オーディオクラフト工房（１３２）

更新日：２０１３年４月４日

コンパクトエアバンド受信機を作ろう
この春より仕事の関係でロケーションを大阪から自宅のある日本海側の小さな街に移しました。そうなると当然ですが、エアーバンド受信としては、空港からのやり取りを聴くことは出来なくなりました。そんな場所に住んでいても受信可能なエアーバンドはACARSと航空路官制部の通信となります。前回ディスクリート版の受信機を作りましたが、周波数安定度は充分ではありませんでした。今回は周波数安定度もあるし周波数範囲もある程度ある受信機を作り、なんとか満足出来るものとなりましたので、ここに発表いたします。過去の10号機、11号機の発展系と考えて下さい。
10号機などの製作は局発を水晶発振回路で安定させながら、周波数範囲を広く取るために、複数の水晶発振回路を有して切り換えて使っていました。またひとつの局発に対して±1MHzの範囲を受信周波数としていましたが、局発から離れる周波数が大きいほど受信感度が落ちるという課題がありました。今回はそれらを改善することが出来ました。
（専用受信機の基本概念）
従来は中間周波数を固定としていましたが、今回はその部分を可変とする（出力同調）ことで対応しました。実験もうまくいきましたので、大きな問題はないと思います。
（今回のエアバンド受信機の受信範囲）
鉄板のACARSと航空路管制部を受信周波数とします。局発の水晶発振子は19.661MHzを使いました。3逓倍、2逓倍と合計6倍することで、局発周波数としています。実際には水晶も少しずれているので、今回私の場合は6倍すると117.9496MHz付近となりました。
コンパクトエアバンド受信機を作ろうの基本仕様
１）エアバンド帯域の131.000MHz〜134.400MHzを受信範囲とします。プリセットモードとマニュアルモードがあります。マニュアル時は25kHzおきに受信が可能です。プリセットには主要周波数をあらかじめ設定済みです。
２）受信部は出力同調タイプの周波数変換+DSP短波ラジオの簡単構成です。
３）局発周波数は水晶発振子で固定周波数とします。
４）DSP短波ラジオには定番のシリコンラボ製Si4734を使用します。周波数変換はこちらも定番の東芝製TA7358を使い使います。
５）受信周波数などは8文字2行のOLEDモジュールに表示します。
６）今回も音声アンプを積んでします。
７）音声通信がない時にノイズ抑制をするスケルチの設定が可能です。
８）近距離の強電界受信時に音声が歪まないAGC回路を有しています。
９）音声帯域幅の変更が可能です。
１０）マニュアル時の周波数がずれないようにするロック設定があります。
１１）設定内容はPIC内部のEEPROM部に記憶して電源ONで読出し使用します。
コンパクトエア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。
（エアバンド受信機の構成）
今までと違う部分はマイコンからのDAC制御の行き先がTA7358の出力同調の部分であるというところです。前回と同じく水晶発振回路は「NOAA受信機の製作」の回路をベースにさせて頂きました。ありがとうございました。
コンパクトエアバンド受信機を作ろうの周波数コンバータ
（エアバンド受信機の周波数コンバータ回路）
今回の特徴は従来は中間周波数として周波数を固定化している部分をあえて可変出来るようにしている部分です。上図回路とすることで可能となりました。バリキャップを用いた同調回路ですが、かなりうまくいったように思います。TA7358へのAGCは2ピン電圧をコントロールすることになります。特に1kΩの電圧設定においては多回転ボリュームを使うことで細かい電圧設定を行っています。AGCの効きは「効く、効かない」の2択です。決してアナログ電圧でコントロールするところではありませんので、ご了解下さい。
（出力同調部の周波数-電圧グラフ）
出力同調部の制御電圧グラフです。こうしてみると電圧でコントロールすることに大変意義があるように思います。
コンパクトエアバンド受信機を作ろうの局発回路
（エアバンド受信機の局発回路）
シンプルな6逓倍（3倍×2倍）回路です。水晶は19.661MHzを使用します。後半の短波ラジオの周波数を変えることで、水晶発振周波数にはある程度の選択の余地はあります。
コンパクトエアバンド受信機を作ろうのDSP短波ラジオ
（エアバンド受信機のDSPラジオ回路）
定番中の定番回路です。DSPラジオとしての特徴をスケルチとAGCに生かしています。
コンパクトエアバンド受信機を作ろうのマイコン回路
（エアバンド受信機のマイコン回路）
最近の回路と同様にPICでコントロールしています。LTC2622のDACはTA7358の出力同調に使います。
コンパクトエアバンド受信機を作ろうの音声回路
（エアバンド受信機の音声アンプ回路）
定番のアンプ回路です。雑音が大変少ない優秀なアンプですね。
コンパクトエアバンド受信機を作ろうのマイコンポート
（エアバンド受信機のマイコンポート割付）
コンパクトエアバンド受信機を作ろうの液晶表示
（電源ON時のDSPラジオICのデータ表示）
（モードごとの液晶表示）
ふたつのモードがあります。その中で各種切換え設定が出来ます。
コンパクトエアバンド受信機を作ろうのモード操作
（キー操作）
AGC切換えとスケルチ切換えはマニュアルモード時のみ可能です。音声バンド幅切換えはプリセットモード時のみ可能です。キー数が少ないので工夫しています。これらの設定値はEEPROMに記憶するので、多少の不便はご容赦下さい。
コンパクトエアバンド受信機を作ろうのEEPROM
（エアバンド受信機のEEPROM割付）
各種設定値を記憶します。電源ON時に読み出します。前回と同じ状態で操作出来ます。
コンパクトエアバンド受信機を作ろうのスケルチ動作
ソフトウェアでスケルチを実現しています。ラジオICから常時RSSIとSNRの値を読み出しています。これらの値に注目すると、通常音声通話がない時はSNR値は常時「0」となっていますが、通話が始まると同時にその値は0以上となります。スケルチが有効になっているときはこのSNR値を判断して「0」の場合は音声ミュート、それ以外の場合はミュートを解除してスケルチ動作としています。
コンパクトエアバンド受信機を作ろうの周波数コンバータ部のAGC動作
TA7358の2ピンの電圧をコントロールすることでAGCを掛けています。この電圧をマイコンから適宜制御することで最適なAGCとすることが出来ます。RSSIが90以上の場合AGCを掛けることにします。この電圧はかなり微妙ですので多回転のボリュームで設定します。あまり電圧を下げると全く受信しなくなりますので、各自で調整をお願いいたします。
ソースファイル一式はこちらからダウンロードして下さい。フォルダごと圧縮しています。全ファイルが入っています。ライタで書き込みする実行ファイルも含まれています。
コンパクトエアバンド受信機を作ろうの大完成の姿
（コンパクトにして気品ある姿）
（ぎっちり詰まってます）
（局発回路と周波数変換回路）
（マイコン回路と短波ラジオ回路、音声回路）
（プリセットモード表示）
（マニュアルモードの最大周波数は少し低くなりました）
（コンパクト型として標準レイアウトです）
（大阪最後のプロットです。周波数131.450MHz、検出863、プロット238）
ACARS恒例の24時間受信を行いました。1ch受信としては優秀な成績です。なんとか満足のいく製作となりました。
やはり局発を安定させると当然ですが受信も安定します。これほどの性能の受信機がコンパクトに簡単に出来ることに感激です。これからは大阪ほどの受信を出来ることはないとは思いますが、この受信機でエアーバンドライフを楽しみたいと思います。
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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