で行きます。 弊ラボ、いつになったらCAD使ってプリント基板注文できるようになるんでしょうかねえ。 2025-03-16 ボード実装開始 |
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つくった基板を仮配策でSB-34に取り付けたら、なんと一発で動作開始!
たいていどこかでミスしてデバッグに数時間かかるのが普通なのでびっくりしました。
5か月ぶりにブレッドボードが外れました! この基板、「AGC/AVC/Sメータボード」と呼ぶのも長ったらしいので、 「レシーバゲインコントロールボード」― RGCボードと呼ぶことにします。 まあ順調に作業が進んだので浮かれているんですけどね。 2025-03-19 レシーバゲインコントロールボード動作開始 |
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レシーバゲインコントロールボード、調子よく動作しているので、
いよいよSB-34の筐体に組み込みました。
ボードと本体はコネクタ接続にしようかなとも思ったのですが、
結局は直接個別接続で妥協。 すっきり組み込めたのですが･･･ 奇妙な現象が発生しています。 フロントパネルのVOLUMEつまみを動かすと、その一瞬音が途切れるのです。 はてなあ、 そんな現象今まではなかったんだけどなあ。 何が起こっているのだろう。 2025-03-21 RGCボード VOLUMEつまみ操作で音が途切れる現象発生 |
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レシーバゲインコントロールボード、直った!
VOLUMEつまみがスムースに効きます。
弱信号・強信号での音量差も実用的
(本体フロントパネルメータを鏡で映しています ACボルトメータはオーディオ出力の相対値)、
音質劣化も発生していません。
安定性とオーバーロード抑止を優先したので、
微弱信号時のオーバーオールゲインはやや低めになってしまいましたが。 AGCオーディオアンプの入力信号はダイオードリングモジュレータから引き出していましたが、 ここには初段低周波増幅トランジスタのベースが電解キャパシタを介してつながっています。 VOLUMEつまみを操作するとこのトランジスタのベース電圧が変化し、 その電圧変化が電解キャパシタを介してAGCオーディオアンプに入っていました。 急激な電圧変化を非常に大きなデモジュレータ出力と見てしまい、 AGC回路がゲインを大きく下げていました。 レシーバゲインコントロールボード上でAGCオーディオアンプ入力にはキャパシタを入れてありましたが、 それは10uFの電解キャパシタでした。 明らかに大きすぎたわけです。 ボードを取り外して改修するのが面倒だったので、 本体IFボードからの信号引き出し部に0.01uFのセラミックキャパシタを追加して、快癒しました。 レシーバゲインコントロールボードをもう一度作るようなことがあったら、 DET入力キャパシタは最初から0.01uFにしておくこと。 2025-03-22 レシーバゲインコントロールボード動作開始 |
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自作レシーバゲインコントロールボードを組み込んだSB-34 1号機のSSB受信音質をチェックしておきましょう。
フロントパネルのスピーカを使って聞いてみます。 トーク音質評価のテスト信号には聞き馴染んだラジオタイランドの音声で。 ラジオタイランドはタイ国内のウドンターニー県にあるVoice of Americaの送信所から送出されていましたが、 やりたい放題を始めた第2期トランプ大統領は2025年3月14日にUSAGM解散の大統領令を発行。 翌3月15日にはUSAGMによって運営されているVOAの職員も休職扱いとなり、 ラジオタイランドの運用停止も確実視されました。 過去番組の再放送を行うラジオタイランド日本語放送は3月16日 日曜日は普段通りの再放送でしたが、 2025年3月17日月曜日、同局が使っていた9.940MHzにはキャリアが出ることはありませんでした。 ラジオタイランドは放送終了の告知を出すこともできず、 突然に停波に追い込まれてしまったのです。 衰退していく運命の国際短波放送、 遅かれ早かれなのかもしれませんが、 それにしてもあまりにも無礼な扱いです。 その昔自分が憧れたアメリカが、また一つ、しかも大きく、過去の幻影になり下がってしまった気がしました。 さて、SB-34はシグナルジェネレータで生成したDSB音声をきれいに復調できています。 もともと音質など大して重視されていなかったはずのモービルトランシーバであるSB-34ですが、 案外いい音で鳴ってくれていますね。 レシーバゲインコントロールボードのAGC回路にはファーストアタック特性は持たせていないので、 話し始めのコンソナントがすこしトゲっぽく聞こえます。 が、言われれば気がつく程度のものであり、十分に実用的です。 現時点レシーバゲインコントロールボードを組み込んだ状態では、 受信回路のゲインをそれなりに下げているため問題とはなりませんが、 ゲインを高めにセットした場合はVOLUMEつまみを大きく上げると音声出力信号レベルが飽和し始めてしまいます。 了解度に支障が出るほどのものではありませんが。 飽和は初段低周波増幅段で起きていると推測されます。 スピーカ端子の音声出力波形をオシロスコープで観察し、 飽和ひずみが出ているようであればVOLUMEコントロールを絞って使えば回避できます。 2025-03-22 SSB復調品質チェック |
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ここで大問題発覚!!
AC117V電源コードを使ってAC100V動作させるとSメータが振りきれたまま全く音が出ません!! DC12V動作とAC100V動作では内部DC12Vラインの電圧が異なって、 トランジスタの微妙なバイアス電圧を使って制御しているRGCボードの調整点が変わってくるのでしょう。 AC100V動作時にちょうど良くなるようにRGCボードの調整を取り直すと、 今度はDC12V動作時にAGCが効きません。 外部DC12Vの電圧を変えてみても効果なし。 困ったな。 さらに調べると、 そうじゃない、 プロダクト検波出力に電源ハムが乗ってしまい、 それを強い信号だと思いこんでRGCボードが受信機ゲインを大きく下げてしまって、 音が聞こえなくなっていたのでした。 2025-03-26 AC100V動作時にハムでRGCボードが効きすぎてしまう |
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たしかにAC電源回路の平滑キャパシタは交換していませんでしたからね、
交換作業を始めます。 回路と部品配置を確認します。 DC12Vライン平滑の電解キャパシタは2つありますが、 そのうち一つは奥まっていて、 手前にあるキャパシタが邪魔になります。 このキャパシタはオーディオパワーアンプトランジスタのエミッタ電源の平滑用のC2で、 配線を引き延ばして送信終段セクションに置いたキャパシタにつながれています。 当時のキャパシタは大きいのでここに置くしかなかったわけですね。 今のキャパシタは小さいのでパワーアンプトランジスタ直近に最短で配置できます。 ということでまずは電解キャパシタC2を移設。 平滑キャパシタ交換前のRGCボードのデモジュレータ入力波形を見てみると、 100Hzのハムが乗っています。 ハム振幅は50mVp-p。 バランストデモジュレータにハムが乗る可能性として、 DC12V電源ラインのハムがマイクアンプ回路経由で入り込んでいる可能性もあります。 そこでマイクアンプ電源平滑のC18 220uF 16Vを330uF 25Vに交換しました。 1号機のC18にはニッケミの電解キャパシタがついていました。 これはオリジナルなのかな? それとも昔の自分が交換したのかな? ついでDC12V平滑のC4とC3の2個の2000uF 20V品を、 4700uF品に交換しました。 これにより、RGCボード入力でのハムは18mVp-pまで下がりましたが、 まだ正確なAGC動作のためにはレベルが大きすぎます。 どうしたらいいのかなあ。 SB-34のDC12V電源平滑は、チョークコイルとその前後に入れられた電解キャパシタによって行われています。 さらなる平滑を狙って3段目の平滑回路を仮配線して試してみましたが、 ほとんど改善は認められませんでした。 3端子レギュレータを入れてIFボードへの供給電圧を安定化することも考えましたが、 AC100V動作時のDC12Vライン電圧はそう高くなく、 シリーズドロップレギュレータのドロップでボード供給電圧は下がってしまい、 ボードの動作に元気がなくなってしまいそうです。 ステップアップトランスを用いてAC110Vを給電する手もありそうですが。 それでもこの状態で、 DC12Vコード使用時にDC13.0Vを給電すればAC117VコードでAC100V動作させた時とほぼ同じ電圧関係。 AC117Vコード動作時もDC12Vコード動作時とほぼ同じRGCボード設定でいけるようになりました。 AC動作時は復調音に電源ハムによるひずみがわずかに残っていますし、 さらなる改善が必要ではありますが、 ここでいったん対策完了とします。 2025-03-29 DC12Vライン平滑キャパシタ新品交換 容量増大 |
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ところでAC117V電源コードを使ってSB-34をAC100V動作させると、
ドライバとファイナルの真空管ヒータは常時通電されます。
どのみちこのキカイで送信するつもりはまったくありませんので、
真空管の残り寿命を無駄に費やすことになってしまいます。
受信専用として使うならDC12Vコードでトランジスタ受信機として動作させるのがよさそうです。 AC100V動作させることの問題はもう一つ、 周波数ドリフト。 SB-34は販売されていた当時から周波数ドリフトが大きいのが欠点の一つでした。 事実、サービスポジションのままAC100V動作させると、 送信出力セクションの真空管の熱気が直上のVFOボードにあたり、 明らかな周波数ドリフトが始まります。 キャビネットに組み込んだ状態だと、 真空管の熱気はキャビネット上部のルーバーから排出されます。 なので電源ON直後の周波数ドリフトはさほどでもありません。 キャビネット組み込み・AC100V動作の状態での受信周波数のドリフトを計測してみました。 5分ウォームアップしたあと測定開始し、20分経過してもドリフトは0.1kHzに収まっています。 ここまでは優秀。 ところが、30分経過時点で周波数変化傾向が反転し、40分経過後は5分間で200Hzの変化が続きます。 2時間経過時点では当初より受信周波数は3kHz近く下がってしまいました。 3時間経過時点でも5分間当たり150Hzほどのペースで下がり続けています。 測定はここで中止。 真空管ヒータの熱がVFOボードに浸透するには3時間では足りない、ということのようです。 この様子では、 送信すると出力セクションの熱でもっと激しく周波数が変化してしまうでしょう。 比較的短時間のSSB運用でも自局・相手局ともにRITの追いかけが必要になるはずです。 実運用にあたってかなりの不満が出てくるでしょうね。 もしこのトランシーバで無欄局の認定を受けられて免許が下りたとしても、 現代のHF SSBで運用するのははばかられてしまうでしょう。 SB-34には別売オプションとしてCWアダプタが用意されていました。 マイクジャックに正弦波トーンを入れてSSB送信機でCW信号を出すという狙いの装置ですが、 それを使うと送信機は音声送信よりもピークパワーが連続しますから、 熱出力も大きく、よってドリフトもさらにひどかったのでしょうね。 まあこんな様子ですから、 受信機としてFT8の連続受信をさせるならばAC100VではなくDC12Vで動作させるべきですね。 2025-03-30 |
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