ＦＭゲルマラジオ

現在使用されているＦＭラジオの多くはスーパーヘテロダイン式と呼ばれるもので、受信した７６〜９０ＭＨｚのＦＭ放送を、１０.７ＭＨｚなどの中間周波数に変換、増幅した後に復調する仕組みです。 復調とは、音声信号によって変調された信号から、元の音声信号を取り出すことです。 つまり、ＦＭ（周波数変調）の復調は、ＡＭ（振幅変調）の検波に相当しており、ＡＭの復調を特に検波と表現しているのです。 代表的なＦＭの復調回路（周波数弁別回路）として、「フォスターシーレー」「レシオ・デテクタ」と呼ばれる方式があります。 これらの復調回路自体は、ダイオードを２本使用した電源が不要な回路です。 そこで、７６〜９０ＭＨｚのＶＨＦ−ＦＭ波を同調し、そのまま復調してしまうＦＭゲルマラジオを試作しました。

ＦＭゲルマラジオの回路図

復調回路はフォスターシーレー方式としました。 これはレシオ・デテクタより２倍の出力電圧が得られることを重視したものです。 使用するダイオードは１Ｎ６０で、ＡＭラジオで使うゲルマニウムダイオードと同じです。

使用するバリコンは、スーパー式ＡＭラジオ用の親子ポリバリコン（容量が異なる２連のバリコン。トリマー付き（回路図では記載省略）で、実測値は155pFと72pF）を直列にすることで、４９〜６ｐＦの可変範囲とします。 更に、１０ｐＦのセラミックコンデンサーを直列にして、８０ＭＨｚ用のＦＣＺコイルと組み合わせることで、７６〜９０ＭＨｚを中心に前後も含めてカバーする予定です。 ちなみに、ＦＣＺコイルには５，７，１０ｍｍ角のサイズがありますが、７ｍｍ角のピンピッチはユニバーサル基板にほぼ合い、１０ｍｍ角も４５度回転させると、ユニバーサル基板の穴に合います。 今回、８０ＭＨｚ用のＦＣＺコイルについてＱを比較すると、７ｍｍ角のＱ値が大きいので、７ｍｍ角を使用しました。

ゲルマラジオもＶＨＦ帯の周波数を扱うことになると、冗長な部品配置では浮遊する容量やインダクタンスの影響を受けやすくなるはずです。 実はＶＨＦ帯のラジオは初挑戦のため、このあたりの案配が良く分からないことから、ユニバーサル基板にバリコンも取り付け、同調回路を短めに配線しました。

ユニバーサル基板にポリバリコンも取り付け。
ダイヤルは中波の目盛り、そのままです（笑）

基板裏面の様子。色々と部品交換した影響で
ハンダ付けはぐちゃぐちゃです（恥）

おっ、聞こえる！　でも、ダメ？

まず、試作品の作動確認を目的として、ＦＭトランスミッターが出力するＦＭ波を受信できるか予備実験します。

実験には、ＦＭトランスミッターを内蔵したＭＰ３プレーヤー（株式会社グリーンハウス製 GH-KANA）を使用しました。 この製品は、ヘッドホン出力端子のコモンからＦＭ電波を出力する構造で、出力周波数７６〜９０ＭＨｚを０．１ＭＨｚ単位で設定可能、音量調節の操作ボタンで電波の出力も増減できる特徴があります。 アンテナを直結状態にして、周波数を７６．０ＭＨｚ、音量調節を最大にしてロック調の音楽を鳴らします。 すると、クリスタルイヤホンがジャンジャカ鳴り、バッチリ受信できました。 「ＦＭの受信は難しい」と思い込んでいたので、うれしい反面、ちょっと拍子抜けしたほどです。 音質は普段聞いているＡＭ局と比べると、ちょっとクリアーな感じです。 ＦＭトランスミッターの出力を弱めてバリコンのつまみを回すと、同調点に近づくにつれて、無音だったイヤホンから僅かに「シャー」という音が聞こえ始め、同調点にほぼ合うとふわっと音声が出てくる感じで受信しました。 ＦＭトランスミッターの出力周波数を変更して確認したところ、同調範囲はＦＭ放送帯７６〜９０ＭＨｚを全域カバーしていました。 しかし、浮遊容量（ポリバリコンとＦＣＺコイルの距離による影響）なのか、設計時に部品の測定誤差があったのか、同調周波数が計算値より下にシフトしており、上限がぎりぎり９０ＭＨｚを受信する結果でした。

アンテナを直結すれば当然、音量・音質に文句なし。

上限９０ＭＨｚを受信するため、トリマーも調節することに。
２つある、マイナスのねじ頭がトリマーです。

予備実験がうまくいったので、本命であるＦＭ放送局の受信にチャレンジします。 まず、ＡＭの受信で使っているワイヤーアンテナ、水道管アースを使用しましたが、まったくダメ、受信できません。 次にテレビの受信で利用している八木アンテナが流用できないかと思い、部屋にあるテレビ端子に接続すると、やっぱり、ダメ。 地元のＴＶとＦＭの放送塔はほぼ同じ場所にあるため、もしかと期待したのですが、ＴＶとＦＭでは周波数が異なるし、混合器や分配器でＦＭがカットされていても、不思議ではありません。 こうなると、利得の高い専用のＦＭアンテナが必要です。 自作するにしても、市販品を購入するにしても勉強不足のため、中途半端ですが、今回の受信実験はここで中断とします。

ところで、復調用のコイル（68μF）、結合コンデンサー（22pF）の値や結線は暫定的なもので、ＦＭ放送帯の受信にベストなのか把握していません。 並列接続している抵抗器とコンデンサーの値については、あまり限定されず、１００〜２０００ｐＦ、５ｋ〜２０ｋΩでの聴覚的な違いは、クリスタルイヤホンで聞く限り、それほど感じられませんでした。

今回、ＦＭ放送は受信できませんでしたが、ＦＭ放送帯の同調と復調を確認できたので、アンテナや電界強度などの受信条件が十分に整えば、ＦＭ放送の受信は可能だと思います。 ただし、この受信条件はかなりシビアで、なかなかクリアーできないかもしれません。 ＦＭゲルマラジオを試作される場合は、作動確認のため、ＦＭトランスミッターの使用をお勧めしたいと思います。

外部アンテナ接続を２端子に変更

後日、λ/4のアンテナを接続し、放送塔に近接した場所において、ＦＭ放送の受信に成功しました。 そこで、受信距離を延ばすため、利得のあるアンテナを接続できるように、アンテナの接続端子を１つから２つに変更しました。 これで、ダイポールアンテナ、八木アンテナなどの接続が可能になります。

なお、回路変更後の受信結果は、続・ゲルマラジオでＦＭ放送を受信したいをご覧下さい。
（2007/10/14追記）

ＦＭゲルマラジオの回路図（一部変更）

黒のアンテナ端子を追加