ＡＭループアンテナとブースターv3

ベランダではAMラジオが聞こえる電波強度だが、鉄筋の建物の室内では聞こえない。ベランダのループアンテナを同軸ケーブル（5C-FB）で室内に引き込むと減衰して聞こえない。したがってアンテナブースターを作成する必要がある。同軸ケーブルの長さは１０m位だ。
ブースターの電源供給と信号伝搬を同軸ケーブル１本で行う。ラジオとしてカーラジオを選択したので、カーラジオの電源とブースターの電源を作成することにした。カーラジオなので、電源を供給していないと選局の設定メモリーがふっとんじゃう。バッテリー無しでもいいわけだが、停電とかコンセントから引っこ抜くとそのたびに設定する必要がでてくる。
ラジカセを使えばいいが、ラジカセには　AMアンテナ入力がない。ラジカセの周りにループを作ってこれに接続すればいいのだが、見栄えが悪い。ラジカセのバーアンテナに線を巻く手もある。
コンポ・ステレオだったら付属のAM用ループアンテナにブースターの出力をループにして重ねればいい。あるいは、アンテナ接続端子にそのまま入力しちゃってもいいかも。その場合でもブースターには電源が必要だ。コンポの電源を調べ改造する必要がある。
AMアンテナブースターがほぼ完成しした。高周波回路なんか作ったことがないのでパラメータはいい加減だ、
回路図である。

100 x 70 x 30 mm のアルミ箱内におさめた。左の黄色のケーブルはループアンテナの二次コイル、オレンジケーブルは一次コイルで下の白い四角のポリバリコンにつながっている。ポリバリコンは本来は１連の２端子の物を使うべきだが、手元になかったので２連の物を用いている。これでもかまわない。ちょっと同調範囲が狭くなるくらいだ。同調範囲は気にしなくていい。ラジオの方の感度がいいからな。気休め程度でバリコンでなく 50 pF 程度の固定コンデンサでかまわない。

左側が、ループアンテナの支持棒の固定部分で、右側にＦコネクタが見える。写真の上下に飛び出している４本のネジで支持板に固定する。支持板はベランダの柵に固定する。
ループは直径20 cm で一次コイルが２２回巻き、二次コイルは太いエナメル線で２巻回き。太いエナメル線を使ったのはループの形状をこれで作るためだ。ポリエチレンチューブの中に納め、さらにビニールテープで巻き、塗料を塗った。ポリエチレンは紫外線があたるとぼろぼろになっちゃう。形状は太いエナメル線で保たれるのだから、あとは何でも良い。アンテナのリード線を支柱（パイプ）の中を通してブースターまで持って行く。
支柱は水道用のフレキシブル・パイプだ。

上図は、支柱の各部品で部品の写真の縮小率はそれぞれ異なる。左端の本来は配管末端を止めるプラグでこの四角い部分をフライス盤で削ってアンテナループを固定する溝を掘った。フレキシブルチューブ（定尺フレキ）は途中をカットした写真。その次はフレキ用ニップルでこれをアルミ箱に穴をあけて、右端の袋ナットで箱に固定した。袋ナットはその名前の通り、袋になっていて、アルミ箱にこのままでは締め付けられない。袋部分となっている内側部分を旋盤で削りとって、単なるナットにした。ホームセンターでこのニップルのねじピッチに合うナットを見つけられなかったからだ。とニップル側のフレキのナットを緩めれば、アンテナの角度が自由に決められる。フレキを曲げればループ面が垂直以外にもできる。
ループアンテナの面は普通垂直で、向きはラジオ局のアンテナ方向だ。ベランダ柵に固定する前にブースターの箱を手にもって一番良い角度を調べる。ノイズだらけになってしまう角度から９０度回転した向きだ。前後はない。電波の状況によっては垂直でない場合もある。どっかに反射したりしているときだ。ノイズの発生源が近くにあるなら、そのノイズが最も小さくなるようにすればいい。SN比の問題だからな。
下の写真が固定したアンテナだ。支持版（アルミアングル）をベランダの柵に挟み込むように固定した。支持板に空けた穴に、アルミケースに取り付けたねじを差し込み固定した。

同軸ケーブルのコネクタ部分はテープで巻き、さらにパテで覆い、パテの上にさらにテープを巻いた。青い部分だ。パテには埃が付き真っ黒になっちゃうから上にテープを巻いたのだ。ブースターのケースはバスコークで密閉して水が入らないようにした。ただし、完全密閉はケース内の温度が、年間を通して零下から５０度位変化するのでしていない。ケースの底の部分に穴をあけ、ここに先端を切った注射針を挿入する。ケース内側に注射針のルアーが、先を鈍にした針先端が外へ出るようにバスコークで固定した、ルアー内にキムワイプ（繊維の長い硬いティッシュペーパー）ぎゅうぎゅう詰め込んでおいた。エア・フィルタのつもりだ。ケース内の圧は外気圧と同じになるので温度変化による内圧変動はなくなる。問題は内部での結露だな。何年くらい持つだろうか。
バリコンの同調範囲は；500 kHz〜1500 kHz の範囲で発振させると、
　
図の左端が 500 kHz、右端が 1500 kHz である。いずれも下のトレースは発振器の出力である。発振器をコイルに接続し、ループアンテナでピックアップした、ループアンテナの二次コイル（L2）の電圧が上のトレースである。左はバリコンを左一杯に回したときでピークは 690 kHz、右はバリコンを右一杯に回したときでピークは 1150 kHz であった。従って690 kHz~1150 kHz である。
こんなもんでしょ。
1000 kHz で発振させて各部位の電圧を測定してみた。下図はいずれも下のトレース（1 mV/div）がループアンテナの二次コイルに発生した電圧で、発振器の出力と、発振器に接続したコイルとループアンテナの距離を調節して p-p 2 mV になるようにして測定した。
下左が回路図のQ2のコレクタの電圧で50 mV/div なので約５０倍に増幅されていた。発振気味で線が太い。しかしこの高頻度の発振は、下右のQ３のコレクタの電圧で見ればわかるように減衰してしまう。下右は同じく 50 mV/div での記録である。時間軸はいずれも 1 μs/div である。
　　
下図は、上のトレースが最終的な出力で、上下のトレースとも 1 mV/div の記録である。

２倍くらいにしか増幅されていないじゃん？と思わないでほしい。ラジオのアンテナのインピーダンスが低いのでQ3 はインピーダンスを合わせるために設けているのだ。これでいいのだ。この図は実際にカーラジオのアンテナに接続した状態なのだ。
もし５０倍になっているQ2 のコレクタをそのまま出力にすると、アンテナ入力のインピーダンスが低すぎて５０倍にはならない。
カーラジオでなく、コンポとか携帯のラジオだったら、このブースターの出力を数回のループにして、そのループの中に携帯ラジオを置くとか、コンポの場合AMループアンテナがあるからそのアンテナにループを重ねるように置けばいいのだ。ただし１５V程度の電源が別途必要になる。
カーラジオ用の電源と、このループアンテナの電源回路だ。

電源はパソコン用の中古AC アダプタ 15 v を流用した。スイッチングレギュレータなのでどうしても電源には発振のノイズが混入する。コイルでπフィルタを通したが、気休めかもしれない。LM723 を使って充電器とした。バッテリーは12 Vの鉛蓄電池で、最終充電電圧は13.68 V にするのがいいらしいが、無負荷での電池への出力電圧はVR2 を調節しても最大12.60 V にしかならななかった。バッテリーが4Ah なので最大充電電流は、バッテリーの代わりに50Ω位の抵抗を負荷とし、R15の5Ωの電圧降下を測定して、VR1を調節して、400 mA とした。トリクル充電になるはず。鉛蓄電池は 100% 充電で12.60 Vのようだから、100% 充電にはならないかもしれないが、かまわない。バッテリーは停電が数分とかだったらこんな大きな物はいらない。８V位あればラジオのメモリーは保持されているようだ。
AC 100 V 部分のスイッチは不要だが、つけておいた、これをきっちゃうとバッテリーがあがっちゃう。だから、あえて赤色LEDはかませる抵抗を5kΩ と大きめにして暗く点灯している状態にした。カーラジオのACCとは車にとってアクセサリーの意味で、でこれに電圧が加わるとラジオが使えるようになる。こっちの方のLEDは青とした。直列にかませる抵抗をこちらも 1 kΩ としたが、こっちのほうが効率がいいので、かなり明るく点灯する。バッテリーに常時接続する必要がある。バッテリーがないと、カーラジオのメモリーが吹っ飛んじゃって選曲を再設定する必要がでてくる。
最初、ACCをONにしたとき、ラジオの電源（+B）をバッテリーから取るようにしたら、バッテリーがへたっているとき電圧を維持できないことがわかったので、ONにしたときラジオの+B電源はバッテリーの+Bではなく、電源アダプタから供給するようにした。最大充電電流を 400 mA としたからj負荷がバッテリーとラジオだと足りないようだ。バッテリーが電流を食うとラジオに供給できなくなっちゃうのだ。ACCがOFFのときはバッテリーから供給することになる。なおかつバッテリーには充電していることになる。測定したらACCがOFFのときラジオの+Bにバッテリーから流れる電流が6mAもある。贅沢だな。

これで、室内でカーラジオを聞くことができるわけだ。NHK第一 594 kHz から茨城放送 1450 kHz （土浦）まで聞く事ができる。ニッポン放送 1242 kHz がきびしい。これは放送局のアンテナが木更津にあるからか。方向が真南に近い。TBS は戸田に文化放送は川口にあるようで、自宅からはどちらも南西にある。NHKは久喜市にあってほぼ真西で方向が違うが出力が大きいし、波長が長いので問題ないのだろう。
しかし、平日朝９時になると、どこか近所でなんかの大型の機械の電源を入れるようで、こいつがノイズをだす。これは防ぎ用がない。もっとブースターのゲインをあげても対して効果がないのでは？アンテナの向きで調節するしかないのではと思っている。
壁にTV／FMアンテナ端子がある。単純に、回路図のようにコンデンサを介してブースター出力に接続すると問題がでてくる。FMのほうは分配器を間に入れる必要がある。そうしないとインピーダンスが合わなくなりAMが聞こえない、FMも聞こえないということになる。だから、回路図のように単純にコンデンサで接続するの電源の直流が流れないようにしているだけで、このままではまずいが、分配器／混合器のコイルやコンデンサの値が、いまのところわからないのでこのままだ。
問題がもう一つでてきた。壁の共聴アンテナのアースとこのラジオのアースを接続するとノイズが増えるのだ。これはあきらめた。増えるノイズがたいしたことがないからだ。