オーディオクラフト工房（８１）

更新日：２０１０年５月１５日

エアーバンド受信機を作ろう
久しぶりの登場です。今まで色々ネタの仕込みを行っておりました。以前からエアーバンドなるものを聞きたいと考えておりました。今年の前半から大阪の周辺都市で仕事をしています。幸運にも伊丹と関空が遠くないことからエアーバンドの受信機を作ったら聞けるだろうと考えていました。古い雑誌を参考にしながら製作を行ったのですが、なかなか満足のいく受信機が作れませんでした。そこで出会ったのが次の書籍です。
（エアーバンド受信機の実験）
本屋では見たことがあったのですが、製作に困っている時に改めて見てみると買う価値があると思ったのでした。この書籍には基板が付いていて部品を収集すれば簡単に製作が出来るのです。作ってみて大正解でした。それでは製作をスタートしましょう。実際に作られる方は上記書籍を購入して下さいね。
エアーバンド受信機を作ろうの基本仕様
１）エアーバンド受信機部分は書籍の基板をそのまま使用します。回路は一部変えている部分もあります。受信部分は中間周波数2.5MHz下側のスーパーヘテロダイン方式です。受信周波数は125MHz〜135MHz程度です。
２）受信周波数を7セグメントLED5桁で表示します。周波数の測定・表示には「トランジスタ技術 2006年4月号付録のCPLD基板」を使用します。懐かしいです。
３）エアーバンドの受信周波数はプリスケラーで1/64分周してCPLDへ送り込みます。
４）スピーカーを内蔵しますが、ACARS用に出力端子を設けています。もちろん外部スピーカーも接続可能です。
今回は簡単な内容にしています。
エアーバンド受信機を作ろうの全体構成図
全体の概略構成を示します。
（エアーバンド受信機の構成図）
各部の詳細は以降順に説明します。
エアーバンド受信機を作ろうの周波数測定と表示
今更ですが古いCPLD基板を引っ張り出してきました。この製作にこれほどフィットするとは思いませんでした。しかしながら現時点の新しいPCではこのCPLDの開発が出来ないのです。なぜならプリンターポートが無いからです。私のPCはXPの機種が古くなったのでWindows7に変わっているのです。USBでしかつながりません。うーーん、どうしたら開発が出来るのだ・・・
WEBを調べるとこの基板とPCをUSBでつなぐケーブルがあるらしい。でもそのケーブルは大変高価であると。世の中にはいろんな人がいるもので、コンパチ（？）のケーブルを自作している人もいるらしい。ということで次のWEBを参考にしてCPLD基板とPCを接続するケーブルを私も作ることにしました。
「USB-Blasterもどきの製作」
PICマイコンを書き込める環境があれば簡単に接続ケーブルを自作出来ます。
（PICマイコンライタ）
私はPICKIT2でマイコンを書込みました。上記HPには製作手順が丁寧に記されてあります。PICマイコンが結構値が張りましたが、なんとか完成することが出来ました。これがあればUSBで簡単にCPLDへの書込みが出来ます。
（CPLD書込みケーブルの完成）
Windows7への認識は少し手間が掛かります。自動での認識は不可能ですので、手動でUSBの認識が必要になります。このような製作をを考えられている方には簡単なことかもしません。
それはCPLDの中身について詳しく説明しましょう。CPLDの構成図を見て下さい。
（CPLDの構成）
中身は簡単です。周波数カウンターがあるだけです。この構成は従来の私のHPに詳しく説明していますので参考にして下さい。エアーバンド受信機からの周波数は1/64分周されています。周波数カウンターも1/64分周することで難しいことをせずに周波数の表示を行っています。
エアーバンド受信機は中間周波数2.5MHzを採用しています。下側ヘテロダインですので測定した周波数に2.5MHZを加算して表示を行っています。このCPLDには将来に備えてパラレルで測定結果を出力出来る機能を備えていますが、今回は使用しませんでした。受信周波数が極めて安定しているのでマイコンで自動制御しなくて済みました。エアーバンド受信機の作者の方に感謝感謝です。
（CPLDの内部回路）
ポートの割付です。
（CPLDのポート割付）
CPLDの入力にはバッファを設けます。信号の増幅を行っています。これも従来からの同じ回路です。
（入力バッファ）
電源のDC3.3VはCPLD基板よりもらいます。7セグメントはそのままCPLDに接続します。ダイナミック点灯しています。
（7セグメント表示回路）
CPLD関連のソースはここからダウンロードして下さい。全て入っています。プロジェクトネームは古い製作のままですが気にせずに。
エアーバンド受信機を作ろうのエアーバンド受信
書籍の内容なので回路図を載せることは出来ませんが私なりに回路を変更しています。
構成図を記します。
（エアーバンド受信の構成図）
受信ICのTA7358PはDC5Vで駆動しますが、同調・局発への電圧制御はDC9Vを使用します。制御電圧を高くすることで135MHzまでの受信を可能にしています。復調ICのLMF501もDC5Vで制御します。従って抵抗を1kΩに変更して回路を構成します。音声増幅ICのLM386は電源リップルの影響を少なくするために抵抗と電解コンデンサを介して電源と接続します。くれぐれも電源にはトランスタイプのACアダプターを使用して下さい。スイッチングではノイズに悩まされます。
受信ICの局部周波数を測定して表示するのですがそのままでは周波数が高すぎてどうにもなりません。プリスケラーを用いて1/64分周します。
（1/64分周回路）
プリスケーラーには富士通のMB506を使います。まだ現役で入手出来るICです。エアーバンド受信機の基板からは穴を開けるなどしてICの7ピンに接続して下さい。
後で分かったことですがこの基板回路の周波数は極めて安定しています。1日中動かしっぱなしでもほとんど周波数ずれは起こしません。ACARSを受信していてもとても安心です。
エアーバンド受信機を作ろうの電源構成
安定した電源を供給するためにレギュレータを沢山使用しています。構成を示します。
（電源回路の構成）
入力にはDC12VのACアダプターを使います。12V直接使うのは音声アンプのみです。DC5Vは2系統にしてデジタル部からのノイズを防いでいます。
エアーバンド受信機を作ろうの大完成の姿
それでは大完成の姿を見て頂きましょう。
（結構スペースには余裕があります）
デジタル部からのノイズの影響を受けないようにするためにアナログ部とはアルミ板で仕切りを設けています。
（CPLD部です。不要になったプリンタコネクタが寂しいです）
（アナログ部と電源部です）
5Vのレギュレータはケースに取り付けて放熱をしましょう。でないとかなり熱くなります。
（正面と背面の姿です）
（ACARS受信中です。結構いけます）
エアーバンド受信機でACARSを受信しよう
エアーバンドの楽しみはACARSになります。空港の近くに住まれている方は実際の飛行機の交信を聞くことが可能と思います。しかしこれだけではすぐに飽きると思います。醍醐味はACARSにあります。この受信機とアンテナとPCと接続ケーブルがあれば誰でも楽しむことが出来ます。ACARSは飛行機から発信される信号ですから、これほど沢山の飛行機が飛び交っている日本では多分どこの地方でも同じように楽しむことが出来ると思います。
詳しくは「ああ今日も飛行機日より」のHPを参照下さい。GoogleでACARS検索しても沢山ヒットします。
さてACARSを受信するためにはアンテナが重要なポイントになります。室内アンテナではNGです。かならず屋外にアンテナを立てましょう。きっとACARSの虜になることと思います。私の場合はまず「エアーバンド受信機の実験」の記事になる「Ｊ型アンテナ」を作ります。とても高感度のアンテナです。
（アンテナに使う銅線）
書籍の記事には300Ωフィーダー線を使うように書いてあります。昔の室内のFMアンテナによく使ったものです。しかし現在ではどこの店にも置いてありません。私は上図の0.8mm銅線とABSのパイプを用いて製作しました。
（自作J型アンテナ。ベランダに設置）
（部屋への取り込み治具。多少のインピーダンス違いはご愛嬌で）
新作アンテナの記事は次回以降のお楽しみとしましょう。大阪では23時間で960機を受信することが出来、位置受信は324機でした。ちなみに私の自宅のある、とある日本海側の町でも朝の8時から夜の23時までで530機受信しました。位置受信は200機超えでした。だから日本中どこでも楽しむことが出来ると思います。
（自宅でのプロット。まだ少ない時です）
これから当分はACARSに夢中と思います。基本的にはAMラジオですので今までの技術が活かせると考えています。アンテナで受信状況が全く変わります。もちろん大阪と自宅でも異なります。まるで生き物のような飛行機をACARSで楽しんでいきましょう。
（ちなみに私の環境のマイクレベルです。参考にして下さい）
これからもオーディオクラフト工房はどんどん楽しくなっていきます。

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