中波帯MOSFET無電源受信装置・新発売¥29,800・・ではなくて記事製作品(非売品)

CQハムラジオ別冊 QEX Japan No.11( 2014年5月19日発売 )に掲載されました。
記事タイトル:無電源MOSFET検波ラジオの製作

記事で製作した主要部品セットに米国TELEX社製600Ωヘッドホンを追加した限定セットもあります。
詳細は掲載記事をご覧ください。
誌面で紹介出来なかった内容および限定セットについては、専用ページをご覧ください。
専用ページのURLは
、QEX Japan No.11の記事中に記載してあります。
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MOSFET無電源検波ラジオを作ってみませんか?
ちょっと変わったラジオです。
ゲルマニウム・ダイオードをMOSFETに。
しかも、無電源で動作します。

原典は、下記資料です。
http://www.arrl.org/files/file/Technology/tis/info/pdf/culter.pdf

culter.pdf
全て英文です。 日本語の翻訳サービスはありません。

主要パーツ・セット限定販売のお知らせ
TELEX社600Ω ハイ・インピーダンス レシーバー付き
記事に掲載した主要部品を限定販売致します。
部品は全て新品です。
入手困難なTELEX社のハイ・インピーダンス( 600Ω )レシーバーをセットにしています。

このラジオ以外に、鉱石ラジオやゲルマニウム・ラジオにも最適なレシーバーです。
数量が少ない為、レシーバーのみの別売りはできませんのでご了承ください。
TELEX社は無線通信・航空関連のヘッドセット等を製造している有名なメーカーです。
限定セットには国内で入手出来る物をセットにしています。


ハンダ付けが必要です。  
メーターの分流器の調整用にテスター( 出来ればデジタル表示 )が必要です。
全体の回路図の用意はしていませんので、回路の流れが理解出来る方のみお買い上げください。
製作に関してのサポートはしていませんので、ご了承ください。
バー・アンテナは記事に掲載した通りに巻けば、中波帯をカバー出来ます。
CQハムラジオ誌 2014年7,8月号にもJG1CCL 内田OMによる無電源MOSFETラジオの記事が掲載予定されています。


記事に掲載した主要部品セットの内容  画像の部品が全てです。
このセットは、CQ Ham radio別冊 Q E X Japan No.11 に記載した読者プレゼントと同じ物です。

ALD212900PAL  ソケット付き( ALD110900Aでも同価格です。 ご希望の場合は指定してください。)  
2200PFセラミック・コンデンサ   
マルチタップ出力トランス       8Ω - 100kΩ ピン接続図付き          
蛇の目基板  タカチ電機  TNF44-69
リッツ線 2次巻線用 0.04mm   30本 約1m
リッツ線 1次巻線用 0.04mm 100本   約5m
180 X 10mmフェライト・ロッド
260PF ポリ・バリコン・つまみ( 延長シャフト、取り付けネジ含む )
フォーン・ジャック  
50μA 直流メーター( 検波出力側を+に接続 )
メーター分流器用多回転ボリューム 2kΩ 5kΩ     
2回路6接点ロータリーSW     2個
1回路12接点ロータリーSW    1個
BNCコネクター・メス
陸軍端子 緑・黒  各1個
TELEX社 ハイ・インピーダンス( 600Ω )レシーバー 新品

これ以外のパネルや取り付け板、配線材料などは含まれていません。
皆さんの自由なアイデアで製作してください。

メーターの分流器について:50μAメーターに分流器を接続して、100μA、250μAレンジに拡大します。
メーター回路はスルー、X1、X2、X5で設定します。
メーターの内部抵抗は4480Ωです。 X2時は4480Ω X5時は1120Ωにボリュームを予め調整してから組み込んでください。
メーターの極性は、ALD212900の検波出力側が+、トランス側が-になります。
メーター回路が不要の方は、MOSFETの出力を直接トランスに接続してください。

ロータリー・スイッチは、秋月電子通商で販売している物を使用しています。
それぞれの回路図はこちら p100_kairo.pdf   p101_kairo.pdf

限定ヘッドホン付き 販売価格¥11,800  送料が別途掛かります。  残り2セットで販売終了します。
ヘッドホン無し      販売価格  ¥6,300  送料が別途掛かります。


TELEX  600Ωヘッドホン モノラル仕様
ヘッドホンは新品・デッドストック品( 箱に入った物でなくバルク品 )です。 
耳当てカバーの外周部に擦り傷がありますので、ご了承ください。

数量の関係で、ヘッドホンの単独販売はしていません。 ご了承ください。
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また、以下の基本パーツ・セットも用意しています。
このセットは、CQ Ham radio別冊 Q E X Japan No.11 に記載した読者プレゼントと同じ物です。

ALD212900PAL  ソケット付き( ALD110900Aでも同価格です。 ご希望の場合は指定してください。) 
2200PFセラミック・コンデンサ
マルチタップ出力トランス       8Ω - 100kΩ ピン接続図付き
蛇の目基板  タカチ電機  TNF44-69
リッツ線 2次巻線用 0.04mm   30本 約1m
リッツ線 1次巻線用 0.04mm 100本   約5m
180 X 10mmフェライト・ロッド
260PF ポリ・バリコン・つまみ( 延長シャフト、取り付けネジ含む )

¥4,300  送料が別途掛かります。 在庫切れ・次回入荷は未定
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ALD110900A ソケット付き 1組
タカチ電機 ガラエポ両面基板 34 X 49mm
ST-30相当品( 50kΩ : 12.5kΩ 巻き線比1 : 2 )
オリジナル回路にある2200PFセラミック・コンデンサ
1組 ¥1,600 送料¥150( 2組まで送料は同じ )
価格改定のお知らせ
画像のトランスが販売終了になりました。 次回入荷はありません。
今後は同じ仕様ですが、ピン・タイプではなくリード線タイプのトランスになります。

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上記、基本部品セットの上位版です。  実際の基板取り付け例です。
出力トランスに、タップがたくさんある物をセットしました。
オリジナル回路図で使用しているT-725トランスよりタップが多いです。
0 - 8Ω - 16Ω - 32Ω - 64Ω - 300Ω - 10kΩ - 20kΩ - 40kΩ - 60kΩ - 80kΩ - 100kΩ
スピーカーからマグネチック・レシーバーや本物のクリスタル・レシーバーなどにも接続でき、
音量と音質の違いを体感できます。
変更分は、出力トランスと基板の大きさです。
ALD110900A ソケット付き 1組
タカチ電機 ガラエポ両面基板  44 X 69mm
マルチ・タップ出力トランス
1組 ¥2,600 送料¥250( 2組では送料¥400 ) 
在庫切れ・次回入荷は未定
このトランスを使用した製作例は、下の方に掲載してあります。
ALD110900Aの出力は、20kΩ端子に接続してください。
その他の端子をロータリー・スイッチで切り替えています。
トランスの結線図は、
ここをクリックしてください。


Q値の高いアンテナを製作する時に不可欠なリッツ線は、下記ページをご覧ください。

http://bar-antenna.com/litz/litz.html


MOSFET ALD110900Aを使用したラジオを作ってみました。
5年前にも作ったのですが、今回はリメイク版です。
以下に記載している製作例の部品を販売しているわけではありません。
各自のアイデアでいろんなスタイルのラジオを製作してみてください。


好感度MOSFET無電源検波方式中波帯ラジオ



5年前に作った中波帯・無電源MOS-FET検波ラジオ( 白い部分がアンテナです。)
左側のコイルはラジオに使用、右側は同調式外部アンテナ用のコイルです。
フェライトの大きさ:長さ685.8mm  径25.4mm  重さ1306グラム

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更に詳しい情報は、ALD110900A RADIO のキーワードで検索してください。
日本語で紹介している記事はありません。 英語だけです。
こちらではサポートはしていません。

ALD110900Aのデータシート( PDF形式 )


オリジナルの回路図を基に、バー・アンテナからスパイダー・コイルに変更しています。
コイル部分の●印は、巻き始めを意味します。
アンテナ・コイルの補足説明:原典ではフェライト・ロッドを使用しています。 
L1の巻数は原典のフェライト・ロッドを使用した場合のものです。
使用するフェライト・ロッドが変更になれば、当然巻き数も変わります。
70回の1次側とC1で同調範囲を決定してください。  
巻く線種によっても巻き数が変わってきます。 
巻き線を決めたら、ある程度巻いてからインダクタンスを測定するか、実際に受信して最適値を出してください。
8回の2次側は8 - 15回程度巻いてみてください。

2000PF S.M.  S.M.はシルバード・マイカを意味します。  2200PFセラミック・コンデンサで代用します。
T-725はたくさんのタップが出ている出力トランスです。  この例では、25kΩ:150Ωです。
セラミック・イヤホンを使うなら、山水 ST-30( 50kΩ:12.5kΩ 巻き線比1:2 )で代用できます。
ST-30を使用する場合は、センター・タップにアンプ または セラミック・イヤホン( 2個直列接続がお勧め )を接続します。
32Ω、600Ωなどの高効率ヘッドホンを使うのも良いと思います。
マルチ・タップのトランスを使用する場合は、ALD110900Aの出力と20kΩ端子を接続してください。
その他の端子をロータリー・スイッチで切り替えています。


ALD110900Aの入力インピーダンスは非常に高いので( 10 X 10の12乗Ω 計算してみてください )、アンテナ・コイルのQ値を損なう事無く
アンテナ・コイルそのものの性能が発揮出来ます。



ハムフェア2013 関西マイクロウェーブ実験グループのブースで、展示していました。
レシーバーは、1953年3月製造のELEGA DR-631 10kΩのマグネチック・レシーバーです。
60年経過しても現役で使えます。  
秋葉原で¥2,100で買いましたが、最近は見つかりません。


上から見た画像
1:8バーニア機構内蔵 384PFエア・バリコンを採用しているので、微妙なチューニングも容易。
スパイダーコイルは、大型枠に0.04mm X 660本のリッツ線を巻いています。
当初、270PFポリ・バリコンを使う予定だったので、このスパイダー・コイルのインダクタンスは少し多めです。
384PFエア・バリコンでは、60°位抜けた所で594kHz-NHK第一が入ります。
巻き直すのも面倒なので、そのままにしています。
T-725 出力トランスはタップが多く出ているので、色んなレシーバーが使えます。 8Ωから45kΩまで
ロシア製マグネチック・レシーバー コイル抵抗3.2kΩ
セラミック・イヤホン または アンプに接続
ELEGA DR-631 ダイナミック・レシーバー 10kΩ



スパイダー・コイル Q値は500 - 600程度取れています。


これが問題のポイント!   なぜ、高感度ではなく好感度としているのか?  誤字ではありません。
スパイダー・コイル横に配置したカプラーにより、結合度を自由に変える事が出来るので好きな感度に設定できます。
結合度を自由に変えられるため、大きな外部アンテナを使用するとRF入力オーバーになってしまいます。
外部アンテナを使用する場合は、結合度を変えられる様にするのがベストです。
左側に外部アンテナ接続用のBNCコネクターを取り付けています。  カプラーの威力は絶大です。
周波数により、バー・アンテナの角度が変わります。 つまり、結合度最大点は常に同じ位置ではありません。

15m高のスモール・アンテナに接続して、在京局はダイナミック・レシーバーでもセラミック・イヤホンでも良く聞こえます。
ヘッドホンでも充分な音量で聴くことが出来ました。
屋外では、外部アンテナ無しでも聴くことが出来ました。
●スモール・アンテナ紹介ページ http://bar-antenna.com/ant/small_ant.html


いつもイヤホンで聴くのは、耳が疲れるので・・・普段はアンプ+スピーカーで聴いています。


こんなアンプでも、充分使えます。
丸七で売られているボリューム・アンプ 105円( 単四電池2本は別売り )
ボリューム内蔵で、イヤホンでもスピーカーでも充分な音量が得られます。


昔はクリスタル・イヤホン・・・今は、セラミック・イヤホン

鉱石ラジオ、クリスタル・ラジオで使われるのが、クリスタル・イヤホンです。
しかし、本物のクリスタル・イヤホンは現在ほとんど流通していなくてどこかの店頭で奇跡的に見つかるくらいです。
しかも見つかったとしても、経年劣化で感度が落ちているでしょう。
現在は、形はそっくりのセラミック・イヤホンが主流です。
店によっては、セラミック・イヤホンをクリスタル・イヤホンと表示して売られていることがあるので、要注意です。


3種類のイヤホン
下から本物のクリスタル・イヤホン
中央はセラミック・イヤホン
上は秋葉原で多くの店で見かけるセラミック・イヤホン

セラミック・イヤホンは圧電スピーカーを使用しています。  つまり容量性のスピーカーです。
上のセラミック・イヤホンは2個直列接続にしています。 容量が半分になり、若干使いやすくなった様な気がします。

クリスタル・イヤホン と セラミック・イヤホンの違い・・見分け方
中を覗けば、一目瞭然です。  


左:クリスタル    右:セラミック
奇跡的に左の構造のイヤホンを見付けたら、迷わず買いましょう!



1号機、2号機が大きくて扱いが不便なので小型3号機を作ってみました。
ほぼオリジナルのままですが、バー・アンテナはフェライト・ロッドに合わせて巻き直しています。


発展型にしてみました。
シンプルにするなら、青ダイアルのみ
外部アンテナ + 同調式カプラーを使うなら、青ダイアル と 黄ダイアルで同調を取ります。


外部アンテナを使用しないシンプル・タイプ
ポリ・バリコン( 270PF )に合わせて、インダクタンスは350μH程度にしています。
机の中から120 X 10mmのフェライト・ロッドを見付けたのでコイル部分は巻き直しています。
0.04mm X 30本のリッツ線で1次=350μH 2次は20回巻いています。
トランスは山水 ST-30相当品( 50k:12.5k 巻き線比1:2 )です。
オリジナル回路のT-725と置き換えます。


ST-30相当品の中点タップとGND間にセラミック・イヤホンを接続します。
セラミック・イヤホンは直列接続にして両耳タイプにしています。
直列接続にすることで、静電容量は半分になり2倍のインピーダンスが確保できます。
1組作っておくと、便利ですよ。
イヤホンの替わりに、アンプを接続しても良いです。
アンプを接続する場合は、入力インピーダンスを確認してください。
低インピーダンスのアンプを接続すると、音量が小さくなります。


外部アンテナを接続できるようにした例
中波帯全域でまずまずの感度が得られます。
巻き数は使用するアンテナで変わるので、最適値を探してください。


外部アンテナ + 同調型カプラーを使った例
カプラーにするバー・アンテナを密着させてあります。
どの辺りの位置が良いかの判断は、各自で実際に受信して決めてください。
外部アンテナの威力は抜群( アンテナにもよりますが・・・)で、がんがん鳴ります。
同調型カプラーは特定局を聴くのには最高感度に調整できますが、局を変える度に同調を取り直す
必要があり、面倒と感じることがあります。


いろんな製作方法があり、一つ一つ試しながら楽しむのが一番ですが・・・・
外部アンテナも使う前提なら、最初から結合コイルを設けるのが後から手間が掛かりません。
アンテナの長さにより、切り替えて適正ポイントを見付けます。
このラジオを自宅で使うとAFN( 810kHz )が強すぎて歪むため、AFNは結合が一番少ない位置にしています。



自宅では、これでテストしています。
長さ180mm 径25.4mmのフェライト・ロッドに0.04mm 660本のリッツ線を1次に、0.05mm 42本の
リッツ線を2次に巻いています。
左のトランスは32Ωから200kΩまでのオート・トランスです。
トランス基板の上にある黒いのは、ヘッドホン用のDINジャックです。


ヘッドホンは、ELEGA( 藤木電器 )社のDR-531( 10Ω )です。
片側が10Ωなので、直列接続して20Ωのモノラルとしています。
32Ωの高効率ヘッドホンは見付けやすいので、無理して昔のマグネチック・レシーバーに拘らなくても良いと思います。
32Ωで感度が110dB以上の物でも、2千円程度で買えるようです。 探してみてください。
例:AKG K403    BEHRINGER HPX4000

アンテナは15m高のスモール・アンテナで、直接繋ぐとRF信号の過入力で音が歪みます。
アンテナ入力部の結合を可変出来る工夫が要ります。



回転式バー・アンテナのラジオ


アンテナは200 X 10mmのバー・アンテナ
セラミック・イヤホンをプラグ内部で直列接続にしています。


内部配線は、こんな感じです。  
左側の緑・黒端子は、外部アンテナ用です。  1次コイルと小容量コンデンサで結合しています。

東京ラジオデパート1Fのシャッターが閉まった状態で、シャッターに近づくとNHK第2( 693kHz )が聞こえました。
他の局はビル内部では厳しいようです。  公園にでも持って行けば、結構聞こえるのでは?


流石に200 X 10mmのバー・アンテナは重くて不安定だったので、120 X 10mmに変更。
両耳レシーバーは、ロシア製( 1600Ω )で音量調整用ボリューム付きです。
ロシアお得意の薄紙製の箱に入った新品で、数百円で購入した物です。
耳当てが最初から無く、長時間の使用は疲れます。
感度をこのラジオとスパイダー・コイル+ゲルマニウム・ダイオードで比較してみました。
2個直列接続したセラミック・イヤホンを使用。
自宅の窓際で、このラジオではNHK-1、NHK-2、AFNなど小さい音量ながら受信できました。
スパイダー・コイルの方は、何も聞こえません。
屋上のアンテナを繋いだ場合は、スパイダー・コイルの方は受信できましたが音は小さめ。
コイルのタップを切り替えても、完全分離には至らず。
このラジオでは、完全分離とうるさいくらいの音量が得られました。
ロシア製のレシーバーでも充分な音量でした。
この辺りは環境次第で状況が変わってくるので、実際に製作して比較されると判ると思います。
同じバー・アンテナで、ゲルマニウム・ダイオード検波と比較しても数倍音量が大きくなっている感じです。

FET_RADIO.wma 2013年 9月 14日 PM9:40頃にNHK第一を受信した音声
音量調節、音質調節など何も加工していないので聞き難いかも判りません、


マルチ・タップ出力トランスを使用した製作例

簡易的に信号強度を見たい場合は、メーター取り付け場所( ALD110900A出力とトランスの間に )に50 - 100μAのDCメーターを接続してください。
送信所から近い場合は、メーターが振り切れる事も予想されます。 その場合は、メーターにシャント抵抗を使います。
また、メーターの内部抵抗で若干感度低下が起きるので、メーターをジャンパするスイッチもあると便利です。



SONY DR-3C 10kΩレシーバーをセットしてみました。



右上のロータリー・スイッチで出力インピーダンスを切り替えます。 
販売しているのは左下の基板部分の部品セットで、ネジや配線材は含まれていません。



鉱石ラジオ / ゲルマニウム・ラジオ / MOSFETラジオ
マグネチック・レシーバー コレクション

ハイ・インピーダンス( 600Ω以上 )のレシーバーです。
現在、生産されている物は、ごく一部を除いてほとんど無い状態です。
マグネチック・レシーバーの歴史は古く、1920年頃の現存している物もあるようです。
程度が余り良くない物は手を出しにくいのですが、程度の良い物を見かけたら手に入れておいても損は無いでしょう。

国産

ELEGA DR-631 10kΩ 上にあるスパイダー・コイルを使用した製作例で写っています。


 
SONY DR-3C 10kΩ  DR-3Aは同じ形で8Ω こちらはトランス内蔵の10kΩ
感度良好です。  注;INPUT 1MWは1メガ・ワットではありません。


メーカー名、型番不明  これも感度良好です。

海外製


ロシア製 TOH-2M 1600Ω 中間にボリューム付き


TRIMM COMMERCIAL ベーク製で、感度良好


H-43B/U 軍用で製造会社も複数あるみたいです。



更なる高感度化への考察



高Q値のバー・アンテナと小型エア・バリコンの組み合わせで、中型バー・アンテナを使用した最高感度を目指しました。

径16mm 長さ178mmのフェライト・ロッドに、太めのリッツ線( 0.04mm 660本 )を巻いています。 
線径が1.3mmほどあるので、巻線幅110mm巻いてもインダクタンスは245μH程度しか得られません。

インダクタンスとQ値の実測値は以下の通りで、驚くような値が出ました。

周波数 / kHz

インダクタンス / μH

Q値

594 / NHK第1

244

1341

693 / NHK第2

244

1197

810 / AFN

245

1086

954 / TBS

246

963

1134 / 文化

247

834

1242 / ニッポン

248

762

インダクタンスが小さめなので、270PFポリ・バリコンを使用した場合の最低同調周波数は618kHz前後になり、
NHK第1( 594kHz )を聞く事ができません。
そこで270PFより容量が多く、高Q値が期待できるエア・バリコンを使用しました。
アルプス製( 340PF/2連 + 27PF/2連構成 )で、340PF + 27PF + 27PFとしています。
340PFのQ値は1MHzで3300ありました。

高感度を目指す場合は、高周波の入力回路である良質なコイルとコンデンサの確保が必要です。
この同調回路の後段は入力インピーダンスが高い( 10の12乗Ω )MOSFETなので、高Q値のバー・アンテナの
良さを伝えるには有利となります。

結果として、自宅のパソコン机上でTBS( 直線で9km )がバー・アンテナで聞こえます。
窓際に持っていくと、ニッポン放送以外は受信できました。
自宅からJR中野駅までの住宅街をTBSに同調させた状態で移動してみました。
50 - 60%位は受信内容が把握でき、所々( ビルの合間、空き地 )で音が大きめに聞こえました。
ゲルマニウム・ラジオでは考えられない感度になっているのは間違いないでしょう。
上の方に掲載している回転式バー・アンテナのラジオと比較すると、回転式( 200 X 10mm )では良好な場合でもかすかな音で
内容を把握するには立ち止まらないと駄目でしたが、この高感度型は歩いていても
50 - 60%位は受信内容が把握できました。
また早稲田通りをJR中野駅まで歩くと、ほぼ100%聴く事が出来ました。
自宅では15m高のスモール・アンテナを接続して、16cmのスピーカーで聴いています。
パソコン机の上にスピーカーをぶら下げていますが、1mの距離でちょうど良いくらいの音量です。
3m離れても話の内容は分かります。


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番外編 2N5484 FET検波ラジオ
こんなラジオもお試しください。

原典は下記ページをご覧ください。
The "UnFETtered Crystal Radio!
author: Austin Hellier © April 2007

http://electronics-lab.com/projects/rf/011/




2N5484の代わりに、J310  2SK192  2SK241等が使えると思います。



J310を使用して、作ってみました。 部品セットの用意はありません。

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