手軽に40kHzを聴こう

手軽に４０ｋＨｚを聴こう
「ラジオを作ってみよう」係
1. はじめに
おおたかどや山標準電波送信所より長波標準電波（ＪＪＹ−４０ＫＨｚ）の運用が開始されて今年で５
年目になったということを聞いて、早速５年前に作った回路を見直して受信機を作ってみました。
周波数が低いのでコイルの巻数が多くなるなど、いろいろ問題はありましたが、なんとか受信することがで
きました。なるべく簡単に、あまり部品も使わず手軽に作れることを目指し増幅器も極力手を省きました。
電池も単三乾電池１個を目標にしましたが、聴こえた電波は蚊の鳴くような音。
ここでは、その受信機の製作方法を簡単に紹介します。
1.1 基本的な回路
抵抗Ｒ２
抵抗Ｒ１
抵抗Ｒ１
1.5∼3.0V
乾電池
抵抗Ｒ２
ループアンテナ
コンデンサＣ１
＋
イヤホン
トランジスタ
トランジスタ
−
コンデンサ C2,C3,C4
2. 主な材料
まず材料を用意します。(手元にあった材料を使用したので最適化されていません)
○ トランジスタ２ＳＣ１８１５ＢＬ
２個
○ 抵抗Ｒ１（２２ｋΩ）
２個
○ 抵抗Ｒ２（２ＭΩにするために１ＭΩを２個直列に）４個（１ＭΩならば）
○ コンデンサＣ１（０．１μＦ）
２個
○ コンデンサＣ２（２２００ＰＦ）
１個
○ コンデンサＣ３（４７０ＰＦ）
１個
○ コンデンサＣ４（４７ＰＦ）
１個
○ コンデンサＣ５（１００ＰＦ）
（あれば同調回路で追加）２個
○ クリスタルイヤホン
１個
○ 端子台（サトーパーツ ML-40S1EXF 5P）
１個
○ ポリウレタン線（０．４φ）
約７４ｍ
○ ペットボトル（６５φｘ１３０程度）
１個
○ 木材８ｘ１０ｘ２００（加工して使う）
１本
○ 木材（版画用）
１枚
○ 木ネジ（皿頭長さ１０ｍｍ）
５本
○ 木工用ボンド
少々
○ 電池ケース（単三乾電池用）
１個
端子台は特殊なので手に入らないかもしれませんね。
- 1 -
2.1 材料の説明
ここで使用している材料（トランジスタ、抵抗、コンデンサ、端子台）について説明をします。
2.1.1
トランジスタ(2SC1815BL)
この図はトランジスタの足か
ら上を見上げたものです。
平な面
コレクタ C
ベース B
C1815
エミッタＥ
ベースＢ
ベースＢ
エミッタ E
コレクタＣ
エミッタＥ
コレクタＣ
回路図ではトランジスタをこのように描きます。エミッ
タの矢印の向きは電流の流れる向きを示しています。
トランジスタの足
トランジスタには足が３本あり図のような形をしています。
なおそれぞれの足にはベース（B）
、コレクタ（C）、エミッタ（E）という名前が付いています。
2.1.2 抵抗
R1(22KΩ),R2(2MΩですが 1MΩを２個直列に)
抵抗は図のような形をしています。なお抵抗には色の帯がついています。
色の帯は数字を表していますが詳しくは資料を参照してください。
黄色４
２２ｋΩの抵抗
1ＭΩの抵抗
赤色２
単位はΩ
黒色０
黒色０
黒色０
赤色２
茶色 ±１％
茶色 ±１％
赤色２
赤色 1
２２０ｘ１０2 Ω
1００ｘ１０４ Ω
1００ｘ１００００＝1ＭΩ ±１％
2.1.3 コンデンサ
２２０ｘ１００＝２２ｋΩ ±１％
C1(0.1μF),C2(2200PF),C3(470PF),C4(47PF)
コンデンサは図のような形をしています。
単位はｐＦ
C1 0.1μＦのコンデンサ（青色をしています。
）
単位はｐＦ
C2 2200PＦのコンデンサ（青色をしています。
）
それに続く零の数
4
それに続く零の数
2
有効数字の１桁目
0
有効数字の１桁目
2
有効数字の２桁目
1
有効数字の２桁目
2
104
１０００００ｐＦ＝０.１μＦ
２２００ｐＦ＝２２００ＰＦ
- 2 -
222
単位はｐＦ
C3 470PＦのコンデンサ（青色をしています。
）
それに続く零の数
1
有効数字の１桁目
7
有効数字の２桁目
4
単位はｐＦ
C4 47PＦのコンデンサ（青色をしています。
）
471
４７０ｐＦ＝４７０ＰＦ
有効数字の１桁目
7
有効数字の２桁目
4
47
４７ｐＦ＝４７ＰＦ
2.1.4 端子台（サトーパーツ ML-40S1EXF-5P）
端子台は図のような形をしています。この端子台にトランジスタや抵抗、コンデンサ、ＬＥＤを取り付けま
す。
ここに部品を
取り付ける。
3. 製作
3.1 組み立てる
まずループアンテナ（コイル）を作ります。
3.1.1
コイルを作る
ペットボトル（直径６５ｍｍ、長さは１３０ｍｍ程度）を用意します。２５０∼３００ｃｃ程度の小型
のものがベストですが、５００ｃｃのものでもかまいません。
コイルは全体で３６０回巻きます。一度に３６０回巻いてもよいのですが、図のように分割して巻いた方が
巻きやすいと思います。なおポリウレタン
線の巻き始めと終わりは図のようにテープで
１２３４５６
止めます。
ポリウレ
タン線
コイルのインダクタンスは
∼５.４ｍＨです。
テープ
で張る。
６０回巻く、それを
６回繰り返す。
全体で３６０回
- 3 -
3.1.2
同調回路を作る
１
２
３
４
同調回路を作るにはコイルとコンデンサ
を組み合わせて作ります。
５６
周波数をｆとすると
ｆ＝１／２π√LC から
222(2200PF)１本
471(470PF)１本
47(47PF) １本を並
列接続にする。
222
471
ｆ＝４０ｘ１０＾３Ｈｚ
π＝３．１４１５
ＬＣ＝１５．８４７５ｘ１０＾−１２
Ｌ＝５．４ｘ１０＾−３Ｈのとき
Ｃ＝２．９３５ｘ１０＾−９Ｆ
47
Ｃ＝２９３５ＰＦ
実際に使っている C の値は図にあるように
２２００＋４７０＋４７＝２７１７ＰＦです。
このＣ＝２７１７ＰＦとＬ＝５．４ｍＨを使って周波数を求めるとｆ＝４１．６ｋＨｚになります。
２ｋＨｚほど高い周波数に同調していることになります。同調させるには２９３５ＰＦ（２２００＋４７０
＋１００＋１００＋４７＝２９１７）が必要ですが、多少ずれていても聴こえました。
3.1.3
端子台に部品を取付ける
コイルが終わったら端子台に部品を取り付けます。
3.1.3.1 トランジスタを取付ける
トランジスタ
平らな面は向こうを
向いています。
もう一つのトランジスタ
平らな面は手前です。
トランジスタ２個を図のように取付
けます。なお２個のトランジスタは向き
が違っているので気を付けましょう。
端子台のネジはプラスのドライバでゆる
めることが出来ます。
3.1.3.2
コンデンサ C1(0.1μF）（青色）を取付ける
コンデンサ C1(0.1)（青色）
コンデンサＣ１（０.1）を２個
104
104
3.1.3.3
抵抗 R1(22kΩ)を取付ける
- 4 -
図のように取付けます。
抵抗Ｒ１（２２ｋΩ）を２個
図のように取付ける。
抵抗 R1(22kΩ)
104
104
3.1.3.4
抵抗 R2(2MΩ)を取付ける
抵抗Ｒ２（２ＭΩ）を２個図のように取付ける。
抵抗Ｒ２の２ＭΩは手元にあった１ＭΩの抵抗を２個
直列にして使いました。手に入りやすい２．２ＭΩでも
結構です。
抵抗 R1(22kΩ)
104
104
抵抗 R2(2MΩ)
3.1.3.5
クリスタルイヤホンを取り付ける
図に示すようにクリスタルイヤホンのケーブル
を接続します。
抵抗 R1(22kΩ)
なおイヤホンのケーブルの先の絶縁物は取り除
いておくことを忘れずに。
104
104
被覆を取り除く
クリスタルイヤ
ホンのケーブル
- 5 -
3.1.3.6
電池ケースを取り付ける
乾電池の＋側の
ケーブルを巻き
つける
電池ケース（単三用）を使って電
源は供給しましょう。
電池を入れるのは組み立てが完
成してからです。
抵抗 R1(22kΩ)
104
104
−
単三乾電池
端子台まわりの回路はこれで終
わりです。
次にコイルを接続します。
＋
被覆を取り除く
3.1.4
組立て
端子台
にコイル
を取り付
けます。
２２２＝２２００PF １本
４７１＝４７０PF
１本
４７＝４７PF
１本
を一緒にする。
222
471
コンデンサの足
３本とコイルの
線１本を一緒に
巻きつける
コンデンサの足３本とコイル
の線１本と、−側の線１本を
一緒に巻きつける。
47
−側の線
104
104
−
単三乾電池
巻きつける
- 6 -
＋
全体を版画用の板に木ネジなどを使って取付けると見栄えのよいものが出来ます。
3.1.5
完成
６０回巻を６回
計３６０回まく
コイルはそのままでは転がって安定しないので、例え
ば図のような支え棒を使って支えると良いでしょう。
完成したら早速単三乾電池を入れて聴いてみます。
ペット
ボトル
コイル
木工用ボンド
で接着する。
版画用板
4.
調整
さて完成した４０ｋＨｚの受信機の調整ですが、一般のラジオの受信機は周波数を調整するためのダイ
ヤルが付いています。しかしこの４０ｋＨｚの受信機には周波数を調整するためのダイヤルはありません。
つまり４０ｋＨｚ専用の受信機で、それ以外の周波数を受信することは出来ません。
「3.1.2 同調回路を作る」で計算によってコンデンサＣの値を求めました。したがってこの値のコンデンサ
Ｃを接続すれば４０ｋＨｚを受信できるはずです。でも図にあるように実際に取付けたコンデンサは２００
ＰＦも小さい値のものでした。これは手元にあったコンデンサを使ったからです。計算によると実際に放送
されている電波の周波数の２ｋＨｚも高い周波数を受信していることになります。しかし心配無用です。こ
の受信機は手軽に作れることを目標としたので、それほど性能の良い受信機ではありません。多少周波数が
ずれていても聴こえます。
さて実際に放送されている標準電波ですが、ホームページ（http://jjy.nict.go.jp）から「標準電波の
出し方について」のページに入って、ページの左側の「長波ＪＪＹ送信方法」のページに入ると標準電波の
詳しい情報が記載されています。
この情報によるとタイムコード情報が送信されていることが分かります。
送信されるタイムコード情報はパルスであることと、変調がなされていないため、受信機で受信しても可聴
音として聴けないことがわかります。
一般のラジオ放送では送信される電波に音声で変調がなされており、それを検波して音声として聴くことが
できるのですが、この標準放送では変調されていないため、電波が出ているか、出ていないかを聴くことに
なります。
実際に、この受信機で受信した標準電波はまるでノイズがＯＮ、ＯＦＦされているかのように聞こえます。
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それもあまりも小さな音で（まるで蚊の鳴く（羽ばたき音）ようなと表現できるような音です）。
この受信機で４０ｋＨｚの世界をちょっと覗いてみたのですが、なんとすざましい音に包まれた世界なので
しょうか。
ほとんどの家庭にはテレビがあると思います。このテレビからも強烈なノイズが出ていることがわかります。
ありとあらゆる電化製品からノイズが出ていることが実感できるのではないでしょうか。
そういう世界で標準電波を聴くには屋外に出ましょう。それでも多くのノイズが飛び回っていることが実
感できるでしょう。
耳をすまして聴いてみましょう。かすかなノイズのＯＮ、ＯＦＦを・・
4.1 注意する点
この受信機を、測定器もない一般の家庭で作る場合の注意する点として
4.1.1
コイル
ここで紹介しているコイルは、直径６５ｍｍ程度のペットボトルにポリウレタン線を３６０回ほど巻きま
した。あまりに沢山巻くので、つい巻いた数を忘れたり間違えたりします。そこで忘れ対策として、ここ
で紹介しているように分割巻とすれば間違えることも少なくなります。
ただ私の経験からこの数でも間違えることがあります。
ペットボトルの直径がもっと大きくなったら巻き数はどうればよいのでしょうか。
円形コイル（ソレノイドコイル）のインダクタンスＬは次の式で表すことができます。
Ｌ＝ＫμＮ＾２Ｓ／ｄ
（K：長岡係数，µ：透磁率，N：コイルの巻数，S：コイルの断面積，d：コイルの軸方向の長さ． K
はコイルの直径とコイルの長さで決まる）
なおＮ＾２はＮの２乗をあらわしています。
これからインダクタンスＬは、コイルの巻数が一定ならばコイルの断面積に比例します。
つまりペットボトルの直径が大きくなったらインダクタンスＬは大きくなります。
したがってもしここで紹介している直径のペットボトルが手に入らなくて、もっと直径の大きなペットボ
トルの場合には、インダクタンスＬを一定にするには、コイルの巻数を減らすことになります。
インターネットが使える人は検索ソフト例えば「http://www.google.co.jp/」などを使って、
「コイルの
インダクタンス」で日本語のページを検索してみましょう。
すると「コイルのインダクタンスの計算」などが見つかりますので、そこで自分の作りたいコイルの寸法を
入れると、自動的に計算してくれます。私もここでチェックしてみましたが、ほぼ実測値に近い値が得られ
ました。参考にしてください。
4.1.2
コンデンサ
計算によって求めたコンデンサＣの値は、市販品のコンデンサの中から幾つかを並列接続して作ること
になります。それぞれのコンデンサも誤差があるためぴったりの値を得ることは出来ませんから、多少の
誤差は目をつむることになります。この受信機では２００ＰＦ以上の誤差がありますが、イヤホンで聴く限
りそのずれは感じられませんでした。
4.1.3
その他
手軽に受信できることを目指して作った受信機ですが、あまりにノイズが大きい世界のために、せっか
く受信できていても聴こえないかもしれません。
私の住んでいる場所はおおたかどや山標準電波送信所から凡そ１４３ｋｍ離れた茨城県にあります。ま
わりは開けた関東平野で近くに筑波山が望めます。
（送信所からの距離はインターネットで緯度、経度を入れ
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ると自動的に計算してくれます。便利な世の中になりました。）農村地帯なのでノイズも少ないのですが、都
市部は人工ノイズに悩まされるかもしれません。
ほんとうに「蚊の鳴くような・・」小さな音なのです。
耳をすまして聴きましょう。
ノイズが少ない屋外では、電池の数を２個（直列接続）すると音も大きくなり聴きやすくなるかもしれませ
ん。ただし同時にノイズも大きくなってしまいます。
なおこの受信機は方向性があり、コイルの軸方向を北から右回りに８０度ほどの方向にします。ただしこれ
は私の住んでいる場所での話しでした。
次に受信機の写真を取りましたのでこれを紹介して終わりにしたいと思います。
全体図
平らな板は版画用の板です。
コイルの拡大図
あまりきれいに巻いてありませんが、こ
れでも一応はコイルになります。
６０回づつ分割巻にしてあります。
∼５．４ｍＨでした。紹介したホームペ
ージの計算式からは５．５８ｍＨとなり
ました。
端子台まわりの拡大
端子台の部品の配置の様子ですが、半田
付けをせずに、手でひねったりして接続
している様子がわかると思います。
結構いい加減に作ってあります。
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