オーディオクラフト工房（１９９）

更新日：２０１５年１２月１５日
オール・ソフトウェア信号処理FMステレオ・ラジオを実験する
ちょっと前の話ですが、「Interface 2015年7月号」はオール・ソフトウェア無線の特集でした。高速A/Dコンバータ内蔵マイコンのボードを用いてソフトウェアラジオを実現する企画です。SDRのドングルでADS-Bを楽しんでいた私としてはとても興味がある内容でした。
（Interface 2015年7月号を購入）
迷わず7月号を購入し内容を読んでみました。「すごい」の言葉しか出ませんでした。私の理解をはるかに超えている内容でした。世の中にはこんなすごい人もいるんだと。ちなみに、この記事を書かれた方は私がよく訪問するWEBホームページを運営されている方です。改めて尊敬した次第です。さてこの月刊誌には、「読者プレゼント」があります。今回記事に書かれているキットが当たるとのことでしたので、駄目もとでCQ出版社のHPから応募してみました。すっかりそのことを忘れていたところ、CQ出版社から荷物が届きました。それは10月のある日のことでした。
（なんと、読者プレゼントが当選しました）
福は忘れたころにやってくる。みたいな心境です。これはしっかり私が責任をもって皆さんにお伝えしなければならないな、という気持ちになりました。そこで今回やっとその実験の内容を公開出来るところまで到達したのです。当選から公開まで少し時間が掛かりましたがその全貌を皆さんにお伝えします。改めてですが、この当選を通して、このラジオを開発し、記事を書かれた作者の方、CQ出版社の関係者の方々に、感謝申し上げます。
（当選したキットの中身）
中身は「FMステレオラジオ」が実験出来るキットになってます。私にとってハードルはかなり高いと思われますが、とりあえず記事に従って、進めて行きます。
（これがメインとなる高速A/Dコンバータ内蔵マイコンのボード）
（ボードはこんな感じです）
このメインボードにFMステレオラジオ用ボードを載せてFMステレオラジオとなるのです。
（FMステレオラジオ用ボード）
詳細は月刊誌の記事内容を確認頂くとして、ラジオ用ボードにはRFフロントエンドや音声コーデックICが搭載されています。このボードにロータリーエンコーダや液晶モジュールをはんだ付けしてラジオ用ボードが完成します。このラジオ用ボードをメインボードに取り付ければとりあえず実験のFMステレオラジオは完成します。
（メインボードとの合体）
（液晶は基板より浮かせて配線）
ロータリーエンコーダのノブがかなりの高さがあるので、液晶を基板から浮かせて配線しないと、ノブとのバランスが悪くなります。好みだとは思いますが私は上図のように取り付けしました。
ここまではなんとか順調に進んだのですが、当然ですがマイコンボードにプログラムを書き込まないとFMラジオとして動作させることは出来ません。そこで更に記事を読み進めると新たな問題に直面しました。メインボードのマイコンにプログラムを書き込む手段が無いと。何々？もう一台のマイコンボードが必要になると。ありゃりゃ、折角プレゼントが当選したのにこのままでは駄目なのかと。このまま放置することも出来ず、ライターとなるものを購入する決心をしました。
（マルツでトラ技ARMライタを購入）
手段のチョイスとしてはもう一台「LPC-Link2」を買うか、ARMライタを買うか、でしたがコストの安いARMライタに落ち着いたのでした。さすが、ということでは、このキットにはCD-ROMが添付されています。その中にARMライタを使う方法も丁寧に記載されていましたので、迷うことなく選んだ次第です。
肝心の使い方については、記事を読んで頂くとして、ポイントのみを記載します。
（ARMライタをPCとUSB接続）
このライタは基本的にはメインボードLPC-Link2のデバッガとして動作させる必要があります。そのためにはプログラムを書き換える必要があります。その手順などは記事やCQ出版社のWEBの内容に従って頂くとして、ポイントはそのプログラムが何かの拍子で都度リセットされて元に戻りデバッガとして動作しなくなる点です。私のやり方が間違っているかもしれませんが、何度も何度もARMライタのプログラムを書き換えて対応を行いました。
（ARMライタはSJ7をショートします）
SJ7をショートすることで、このARMライタを経由してメインボードに電源を供給することが出来ます。
（メインボードとARMライタを接続）
このように接続してPCからARMライタ経由でメインボードにプログラムを書き込みます。
もうひとつのポイントはラジオ用基板の手直しです。FMステレオラジオの実験キットをそのまま組み上げてプログラムを書き込んでも全く液晶が表示されない問題が発生しました。多分、原因は私側にあるとは思いますが、どうしても納得がいかない点があったので、速攻の効果を求めてラジオ用基板の配線を変更しました。
（ラジオ用基板にメインボードから直接3.3Vを供給する）
液晶が全く表示されないことから、当初は液晶への配線不良かと思い、数回も配線のはんだ付けをし直しました。でも液晶は全く点灯しませんでした。液晶単品の不良も疑いましたが、まず基本としてラジオ用基板上の電圧を測定しました。まずはVDDラインから。ありゃ？電圧が全くきていないぞ。どういうことかと目が点になりましたが、メインボードから電源が供給されていないようです。詳しくメインボードとのコネクト先をみてみると、ラジオ用基板の電源はメインボードコネクタの「3V3Z」という端子に接続されています。基本この端子から3.3Vが出てくる気配はありません。記事を見てもキット通りに組み立てればうまく行くように書かれているので、多分私の勘違いとは思いますが、このままでは先に進まないと思ったので、常時3.3Vが出てくる端子に接続を変更することを思い立ちました。それが上の写真のような配線です。写真では見にくいですが、このラジオ用基板が「3V3Z」から配線されているパターンはその根元でカットしています。
（J4の20ピンから3.3Vを取り出す）
メインボードの端子を確認すると、J4の20ピンが「3V3」という端子名になっています。この端子からは常時3.3Vが出力されていますので、ここからラジオ用基板に電源を供給します。この改造によってやっと液晶が表示されるようになり、FMラジオとして正常動作出来るようになりました。
（全体の配線をコンパクトして完成です）
ここまで来るのに丸三日かかりました。でも解決したので、苦労は吹っ飛びました。さてこのままでは実使用に耐えることが出来ませんので、電池駆動にしてアンテナ端子も接続出来るようにします。
（キットに電源回路とアンテナ回路を追加しました）
スタンドアロンで動作させたいので電池4本駆動としました。メインボードにはDC5Vを印加する必要がありますので、電源ICを用いて定電圧化して5Vを供給します。またアンテナについて私の場合はCATVのFM放送再送のケーブルに接続するので、コイルとコンデンサを用いた回路を追加しています。それらを簡単なケースに入れて完成としました。基本ヘッドフォンで聞くことを想定していますので、ラジオ用基板のイヤフォンジャックにヘッドフォンを接続して聞いています。
（かなり大きめなケースになりました）
私の地方ではケーブルのアンテナから5局のFM局を受信することが出来ます。受信周波数はプリセット出来ますのでプログラムをそのように書き換えて対応しました。
（FMステレオで受信中）
さすがにCATVの再送なので、アンテナの感度は高いです。でも5局中1局がどこか他の局の受信とかぶるようで、聞きやすい状態で受信することは出来ませんでした。他4局は全く問題なく受信することが出来ます。実際の受信としては受信周波数をどんどん変えていっても同じ局が次から次へと受信出来る状態となっており通常のFMラジオとは異なる印象があります。受信状態としてはステレオの広がり感がとてもここちよく、とても良く出来ていると思います。しかし背景にノイズ状の「サー」音が残っており、長時間聴くのは少し疲れるのでは思います。このあたりは実験の範囲を出ておらず、DSPラジオ用ICなどと比べると少々辛口のコメントになります。音声出力側にローパスフィルタを組み合わせるなどの工夫が必要かもしれませんね。いずれにしましても、素直に、マイコンボードでここまで出来ることの素晴らしさに感謝しなければなりません。ありがとうございました。さて次は何が登場するのでしょうか。ご期待下さい。

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