シンプルなAMラジオ受信機の製作：ステップバイステップガイド
ウォーキートーキーやオーディオアンプを使ったことはありますか？あるいはラジオ聴取を趣味として、FM/AMバンドを切り替えて楽しんでいますか？例えば、AM受信機回路を使用する典型的なアプリケーションがあります。また、これらは一般的にラジオシステムの必須コンポーネントです。
本日は、シンプルなAMラジオ受信機回路について、その仕組みと構築方法を紹介します。
1. AM受信機とは
まず、AMは振幅変調を意味します。データ伝送に使用される電子通信戦略です。最も一般的な伝送媒体は無線搬送波です。しかし、この変調方式では、メッセージ信号を伝送するたびに無線搬送波の振幅が変化します。
したがって、AMまたはラジオ受信機は、無線波を受信して利用可能な形にする電子デバイスです。これらは動画像、デジタルデータ、音声などですが、最も一般的なのはラジオ放送局から伝送される音声の再生です。
AM受信機は中間周波数段と高周波段の2段構成です。例えば、可変周波数の共通ベース・アームストロング発振器を使用してRFをIF受信機に送信します。ただし、この可変周波数はRF搬送周波数とは異なります。
しかし、受信チャネルに同調すると、RFと隣接発振器信号が同時に調整されます。したがって、固定搬送周波数を提供する局があれば十分な選択度が得られます。
AM受信機の種類
ほとんどの場合、存在する主要なAM受信機はスーパーヘテロダイン設計です。
典型的なスーパーヘテロダインAM受信機は以下の6つのコンポーネントで構成されます：
- 高周波増幅器
- ワイヤーアンテナ
- IF段
- ミキサー/ローカルヘテロダイン発振器
- 検波器/増幅器
さらに、上記サブシステムはラジオ受信機の構築に不可欠です。例えば、よりシンプルな同調高周波回路（TRF）やTRF電子増幅回路があります。
続いて、AM受信機の種類について詳述します：
- TRF増幅器
- AM検波
- スーパーヘテロダインAMラジオ受信機
TRF増幅器
通常、高周波増幅器は狭い周波数帯を受信するように設計されています。例として、単一ラジオ局のAMバンドのような狭帯域周波数があります。
同調回路から短波帯を得るには、共振周波数を調整します。また、入力フィルタで不要な入力信号を除外できます。
デフォルトでは、AM短波帯の周波数範囲は500kHz〜1500kHzです。したがって、ベースバンド信号が約5kHzの場合、各局にはこのスペクトラム内で少なくとも10kHzが必要です。
結論として、回路の同調に伴い帯域幅に変化があります。
スーパーヘテロダイン受信機
このラジオ受信機は、ミキサーに送られるRF音声信号をブーストする役割を持ちます。一般的に複数の局を同時に増幅しますが、増幅入力雑音比を持ちます。それでも放送帯への同調を可能にします。
一方、ミキサーにはローカルヘテロダイン発振器の作用による高周波正弦波という別の入力があります。しかし、これらの正弦波はしばしば455kHz以上（AM受信機の標準局搬送周波数）です。ミキサーは入力搬送波と発振器を組み合わせてこれを解決し、和と差の周波数を生成します。
しかし、理想的なミキサーは2つの弱い信号を組み合わせ、いくつかの新しい周波数を生成します。これらには：
- 元の2つの周波数
- DCレベル
- 2つの入力周波数の高調波
- これら2つの周波数の和と差
- 基本高調波の和と差
2つの主要な局周波数は、ローカル発振器周波数とイメージ周波数です。
AM検波
基本的なAM検波技術には、コヒーレントラジオ受信機と非コヒーレント受信機があります。しかし、よりシンプルなアプローチは非コヒーレントタイプのラジオ受信機です。
対照的に、非コヒーレント方式は搬送信号の再生に依存しません。ダイオードと電子オーディオフィルターの助けを借りて、変調包絡線を検出し除去します。
一方、コヒーレント検波段は、搬送波とAM信号の再生とミキシングに依存します。
一般的に、AM検波は以下の3つに分類されます：
- 包絡線検波器
- 平方検波器
- 同期検波器
2. シンプルなAM受信機回路の構築方法
シンプルなAMラジオ受信機回路を構築するには、まずいくつかのハードウェア部品を組み立てる必要があります：
回路に必要な材料
回路設計
さらに、添付のビデオの助けを借りて、シンプルなAM受信機回路の設計を説明します。
回路動作
シンプルなAM受信機回路を構築する前に、その動作原理をよく理解することが不可欠です。そのため、上記のブロック図を視覚的表現として含めました。
主要回路には、単一トランジスタ、365pF可変コンデンサ、コイルLなどが必要です。これらの基本的な受動部品が連携して、ワイヤーアンテナを介して信号を送信します。したがって、これらは信号受信ケーブルとして機能します。
さらに、OA91ダイオードD1が元のラジオ信号を特定します。しかし、信号は比較的微弱です。その結果、BC547トランジスタが弱い信号を増幅します。
一方、コイルLには26 s.w.g.のエナメル銅線を80ターン巻く必要があります。段ボールのティッシュペーパー芯に巻いて実現できます。あるいは、コンパクトAMラジオを開けて内部のコイルを使用することもできます。
まとめると、完全に機能するラジオ受信機には、RFコンポーネント領域、IF段、ミキサー（RF-IF変換器）が必要です。また、検波器とオーディオスピーカーも必要です。
検波器は、着信無線信号が変換されたときにのみ機能します。この着信無線信号の変換は、搬送周波数から中間周波数への変換です。最終的に、ラジオ受信機は変換された音声周波数を最適化し活用します。
3. AM受信機の用途
通常、シンプルなAM受信機は無線波の振幅変動を検出します。例として、カスタマイズされたクリスタルイヤーピースのようなクリスタルラジオ回路があります。ここでは、信号電圧の増幅変化をもたらす周波数応答で動作します。その他の用途には：
- 電子アナログ通信システム
- 無線波によるデータのワイヤレス伝送
- AMラジオ放送帯と無線通信に不可欠
- オーディオ制御用アナログミキサー
- 双方向航空無線機
- コンピュータモデム、リモコンなどのデバイスの重要な部分
- 海軍と警察の派遣無線システム
- 電話、モールス信号伝送、テレビ画面ピクセル制御など、一部の古い用途
結論
AM受信機は振幅信号を変調する電子システムです。AM受信機はラジオ聴取やその他の無線伝送アプリケーションで不可欠なため、現代技術の主力となっています。その他の多様な用途は、無線通信、データ伝送、音声増幅に及びます。
シンプルなAM受信機の作り方を学びました。しかし、より複雑なプロジェクトの取り扱いについてさらに指導が必要な場合は、サポートチームにお問い合わせください。
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