ゲルマニウム・ラジオ

1. 外観

   
   
   

2. 全体回路図

   
   
   

3. 同調回路

   同調回路とアンテナの組み合わせに関するバリエーションです。
   
   1. 回路構成

      構成1(今回採用)	構成2	構成3

      
      (構成1)今回製作したラジオで採用した方式です。
      　コイルの1次側/2次側が別れていないのでシンプルで作りやすいですが
      　欠点は、アンテナ(ANT)やアース(E)を接続したとき
      　同調回路の周波数がずれてしまうことです。
      　最初はアンテナやアースの効果を確認するために付けたり
      　外したりするこが多いのですが、放送が聞こえなくなると
      　同調がずれたためか、アンテナやアースがよくないためかを
      　比較判断するのが難しいです。
      (構成2)ゲルマニウム・ラジオとしては一番多い構成だと思います。
      　アンテナとアースを同調回路のあるL2側ではなくL1側に接続するため
      　同調周波数はアンテナやアースの影響を受けずらいと思われます。
      　問題はコイルを自作する場合、L1側の定数をどのように決定するかです。
      　今回は採用を見送りましたが、いつか再検討したいと思います。
      (構成3)ゲルマニウム・ラジオでは見かけませんが、携帯トランジスタ・ラジオ
      　などで見かける方式で、通常、外部アンテナを接続せず、バーアンテナ
      　を用いる方式です。同調回路はL1側で、L2側は初段のトランジスタと
      　インピーダンス・マッチングが取りやすいように決めらます。
      
   2. 共振周波数
      
   
   

4. バリコンの容量測定

   同調回路は一種の共振回路なので、コンデンサの静電容量をC、
   コイルのインダクタンスをL、共振周波数をfとすれば、
   
   f = 1/{2*π*√(LC)}
   
   となります。
   コイルを自作するためには、Lをいくらにするか決定しなければなりません。
   fとしては、中波放送の周波数帯となるので、だいたい630kHz〜1600kHzです。
   あとは、Cの可変範囲を知る必要があります。
   今回使用するポリ・バリコンは秋葉原などではまだ見かけますので
   とりあえず一個買ってきたのですが、静電容量の可変範囲が判りません。
   そこで、ACブリッジを使用して 実測してみることにしました。
   結果は、11pF〜265pFでした。
   
   

5. ソレノイド・コイルの製作

   1. インダクタンスの決定
      上記の式を変形すると、
      
      L = 1/{(2*π*f)² * C}
      
      となりますから、この式から必要なLが求められます。
      
      浮遊容量を10pFと見込み、バリコンの容量が最小:21pFのとき
      最も高い周波数1600kHzに同調するとすれば、
      L =
      また、バリコンの容量が最大:275pFのとき
      最も低い周波数530kHzに同調するとすれば、
      L =
      以上の計算より、必要なインダクタンスを計算すると、だいたい
      L = 320〜350[μH]
      となるようです。
      ちなみに、手元にあったバー・アンテナのインダクタンスは
      公称値330±20[μH]でした。
      以上より、今回製作するコイルのインダクタンスは350[μH]とすることに します。
      
      
   2. コイルの設計
      トランジスタ・ラジオ用のバー・アンテナは今でも入手可能ですが、
      今回は、ラップの芯を使って自作しました。
      問題は、コイルの巻き数の決定です。
      電磁気学によりますと、ソレノイド・コイルのインダクタンスL[H]は
      次の式で求められます。
      
      L = k * 4 * π² * μ * a² * N² * 10^-7 / l
      
      ここに、
      k:長岡係数
      μ:比透磁率
      a:コイルの半径[m]
      N:コイルの巻数[回]
      l(小文字のエル):コイルの長さ[m]
      
      この式によれば、巻数Nを変えると、Nとlとkが同時に変化しますので、
      NからLを求めるのはなかなか面倒な式に見えます。
      しかし、世の中には親切な人がいるもので、上記の式の数値を放り込むと
      Lを計算してくれるスクリプトをインターネットで公開している人がいます。
      只なので遠慮なく使用させてもらい、Nをいろいろ変化させて計算してみると
      ラップの芯の直径が36mm、線径が0.3mmの場合、だいたい115回くらいで
      350μHになるようです。
      なお、ソレノイド・コイルは密巻しても、手で巻くと多少幅(長さ)が
      長くなるので実際のインダクタンスは多少小さくなるようなので、
      実際、コイルを製作する際は少し巻き数を多くして120回としました。
      
      
   3. コイルの製作
      コイルの巻線は、0.3φのポリウレタン銅線を使用しました。
      まあ、エナメル線とか表面が絶縁させていればなんでもよいです。
      百数十回もコイルを巻いていると、途中で線がからまるので、
      セロテープなどで巻線を仮止めしながら、からまないようによりを
      戻しつつ慎重に巻きます。
      
      
   4. コイルのインダクタンス測定
      製作したコイルのインダクタンスを確認するために 交流ブリッジを使用して
      測定してみたところ***[μH]となりました。
      
   
   

6. 検波回路

   1	2	3

   
   (1)ゲルマニウム・ラジオの検波回路と言えば、これしかない、とゆうくらいの
   　シンプルな回路です。(ダイオード1個なのでこれ以上減らせない) (^_^;
   　D1は必ず、順方向電圧の小さいゲルマニウム・ ダイオードまたは
   　シリコン・ショットキー・ダイオードを用います。
   (2)ラジオの検波器としてシリコン・ダイオードは順方向電圧が0.6〜0.7Vと大きく
   　使用することは出来ません。実際、試してみると電波の強い地元放送局ならば
   　イヤホンは一応鳴りますが、音が歪んでとても聞くに耐えません。
   　ところで、電池を使って0.6〜0.7V位のバイアスをかけてやれば、もしかすると
   　使用できるのではないか、と思っていたところ文献(1)に実施例を見つけました。
   　そこで、今回実験してみたところ実用になることが確認出来ました。
   　ただ、「どうせ電池を使うのなら、トランジスタで増幅した方がよいではないか？」
   　と、言われれば、全くそのとうりだと思います。(^o^;
   (3)いわゆる、倍圧整流回路です。
   　もちろん、D3、D4はゲルマニウム・ダイオードまたはシリコン・ショットキー
   　ダイオードを用います。
   　この方式は、今回期待していたのですが、結論から言うと、
   　全く効果がありませでした。
   
   
   

7. 部品

   1. ポリ･バリコン
      
      
      
   2. コイル
   3. ダイオード
      　ラジオの検波器として定番だった1N60または相当品はとっくの昔に製造中止で
      　以前に比べると見かけることは少なくなったと思いますが、
      　まだまだ、市場には残っているので、ラジオの部品を扱っているところなら
      　入手は難しくないと思います。
      　ここは、ゲルマニウム・ダイオードと順方向電圧が0.3V位で小さく、
      　入手も容易なシリコン・ショットキー・ダイオードで代替え出来ますが
      　お勧め型番は、今のところありません。(^^;
      
   4. クリスタル・イヤホン
   5. ケース
   
   

8. 電灯線アンテナ

9. アースの考察

10. 今後の課題

11. 参考文献

    (1)