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2019年1月 5日 (土)

LTSpiceでゲルマラジオをシミュレーション ただいま勉強中(1)

新年あけましておめでとうございます。
本年もどうぞよろしくお願いします。

さて、正月休みに時間があったので、久しぶりにLTSpiceを触ってみました。
殆ど忘れかけてて唖然としたところです

難しいことが出来るハズもなく、再びFM放送受信用のゲルマラジオかとも思いましたが
先ずは基本的なゲルマラジオの動きを確認してみようと考えました。

先ずは回路図。
「ゲルマラジオ制作徹底ガイド」を参考に下記の構成としました。
Photo

特徴としては、少しでも大きい出力を期待して倍電圧検波にしてみたこと。
あと、アンテナ入力に抵抗(R2 50Ω)を入れました。
LTSpiceでは、インダクタ(コイル)の内部抵抗が0だとエラーとなるからですが、
省略値だと1ミリΩとなります。で、これだとどうも意図したような動きにならず、
関連書籍の例をマネしました。
ネットで調べたら、100pF前後のコンデンサを使われている方もおられました。
(理屈は全くわかりません)

それはさておき、この回路の周波数特性を見ました。
Photo_2

回路図の1次コイル、2次コイルの電圧です。
インダクターの容量比から、10倍の昇圧を期待したいところですが、グラフより、
2次側で約10倍に昇圧されていることが確認できました。

ここからは考えとして正しいのかどうか全く分かりませんが、この回路では
同調回路のコイルのインダクタンス、バリコンの値を、330uH、100pFとしました。
従って、この同調回路の共振周波数はエクセルだと

=1/(2*3.14*POWER(C2*10^-12*C3*10^-6,0.5))

で計算できるハズで、周波数=876,563Hz となります。
グラフでは分かりにくいですが、ピーク値の周波数は874KHzでした。
なので、ここはまあ理論値を搬送波の周波数にして共振周波数の同調を
期待することにしました。

そしてシミュレーション結果です。
Photo_3

緑色が元となる低周波信号です。
赤が電波信号です。振幅は+5mV~-5mVの10mV幅です。
で、一番上のピンクが復調された信号です。
約24mVの出力が得られました。
かなりの歪みがあるような復調結果ですが、色々とC1とR1の値を変えたところ
こんなところが限界でした。

ただ、この出力であれば、セラミックイヤホンを消音量でならせると思います。

次に入力信号の強さでどの程度出力が変わるかシミュレーションしました。
Photo_4

グラフは、下から搬送波の振幅(+値)を5mV 10mV 15mV 20mVとした時の
結果を示しています。
実際にアンテナで受信した時に、振幅幅が40mVの放送電波なんて存在するか
どうか、私には全く分かりませんが、約230mVの出力が得られており、マッチング
トランスを付ければ効率の良いスピーカーが鳴るのではないかと思いました。

一般的にAM放送を受信した時にアンテナから得られる電圧ってどれくらいなのか
ご存知の方、教えて頂ければ嬉しいです。

さて、最後にもう一つ確認しました。
Photo_5

これは、出力側のコンデンサ(C1)を外して、検波直後の信号の様子を見ました。
プラスマイナスのバランスが崩れて、プラス側の信号が強いことが分かります。
何かの書物にこの状態であれば、イヤホンを付ければ音が聞けるそうです。
実際にはイヤホンにはコンデンサーの特性があって、それが働くらしいのです。

それともう一つやってみて分かったこと。
この回路、同調性能は全くダメです。相当にバリコンの値を変えないと、
出力差が出ないので、近い周波数の放送が混信してしまうということだと
思います。

といった感じで、ほぼ半日楽しむことができました。

確かに小学生の頃、こんなラジオを作ってました。
実際に作らなくても机上で十分堪能できるのがLTSpiceの良いところですね。

ではまた、



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