439. 70MHz FM special receiver to receive my local repeater
kidamariph.jpg: Complete boad before case in.


The reason of this production: In Japan, there are many local repeater in many towns. They receive 434,xxMHZ and re- transmit the same signal with 439.xxMHz. In my town we have KIDAMARI repeater. It exists only 3km didtance from my home. It receive 434.70MHz and transmit it in 439.70MHz. This repeater is used in "roll call meeting" in my Tsuchiura Amateur Club. To receive this Roll call, I made this gear.

Block diagram

Antenna
439.70MHz
FM signal
go
right
mixer
converter
255kHz
IF
signal
MC1350P
IF amolifier
Wise
Detecter
Buffer
AF AMP
LM386
Power
AMP
Speaker
Jack
8ohms
Speaker
upper
3rd Overtone
osccilator
genarate 27.466MHz
1st
Doubler
2nd
Doubler
3rd
Doubler
4th Doubler
makes
439.456MHz

Explanation of Block Diagram: This is simple single conversion super Heterodyne Radio. Very simple. But it need many circuits to generate UHF local signal. In order to get 439.456MHz local signal , it need the 3rd overtone oscillator and four stages of doubler. Antenna receives 439.70MHz FM signal. And this signal is mixed in mixer converter with 439.456MHz local oscillator signal. It outputs 244kHz FM signal as the difference of them. This Inter frequency (IF) signal is amplified with MC1350P IC amplifier. And this IF is detected with "Wise detector" made with two 1N60 Germanium diodes. There comes audio signal. It is amplified with 2sk241 Buffer amplifier and LM386 Power amplifier. 2sk241 Buffer is used as impedance transducer. "Wise detector" has high impedance output. Therefore it must received with high impedance in the next stage.


Explanation of each stages of circuits: I will explain one by one in turn of making.
1. At first ,please make the third overtone crystal oscillator! This oscillator is made with junk 27MHz crystal. In Japan we use 27MHz band for CB communication. Therefore it is very easy to get 27MHz junk crystal in the junk shops in Akihabara city. I got it from the bag of my stock crystals. After making this stage, please attach the dummy load 50 ohm resister on the (A) point on the drawing! And please make it sure that you get real 27.466MHz signal and the signal level of it should be more than 5mW,using frequency counter and volt meter of spectrum analyzer!
2. Next, please make 1st doubler! This type of doubler is called as "Push Push Doubler". I learned this type of doubler on the ARRL handbook. I like this doubler very much because it works very steadily. T1 divides the oscillated 27.466MHz signal for two counter phased signals. 0 degree signal drives upper transistor. 180 degree signal drives downward transistor. These two transistor drives the same tank coil. Therefore this tank coil is driven on the timing of 0 degree and 180 degree. It is driven two times in one cycle of input signal. Therefore this stage works as doubler. The output of the doubler is constructed with double tank circuits. They purifies the signals very well. After you make this stage, please attach the 50 ohm dummy load on the (B) point! And make it sure to get 54.932MHz over 5mW signal with test instruments!
3. Second Doubler is made with the same circuit with first doubler. 2SC381 is cheap HF transistor. But it was acceptable with this frequency. ( But it is not acceptable in next stage. I tried and learned about it.) After making this stage, please make it sure by attaching the load for (C) points with some test instruments.
4. Next stage is also push push doubler. The output of this stage is 219.728MHz. Here we can not use the sold coil with core. I made the tank coil with 1.2 diameter copper wire winding it around the red pencil for six turns. One side of this coil is soldered on the ground and this side is called as cold end. Another side of the coil is soldered for the 5pF trimmer capacitor. This is called as hot end. Besides, all the variable and trimmer capacitor has it's coid end and hot end. Please be care to use the hot end of the trimmer as hot end of the coil ! And please solder the cold end of trimmer capacitor on the groung pattern. Please tune tap point of the coils to get best powerful output signals! After making this stage, please attach the 50 ohm dummy load on the (D) point! Tune the trimmer capacitor! And make it sure correct doubled signal came up!
5. The fourth doubler is also push push doubler. Here the tank coil do not have an shape of coil any more but shaped only bar. Please cut 1.2mm diameter copper wire for 50mm long! Solder one side of this wire on the ground port! Solder the another side on the 3pF trimmer capacitor! Arrange this assembly side by side with 10mm distances. The output tap is 20mm from coil end. Attach there the coax cable. The outside of coax cable shall be twisted two party and soldered on the ground. This manner makes the low loss.If you make these completely, you can here the non modulated 439.456MHz signal with the 430 handy transceiver.
6. Next, please make the Audio Power amplifier! I will not explain many about it. It is the standard circuit using the LM386. After making it ,please make the work of this circuit sure ,by inputting the audio signal on the input of this amplifier.
7. Please make the audio buffer priamp ! This amplifier do not intend the gain. This amplifier intend for the impedance match. The output impedance of the detector is 200k ohms. Therefore I can not connect the LM386 directly. After making the buffer, please make it sure that the job of this circuit by input the audio signal on the (G) point of the diagram! This buffer has 20dB gain. Total audio gain is about 60dB.
8. Very Sorry! I learned about FM detection on Japanese textbook. Therefore I do not know correct English about it. Ratio detector needs a special coil designed to use FM detection. It is not easy to get it in Japan. The detector here I introduced is called as " Wise detector" . I guess the "Wise" may be the name of the developer. This circuit do not need the special transformer. I can use 455kHz AM coil for it, only changing the frequency by adding the capacitor. By adding 470pF , the frequency of this coil becomes 244kHz. After making this circuit, I connect the signal generator on the (H) point and with changing the frequency, I noted the output voltage of this detector. Please see the right side of the circuit diagram! Here I show you the character of this FM detector.
9. I have Motorola handbook. This circuit with MC1350p is the standard circuit as IF amplifier. I input the 244kHz signal on the (I) point. I note the voltage gain between (H) and (I) point has 28dB.
10. At last we came the last part of this gear. I made one time this radio with diode mixer. But the radio had poor gain. So I changed it with active mixer. I completed it! In Japan we can get these Garium FET very cheap. The price of 3SK113 was only 10 yen in Akihabara. Please care not to make long the lead wire of this UHF circuit. You should connect each parts with only 5mm!!! After making hole circuit, you may test this radio by transmitting with 439.70MHz by the handy transceiver with the Dummy load on the another room.

circuitdiagram...kidamari22.gif

Introduction of Transistors
2SC1815:Maker=Toshiba: Usage=audio AMP: Pc=400mW: ft=80MHzHfe=70b to700
2SC381:Maker=Toshiba: Usage=RF AMP: Pc=100mW: ft=250MHzHfe=25 to140
2SC3130:Maker=Matsushita: Usage=RF AFAMP: Pc=150mW: ft=1900MHzHfe=200typ
2SK113:Maker=Hitachi: Usage=UHFTVtuner: Pd=200mW: Idss 10 to 80mA: gm=10mSmin: Crs=0.02pF: PowerGain=15dB(at900MHztypical)
2SK241:Maker=Toshiba: Usage=FMVHF RF Amplifier: Pd=200mW: Idss 0.6 to 12mA: gm=2mSmin: Crs=0.04pF: PowerGain=24dB(at100MHztypical)
Introduction of coils and trans
T1,T2,T3,T4: FB801 trifilor 1t
T5,T6: 1.2mm diameter copper wire , winded around red pencil 6turn. Pull it like coil spring of suspencion!
T7,T8,T9: 1.2mm diameter copper wire cut for 50mm long.
T10,T11,T12: detail unknown, made in Akihabara, 455kHz IF trans with capacitor, Add 470pF to tune 244kHz. T11 and T12 must be center tapped.

The usage of this gear: I can receive the local repeater with merit 5 only with 30mm vertical wire. But I feel the outer antenna can provide me more noiseless signal.So I made 2element cubical quad. If you have your local repeater, make it with your frequency. You can also make this gear with the frequency favorite to your friends.


*****Description add on 23Sep2001****Transmittor for this KIDAMARI repeator "434.70MHz FM 10MW transmittor***

To access my local 430 repeator, I made this ttransmittor. I can access only 10mW and two element roop Yagi ,because this repeator is located omly 2 km from my shack. At first I will show you the block diagram.

Block diagram of 430 FM transmittor

Micro-
phone
mic
AMP
modulation
depth control
go
under
go
under
88.5Hz tone
gene with
emittor folwer
tone depth
control
go right audio
mixer
frequency
adjust
VXO
oscillator
without coil
make
9.05625MHz
triplor
make
buffer doubloer
1
doublor
2
doublor
3
doublor
4
430MHz
band pass
filtor
ant


kidamatx.gif








** T1,T2,T3,T4,T8 : FB801 0.2mm enamer wire trifilor 1t
** About 2sc1815,2sk241, 2Sc3130 please see the explanation on receiver
** 2SC1906: maker=Hitachi, usage= VHF amplifier,oscillator, mixer: Vcbo=30, Pc=300mW, hfe=40min: ft=6--MHz: Power gain=18dB typ on 200MHz
**T5,T9 : 0.2mm enamel wire 10 turn around 300ohm 1/4 watt resistor
**T6,T7 : 1.2mm diameter wire 6 turn around 10mm diameter pencil , tapped on 2turn from ground
**T10,T11 : 1.2mm diameter wire 1turn around 10mm diameter pencil , tapped on 15mm from ground

Explanation of each block
***1. Microphone amplifier
***This amplifier is normal emitter grounded AMP. The magnitude of the amplified signal should be adjusted as it*s proper level with the potentiometer on the corrector of this AMP. After you completed this transmitter ,please adjust here by monitoring the signal with the another receiver.
***2. Tone generator
***In order to activate the repeater ,we must mix 88.5Hz sign wave audio signal with our sending audio signal. Sorry I am not sure this system is the same with repeater of the another country or not. But anyway in Japan tone is need. I made this 88.5Hz tone with this phase sift oscillator. The tone is adjusted from 60 Hz to 90Hz by tone controlling 4.7k ohm potentiometer on the phase sift circuit. The signal is picked from the collector of the oscillator with the emitter follower. By the 1k ohm potentiometer on the emitter of the follower, you should adjust the magnitude of the tone signal as small as possible while the access to the repeater is possible. If the signal of tone is too big, your friend hearing your signal through the repeater must hear the "bu-bu-" tone with your speech. If the tone signal is too small, you cannot activate the repeater.
***3. Audio mixer
*** Tone signal and your voice signal are mixed with one signal by this mixer. This mixer activate the next VXO ( variable crystal oscillator) directly without capacitor on it*s signal pass. Therefore the center voltage of the VXO is tuned by the potentiometer on the corrector of the mixer.
*** 4. VXO
*** When I browse on the Akihabara electric parts shop, every time I browse with a calculator and transistor handbook. About one month ago , when I browse the city I discovered the vast of junk CB 27MHz crystals. On the junk box I could discover 27.165 MHz named crystal. I made calculation on the front of the shop. 16 times of 27.165MHz becomes 434.64 MHz. It is quite near from the receiving frequency of my neighbor KIDAMARI repeater , 434.70MHz. I bought this crystal. I made the VXO. This VXO can change the oscillating frequency from 9.0543 to 9.0566MHz by changing the control voltage of the variable capacitor diode. OK. It includes wanted 9.05625MHz. 48 times of 9.05625 MHz becomes 434.70MHz.
*** 5. Tripler
*** Please be care that in this circuit, the collector of two transistors are connected on the another side of tank coil. This circuit is not "push and push" but "push pull". The output signal of this circuit was 1.0V to 50ohms. It was enough to activate the single transistor but not enough to activate the double transistors. Therefore next Buffer amplifier is need.
*** 6. Buffer
*** This is only single emitter grounded amplifier. It makes 27.16875MHz 1.8Vc-p (center to peak signal) 32mW for 50 ohm load.
*** 7. Doubler1
*** This is "push and push" doubler. It makes 54.3375MHz signal.
*** 8. Doubler2
*** It makes 108.675 MHz signal. The transistor used here is 2SC1906. The ft of this transistor is 600MHZ. It works very well.
***9. Doubler3
*** It makes 217.35 MHz signal. The transistor used here is 2SC3130. The ft of this transistor is 1900MHZ. It works very well. AT first I used here the transistor named 2SC2644. The ft of this transistor is 4000MHz. This transistor made an self oscillation, and flows very big collector current, and the transistor has broken. You may not be able to get the same transistor. But anyway you shall choose the transistor who has proper ft. I say again here that the ft frequency of the transistor should be about 10 times higher than the dealt frequency of each stage.
***10. Doublor4
*** It makes the wanted434.70 MHz signal. The transistor used here is 2SC3130. The ft of this transistor is 1900MHZ. The ft of this transistor is a little low than the 10 times of the dealt frequency. Therefore the output is lower than another last stages. It should not drive next doubler. But it worked safety and generated 10mW output signal. I could access the local repeater with this machine and two element cubical quad antenna mounted on the window of my shack located on the second floor of my house. You should tune the 430MHz ban pass filter on the output end of this transmitter. You should make " cut and try" about the length of the T10 and T11 from 40mm to 60mm. You should tune the distance between T10 and T11 from 10mm to 2mm. You should tune the vest point of tap to connect the 56p farad capacitor and to connect the coaxial cable from 20mm to 10mm distance from the ground.
*** I constructed this transmitter on the non printed board like the receiver. I putted it on the same case from the receiver. I used the push momentary switch with two circuits. One circuit of the switch is used to change the antenna connection to receiver or transmitter. Another one circuit of the push switch is used to change the power voltage 12 volt connection to receiver or transmitter. You should not use snap switch for this purpose. If you forget to turn to receiving position , you should make jamming to your local repeater 24 hours. You can understand that you should avoid it.


*********Description add on 6 Oct 2001 *** Crystalization of the tone genarator****
I operated with this transceiver for one week. I jointed in the roll call of my local club and made contact with few stations. But I could not access the repeater with 100%. When I failed to access , I could access when I tuned the tone frequency adjusting potentiometer. But on the next day, I must tune it once again. Therefore I felt that this tone generator lacks the frequency stability. So I decided to make the tone generator with crystal. But the crystal can not generate the wanted 88.5Hz directly. The crystal generate the high frequency. So I must divide the crystal generator. I wrote the frequency wanted as follows. 88.5Hz...177Hz...354Hz...708Hz..........2.899968Mhz,5.799936MHZ,11.599872MHz. I looked for the just crystal from the kilograms of my crystal stocks. I discovered the 11.5796MHz named crystal. I made the Mos IC inverter as you can see on the following drawing. And I tuned the capacitor named Cc as 22pF. I got 11.578MHz. Yes, It is near enough from the wanted 11.57999MHz. There I used the 74HC640 as inverter. You shall use the 74HC04. After that I attached the 74HC4040 12 stage divider. And after that I attached also 74HC4040 as 5 stage divider. The old man on my local says that he could access the repeater with RC generated tone. I feel you may be able to use the original RC generator if you choose the temperature stable type capacitor.
kidamaritone.gif

木田余(きだまり)レピータ専用439.70MHzFM専用受信機

製作の経緯:私の家(土浦市中神立町)から3kmほどのローカルに木田余(きだまり)レピータというローカルレピータが有ります。私の所属しているJARL土浦クラブという地域クラブでは、毎週月曜の夜9時から、このレピータを使ってロールコールミーティングが行われます。このロールコールミーティングの情報を捕らえるという極めて実用的な目的でこの製作を行いました。

ブロックダイアブラム

アンテナ
439.70MHz
FM
ミキサー
コンバーター

244kHz
FM
中間
周波
増幅器
FM
検波器
低周波緩衝
増幅器
低周波
電力増幅器
スピーカー
3倍
オーバトーン
発振器
27.466MHz
出力
第一
逓倍機
第2
逓倍機
第3
逓倍機
第4
逓倍機
439.456
MHz
局発出力

ブロックダイアグラムの説明
UHFの機器の製作は何が大変かっていうと、「局発が多段になり、回路規模として面倒くさい。」という事だと想います。今回は固定周波数の受信機ですが、回路図やブロックダイアブラムを見ていただいて判るように、受信機全体のほぼ半分が局発です。この受信機は全体としては、極めて基本的ないわゆるシングルコンバージョン(1回だけ周波数変換するタイプ)のスパーヘテロダイン受信機です。アンテナから来た信号(439.70MHz)は、局発信号の439.456MHzと混合されて、差の244kHzに変換されます。この中間周波信号が中間周波増幅器で28dB増幅され、FM検波器(ワイズ検波器)で検波されて低周波信号(=音声信号)になります。この形式のFM検波器は出力インピーダンスが高いので、低周波増幅器の初段には入力インピーダンスの高いFET増幅器を使っています。この低周波信号は、さらに低周波電力増幅として定番となったIC増幅器であるLM386によって増幅されます。この低周波増幅器はFETの初段が20dB(実測)あるので、次のLM386は、いわゆる砂村回路とせずに、普通に40dB増幅しています。さて、局発に話を移しまし ょう。局発の初段は27.456MHzの3倍オーバートーン発振器です。この信号を逓倍機の4連鎖(スーレンチャン)で2の4乗倍すなわち16逓倍して439.456MHzの信号を得ています。

各部の説明と検査個所
ここでは、回路1個ずつ順番に、実際製作する順番にそって、回路の説明と検査の手順を説明します。
1.まず最初に作るのは27.466MHzの発振器です。27MHzの水晶は今でもジャンクで安く入手が可能です。この安い27MHzの水晶を使って430MHzの機器が作れるというのがこの製作の第一のみそです。ここでは、机の上に転がっていた2SC1815を使って組みました。組んだら(A)点に50オームの負荷をつないで、この負荷の両端に周波数計測器と電圧測定器をつないで、ちゃんと27.466MHZの信号が電圧1.2Vc−p(尖頭値ボルト)で出ている事を確認してください。
2.次にこの27MHzの信号を2逓倍して54MHzの信号にするダブラーを作ります。このタイプのダブラーは、「プッシュプッシュアクティブダブラー」と呼ばれる回路で、ARRLのハンドブックに載っていたものです。FB801で作ったトリファイラー巻の高周波トランスで、前の27MHzの信号の正相と逆相の信号を取り出して、これをトランジスターで増幅してタンクコイルを駆動します。27MHzの正の半サイクルと負の半サイクルで出力が出るので、結果的に1サイクルで2回駆動されるので、2逓倍が達成されるというしくみです。ダブラーの出力は複同調になっており、目的周波数以外の信号を十分に抑圧しています。このタイプのダブラーは、動作が確実なのは良いのですが、なにしろC級のトランジスターを2個も駆動しなくてはならないので、入力電力としては結構必要です。50オーム負荷で1Vcーpつまり5mW以上で駆動しないと、体験的にまともに差動しません。第一ダブラーを作ったら、(B)点に50オームの負荷抵抗をつないで、両端に54.932MHzの信号が5mW以上出ている事を確認してください。もちろんFCZ50のコイルのコアを調節して 出力最大にします。それからこので扱う周波数は54MHzですので、この段のトランジスターはHF増幅用のトランジスターならOKです。2SC381のエミッターの所に入っている22オームの抵抗は電流負帰還をかけています。この抵抗を小さくしてゆくと、出力は大きくなりますが、発振してしまう危険も生じます。ダブラーが発振した時には、コイルのコアーを回しても同調がとれないので、判ります。もちろん、その段の波形を直接観察できるオッシロスコープやスペアナ等をお持ちなら、そんな説明は不要です。
3.第二逓倍機も周波数が倍になっただけで、第一逓倍機と同じ回路です。2SC381はftが250MHzですが、ここまでは役にたちました。この回路を組んだら、(C)点に50オームの抵抗負荷をつないで、109.864MHzの信号を、前と同じように確認しましょう。
4.第三逓倍機は回路原理的にはこれまでの逓倍機と同じプッシュプッシュダブラーです。但し、扱う信号がたかいので、ftの高い2SC3130にしてあります。2SC3130のftは1900MHzなので、430の機械の作成には楽勝で使えます。アキバのジャンク屋でたしか10本セットで100円くらいの物です。このトランジスターは面実装タイプなので、4つめ基板にそのまま貼り付けにして使います。4つめ基板に貼り付けにすればチップ部品もそのまま使えますので、これからは入手が安いチップ部品をどんどん使いましょう。このダブラーの出力周波数は、219.728MHzですので、これまでのようなコア入りボビンでは同調がとれません。T5は1.2mm径のメッキ銅線を丸い鉛筆に6かい巻いて、これを自動車のサスペンションコイルくらいの形に少し伸ばして共振コイルとします。このコイルの片方はべたアースの銅板に半田付けします。もう片方は、トリマーコンデンサーのホットエンド側にはんだ付けします。トリマーのコールドエンドはもちろんベタアースします。トランジスターの共通コレクターから56pFのパスコンを通してT5共振器に給電します。給電 点はT5コイルのコールドエンドから2.5巻ほど上に上がったところです。このT5とT6も複共振構造とし、動作の確実をねらいました。ここまで組んだら、(D)点に負荷をつなげ、出力最大に調整しましょう。私の手持ちの測定器ではすでにここは計測不可能領域なので、(D)点の出力をゲルマニウムダイオード1N60で検波して電圧最大に調整しtだけです。
5.次の第四逓倍機もまた、プッシュプッシュダブラーです。ここでは、出力が430MHzなので、共振体はすでにコイルの体をなさず、ただの棒です。多少配線の都合でまがっても、あるいは軽く1ターン巻いてもかまいません。先ほどと同じ1.2mm径のメッキ導線を50mmな長さに切って使ってください。ここも複同調とし、中間にタップをとって給電します。T7とT8は、コンデンサーでつながないでも、10mmの距離でおいておくだけで、電磁結合してリンクします。T8のタップから適当な3c2Vとか1.5D2Vとかの同軸ケーブルで、出力を取り出しますが、同軸の外側の網線は1本にたばねるのではなく、女の子のおさげの様に2本に分けて、束ねてこれを両方アースに半田付けするようにすると、信号がロス無く伝わります。いっぽう、同軸ケーブルの芯線の方は、むき出し部分の長さを5mm以下にしてください。ここまで作ったら、(E)点の出力を確認し、出力最大に成るようにポテンショメータを調整します。タップの位置や共振棒の長さは調整が必要かもしれません。ここまでくると、(E)点に50オームのダミーロードをつないだ状態で動作させておくと、離れ た場所で、439.456MHzの信号がモニターできます。家の中ならどこでもメリ5でした。これで製作は半分です。
6.次に、低周波電力増幅器をつくります。LM386を使った定番の回路です。特に説明はしません。この回路も、一応出来たら(F)点から低周波信号をいれて増幅器の動作を確認して見ましょう。
7.LM386の前にFETのプリアンプが入ります。前にも述べましたが、このプリアンプは増幅度を得るのが目的ではありません。FM検波器の出力インピーダンスが200kオームなので、直接LM386を駆動できないのです。FETの増幅器の入力インピーダンスはゲートの抵抗でいくらにでもできるので、そこに200kオームをいれてインピーダンス整合しています。ただし、このプリアンプは、実測20dBの利得がありましたので、低周波総合利得として50dBありますから、十分です。ここまで、できたら一応(G)点に低周波信号を入れて動作を確認しておきましょう。
8.次に作るのが、検波器です。FM検波器で有名なフォスターシーレ検波器は、特別な検波用コイルが必要なので、我々アマチュアには不向きです。ここで使う「ワイズ検波器」は、丹羽さんの「トランジスターハンドブック」に載っていた回路で、AM用のIFコイルを使ってFM検波ができるので便利です。私は、回路をコピーしてつかっているだけなので、動作原理は理解していません。ただし、ここでの中間周波周波数は244kHZと低いので、455kHz用の黒のIFコイルに外付けで470pFを追加して共振周波数を下げて使っています。(H)点からシグナルジェネレータの信号を入れて、(G)点の直流電圧を観察した「検波特性図」を、回路図の右下にしめしておきました。
9.次にMC1350Pによる中間周波増幅器を作ります。このICが中間周波増幅にGOODである事も、丹羽さんがCQ誌で以前ご紹介くだすったものです。このICはバランス出力(プッシュプル出力)で動作する様にできているので、T10のコイルは、1次側がセンタータップになっている物を選んでご使用ください。ただし、くれぐれも秋葉原の店先で「このコイルはセンタータップですかー」なんて尋ね無い様にねがいます。お店の人に判る訳ないですよ。いろいろな店で455kHzのIFTを買いあさって試してください。ここのIFTにも共振周波数を下げる外付け470pFをお忘れなく。ここまで出来たら、(I)点から244kHzのAM信号を入れて、ピーという音がスピーカーから出るのを確認しましょう。ワイズ検波器は、AM除去機能が全くありませんので、AM信号も完全に検波できます。本来は好ましい特性では無いのですが、こういう時は便利です。ちゃんとAM信号が検波、増幅されていれば不要な発振等無い事を確認できた事になります。
10.さて、最後がミキサーです。実は最初このミキサーにはダイオードDBMを使いましたが、利得不足でだめでした。それでデュアルゲートFETを使い、ばっちりでした。ここでつかった3SK113は先月(ただいま22JLY2001)アキバの小沢さんで、「特売」として天井から下がっていた物で、やはり10個100円の物ですが、UHFTVチューナー用のガリ砒素です。900MHzでの利得15dBというふうにハンドブックにあるので、このようなUHFのミキサーには打ってつけの石です。このFETの第一ゲートにはアンテナの信号(439.70MHz)を入れ、第二ゲートには、局発の信号(439.456MHz)をいれる事によって差の244kHzの信号を取り出して中間周波信号とします。実測できていませんが、ここでも15dB程度の変換利得が得られている物と推定します。第一ゲートには50mmの銅線と3pFのトリマーからなる430MHz共振体をつなげ、この共振体に長さ20mmのリンクコイル(といってもだだの銅線をそばにはわせただけの事)を着けて、これにアンテナから給電します。例によって、FETのゲートと共振体タップとのリード の長さは10以下でできれば5mm程度になるようにしてください。439.70MHzのシグナルジェネレーター等お持ちの方はいないでしょう。430のハンディートランシーバーにダミロードを付けて、隣の部屋かなんかから試験電波をだせば、聞こえるはずです。

回路図...kidamari22.gif



回路図の中のコイルとトランジスターの特性
Introduction of Transistors
2SC1815:Maker=Toshiba: Usage=audio AMP: Pc=400mW: ft=80MHzHfe=70b to700
2SC381:Maker=Toshiba: Usage=RF AMP: Pc=100mW: ft=250MHzHfe=25 to140
2SC3130:Maker=Matsushita: Usage=RF AFAMP: Pc=150mW: ft=1900MHzHfe=200typ
2SK113:Maker=Hitachi: Usage=UHFTVtuner: Pd=200mW: Idss 10 to 80mA: gm=10mSmin: Crs=0.02pF: PowerGain=15dB(at900MHztypical)
2SK241:Maker=Toshiba: Usage=FMVHF RF Amplifier: Pd=200mW: Idss 0.6 to 12mA: gm=2mSmin: Crs=0.04pF: PowerGain=24dB(at100MHztypical)
Introduction of coils and trans
T1,T2,T3,T4: FB801 trifilor 1t
T5,T6: 1.2mm diameter copper wire , winded around red pencil 6turn. Pull it like coil spring of suspencion!
T7,T8,T9: 1.2mm diameter copper wire cut for 50mm long.
T10,T11,T12: detail unknown, made in Akihabara, 455kHz IF trans with capacitor, Add 470pF to tune 244kHz. T11 and T12 must be center tapped.

使用感と応用:20cmほどの垂直な電線を付けただけで、メリ5で入感しています。ただし、ちゃんと屋外アンテナを付けた方が、ノイズがへってSNが良くなるので、2エレのCQを作って使っています。皆さんもローカルにレピータがあるなら、その周波数にあわせて作られると、御近所の情報が入っていいと想います。あるいは、友人との連絡周波数専用の固定周波数受信機としてなら、レピータでなくとも利用価値があるでしょう。この局発を水晶切り替えにしたり、PLLで周波数切り替えをすれば多チャンネルFM受信機になります。それから、中間周波を455kHzそのもので作れば、セラミックフィルターを(I)点に入れて、近接周波数の混信もふせげますので、いっそう本格的な受信機になります。

記載追加 : 2001年9月23日 : 送信部の追加
受信機としてしばらく使っていましたが、送信もしてみたくなるのは自然の成り行きというものでしょう。たまたま秋葉原で良い水晶が入手できたので、送信機を作りましたので、紹介します。
ブロックダイアグラム

マイクアンプ マイク変調度調整
エミッターフォロアー付き
位相発振器
(88.5Hzトーン信号発生)
トーン信号強度調整 オーディオ
ミキサー
周波数
微調整
VXO
発振器
9.05625MHz
発振出力
3倍
逓倍器
緩衝
増幅器
第1
2倍
逓倍器
第2
2倍
逓倍器
第3
2倍
逓倍器
第4
2倍
逓倍器
434MHz
バンドパスフィルター
アンテナ

kidamatx.gif




各段の説明
***1.マイクアンプ
***マイクアンプは普通のエミッター接地増幅器です。私の使っているダイナミックマイクの出力は50mVc―p程度の電圧が出るので、このアンプで20dBも増幅して、500mWになると少し大きすぎるので、出力の所のポテンショで300mVc−p程度になるように加減します。最後は、レピーターを通して聞きやすい程度の最終調整します。
***2.トーンジェネレーター
***トーンジェネレーターにはいくつかの方式がありますが、簡単に位相発振器で済ませています。位相回路の所の4.7kオームの半固定抵抗を調整すると、発振周波数が60Hzから90Hzまで調整できました。オッシロスコープでだいたいあわせておいて、最終的には、ここもうまくレピーターが「ひっかっかってくれる」様にあわせ込みます。尚、ここの発振周波数は、電源電圧にも依存して変化しますので、かならず安定化した電源を使い、調整時と組み込み後で電圧が変わらない様にしてください。また、トーンはきれいに超した事はありませんが、オッシロで見た目少し歪んでいても大丈夫です。ここの出力のインピーダンスは22kなので、ミキサーに直接ブチコムのはかわいそうですから、エミッターフォロアーを入れ、ここで同時にトーン出力の電圧振幅調整もしています。トーン信号はマイク信号の10分の1程度でいいらしく、調整後は50mVc−p程度でした。ポテンショのダイアルはほとんどアース側にへばりついています。
***3.オーディオミキサー
***トーン信号とマイクの音声信号を混ぜ合わせるのがここの役目です。2SK241で軽く増幅しながら混合しています。2SK241のドレイン電流は、ここがバイアスされていないので、Idssだけ流れます。これは決まった電流なので、そのドレイン電流にドレインの抵抗の電圧降下お掛けた分がドレイン抵抗の出力電圧になります。ですから、このミキサーのドレインの半固定抵抗1kオームを加減すると次段のVXO発振器の1S533のバリキャップに加える静的電圧が調整でき、すなわちここで発振電圧が調整できます。ただし同時にオーディオ信号の増幅度も変わってしまいますので、調整の順番は気を付ける必要があります。
***4.VXO発振器
***話が先に来てしまいましたが、ちょっと戻って1ヶ月程前の事です。私はいつも秋葉原を歩く時には電卓とトランジスターの規格表を持ち歩いていますが、日米通商さんで27MHzの水晶がいろいろ在る中で、近所の木田余(土浦市のキダマリ)レピータの受信周波数である434.7MHzの16分の1である27.16875MHzに近い27.165MHzの名版周波数の水晶が100円で売っているのが目にとまりました。すかさず買い求めまして、帰ってきてからVXOを組んだ所、(もちろん27MHzの水晶は3倍波発振用ですので、VXOはその名版周波数の3分の1の基本波で組みます)、バリキャップの電圧によって発振周波数は9.053MHzから9.0566を発振するので、目的の434.70MHzの48分の1の9.05625MHzお含みOKでした。実際は、時間順ではここから製作を始めました。
***5.3逓倍器
***他の段の2逓倍器はコレクター同士がくっついて組まれていますが、この3逓倍器では、コレクターは同じコイルの逆側を駆動していて、プッシュプル動作をしています。こうすると3倍の高調波がたくさん取れ、代わりに2倍の高調波は少ないのです。
***6.緩衝増幅器(かんしょうぞうふくき)
***最初3逓倍器で直接次の2逓倍器を駆動しようとしたのですが、3逓倍器の出力が10mWと少なく、十分次段を駆動できなかったので、しかたなく1段増幅器を入れました。簡単なC級のエミッター接地です。利得はたった2.5dBですが、とにかく次段が十分駆動できれば良いのです。
***7.第一、2倍逓倍器
***いつものプッシュプッシュダブラーで54.3375MHzを50オーム負荷に対して2Vc−p、つまり40mW得ています。この時、50オーム負荷に対してというのは、各接続点のインピーダンスを50オームと仮定しての話では無く、実際、次段の代わりに50オームの抵抗を負荷につないで計測をしています。
***8.第二、2倍逓倍器
***ここもプッシュプッシュダブラーで108.675MHzを50オーム負荷に対して1.2Vc−p、つまり14mW得ています。ここの出力周波数は108MHzなので、もはやHF用の2SC1815では使い物になりません。ためしに使ってみても実際出力は0.2Vc−pしか出ませんでした。ここに使用した2SC1906は遮断周波数(ft)が600MHzなので、108MHzの出力にはまあまあでした。
***9.第三、2倍逓倍器
***ここも、いつものプッシュプッシュダブラーで217.35MHzを50オーム負荷に対して1.5Vc−p、つまり22mW得ています。ここの出力周波数は217MHzですから、ここで使用しているトランジスター2SC3130(ft=1900MHz)の選択は極めて妥当です。実は始めここにはft=4000MHzの2SC2644を使用してみましたが、自己発振を起こし、コレクターに過大な電流が数秒間ながれるのが安定化電源のアンペアメーターで観察され、次にコレクターが短絡して、安定化電源が電流供給をやめ、同時に出力がゼロになり、一巻の終わりとあい成りました。ftは高けりゃいいっていうばかりではありません。やはり扱う周波数の10倍程度がよろしい様です。また、ここの出力のT6とT7の間の1pFは実は、コンデンサーでは無く、エナメル線を1回「からげた」ものです。T6,T7のタップの位置もこのからげの巻き数も全て、適当に信号が伝わり、かつ、適当に共振機が選択性を発揮し(これはトリマーを回すと出力が変わるという事で確認が可能)、かつ最大の電力が50オームダミーロードに取り出せる様に調整願います。
***10.第4、2倍逓倍器
***ここも、いつものプッシュプッシュダブラーで目的の434.70MHzを50オーム負荷に対して1.0Vc−p、つまり10mW得ています。ここの出力周波数は434MHzですから、ここで使用しているトランジスター2SC3130(ft=1900MHz)の選択はすこし役不足ですが、まあレピーターにアクセスできましたので、よしとしました。この出力のT10とT11は1.2mmのスズメッキ線を50mmに切って、10mm直径の赤鉛筆に1回巻いたものです。線の長さは40mmから60mmの間で調整が必要です。また、T10とT11の間は10mmから2mmの間隔で調整が必要です。また、T10に56pFのコンデンサーをつなげる場所やT11に出力の同軸ケーブル(1.5D2V)をつなげる場所は、それぞれアース側から10mmから20mmの範囲で調整が必要です。始めはこの共振機の調整だけで2時間程度たのしめるってもんです。
***この送信機を受信機の箱の蓋(ふた)の裏側に固定して、箱を開けたまま、各部を調整しました。送信と受信の切り替えは、モーメンタリーの2回路スイッチを使用しています。モーメンタリーとは、押している間だけその状態になり、手を放すとすぐに元の状態に戻るスイッチの事をこう呼ぶのです。ちなみに反対の言葉はローテートで、一回押すとある状態になって、手をはなしてもその状態が保持され、もう一度押すと別の接続状態になるそういうスイッチがオルタネートスイッチと呼ばれます。言葉の定義はさておいて、とにかく間違っても何時間もこのレピータ専用送信機は送信状態が不用意に連続しない様な配慮が必要です。送信スイッチをモーメンタリーにする事は一番お手軽なその為の方法です。(なんだか英語翻訳超の言い回しですが、いまは直接日本語で書いています。ごめんなさい。。)切り替えスイッチの残りの1つの回路は電源の12V安定化電源を送信器と受信機に切り替えるのにに使っています。
***使用してみて
***こんなたった10mWの送受信機でもひとたびレピーターにアクセスできれば後はレピーターの恩恵で市内の「かっ局」と容易に交信が可能です。これは愉快です。

****記載追加6、Oct、2001****トーンジェネレータの水晶化***
上記の状態で1週間ばかり運用しましたが、どうも、送信してもレピータが開けない事がしばしばありました。全然だめかというとそうで無く、うまくレピータが使える日は調子が良く100%アクセスでき、だめな日は何回やってもだめでした。だめな時にトーンジェナレーターのトーン調整を回すとアクセスできる時もあるのですが、これでうまく行ってもまた次の日はだめといた調子で、うまくありません。どうも、トーンジェネレータの周波数安定度が悪いみたいです。それで、88.5Hzのトーンジェネレーターを水晶発振にしてうまくいったので、ご紹介します。水晶発振は周波数安定度が高いのは良いのですが、直接目的とする88.5Hzを発振する事はできません。もっと、ずーーーと高い高周波を発振して、それをICで分周(昔は周波数降倍といった)して88.5Hzを得なくてはなりません。そこで、88.5Hzの2倍、4倍という周波数をノートに書いていくと、下記の様になりました。(1倍=88.5Hz、2倍=177Hz、2の2乗倍=354Hz、2の3乗倍=708Hz、、、、2の15乗倍=2.899968MHz、2の16乗倍=5.799936MHz、2の17乗倍=11.599744MHz) 。この表をノートに書いて、それを見ながら、手持ちの300個ほどの水晶をがさごそかきまわすと、ありましたありました。11.5796MHzと書いてある水晶がありました。これでCMosインバーターの発振器を下図の様に組んで、下図のCcを調整したところ、22pFで11.5783MHzと目標の11.57999MHzにかなり近い周波数がえられたので、良しとしました。74HC4040は12-stage binary ripple counter用のCMosICです。このICは12回分周する事ができ、さらに途中の11回分周や10回分周等も任意でとれます。そこで始めのICで12分周し、ひとまず2.832kHzとし、さらに次のICで5分周して目標の88.5Hzを得ています。ちなみに、最初の発振に使ったインバーターには74HC04を使えば良いのですが、私は実際には、74HC640( Octal inverting bus transceiver with 3- stage CMOS IC) というインバーターを内臓した特殊なICをインバーターとして使っています。これは特殊ですので、もし作られるなら、すなおに74HC04をお使いください。これで周波数は安定しましたので、快適に100%レピーターにアクセスできる様になりました。但し、先輩はCR発振器でも、トンジェネには十分とおっしゃっているので、温度特性の良い種類のコンデンサーを選んで使用すれば良いのかもしれません。
kidamaritone.gif

back to index