アナログ UHF TV チューナーの用途は 101 通りではありません

今日の若いエレクトロニクスハッカーは、想像力を刺激する有能なデバイスが豊富にあり、それらに安価ですぐにアクセスできる時代に育ったことに非常に幸運です。ハンバーガーの食事よりも安い価格で、Raspberry Pi Zero などの Linux コンピューティングプラットフォームを確保できます。また、センサーや周辺機器の膨大な選択肢が、郵便封筒 1 枚で一晩で手に入るだけです。

数十年前の 1980 年代に遡ると、電子機器に関心のある若者にとっては状況が少し異なっていました。第一世代の 8 ビットマイクロコンピュータはありましたが、高価だったので、裕福な親がトップエンドモデルを買ってくれる準備ができていない限り、インターフェイスに接続するのは難しいかもしれません。他の電子部品ははるかに高価で、通信販売では商品が届くまでに数週間かかる場合がありました。

一部の人にとって、これは問題ではありませんでした。私たちは他の部品源を探し回っただけですが、最も便利だったのは、電子リサイクルが行われる前の当時、ほぼすべてのゴミ箱で見つかった廃ブラウン管テレビでした。 1970 年代の民生用ディスクリートコンポーネントでそれを作ることができたとしたら、私たちはおそらく、適切なコンポーネントの値を探すために大量の大きな PCB を慎重に調べてそうしたでしょう。良いトレーニングをすると、抵抗器のカラーコードを視覚的に理解できるようになります。

若いアマチュア無線家だった私の個人的な魅力は、これらのセットに含まれているアナログチューナーでした。これは、アンテナからの信号を、セットが復調して表示できるように 36MHz の中間周波数に変換する RF フロントエンドでした。これらのチューナーは、通常、いくつかのトランジスタ、RF アンプ、発振器とダイオードミキサー、またはミキサーと発振器を組み合わせたものだけを備えた非常に単純なデバイスでした。

私が育った英国では、それらはすべて UHF TV 帯域 (約 470 ～ 860 MHz) 用で、可変コンデンサと空洞共振器で機械的に調整するか、PCB 上のバリキャップダイオードとストリップライン共振器で電子的に調整していました。それらはセット内の個別のモジュールであり、通常はトランプのパックほどの大きさの上映缶に入っていました。これらのスタンドアロン型の性質は、セットから取り外せば、改造や他の UHF 用途への再利用の可能性が大きく、UHF 構造のコツを学ぶためのアクセス可能な方法を提供することを意味しました。

したがって、この記事は、ある意味、1987 年に『ハッカデイ』が存在していたらシリーズとして書いていたかもしれないものの、あるいは実験的な電子的思索を受け入れるのに十分だまされる出版社を見つけることができたならば、薄いペーパーバック本として書いていたかもしれないものの凝縮版です。証明されていない十代。これは、レトロテクタキュラーシリーズにはあまり当てはまらない、過去のテクノロジーへのオマージュだと考えてください。興味がその方向にあり、古いテレビが数台ある場合は、そこからインスピレーションを得ることができるかもしれません。

TV チューナーのフロントエンドは、アナログ時代のどの 10 年に製造されたとしても、このモデルに忠実に従いました。1950 年代と 1960 年代初頭の例では、2 つの三極管が搭載されていましたが、1970 年代までにはバイポーラトランジスタが登場し、さらに最近では、バイポーラトランジスタが登場したでしょう。 MOSFETやGaAsFETさえありました。ごく最近の局部発振器は周波数シンセサイザーでしたが、私たちが議論している時代では、単純な自動周波数制御回路によって制御される自走発振器でした。

ワークショップの片隅で忘れられかけていた電子ジャンクを漁っていたところ、当時の典型的な日本製 UHF チューナーを搭載した 1970 年代後半の一般的な 12 インチポータブルを見つけました。ドライバーで少し作業するとカバーが外れ、左側に内部が見えます。

チューナーは、上部に一連のリンクされた可変コンデンサーを備えた一連の結合空洞共振器の形式をとります。下部の左側にはアンテナ入力があり、右側には同調機構のギアがあります。 RF アンプのトランジスタは 2 つの右端のキャビティの境界にあり、ミキサーとして使用されるゲルマニウムダイオードは緑色のラッカーで覆われており、左側の 2 つのキャビティを結合しています。 IFは中央のキャビティの底から出ており、一番左のキャビティにはオシレーターが入っています。回路を変更するための十分なスペースがあり、UHF ハッカーの遊び場に変えられることがすぐにわかります。

このタイプのチューナーの回路図はそれほど変わりません。米国特許 3643168 では、上記のようなダイオードミキサーを使用するバリキャップ調整の例を見つけましたが、発振器トランジスタを複合ミキサーとして使用するチューナーも見られる場合があります。

この回路やその他の同様の回路で最も驚くべき点は、その単純さです。これらのチューナーのパフォーマンスは、賢い回路によるものではなく、キャビティフィルターの高度に選択的な設計によるものです。これは、入力キャビティがあり、ミキサーがアンプ出力とキャビティを共有しているという点で上の写真とは少し異なりますが、それと空隙コンデンサではなくバリキャップダイオードを使用していること以外は非常に似ています。

もしあなたが 80 年代のティーンエイジャーで、これらのものを常に持っていたなら、実験の余地は十分にありました。最も単純なハックは、ミキサーダイオードを取り外し、RF アンプにのみ電力を供給し、UHF サイズのカップリングループを IF コネクタにはんだ付けして UHF RF 出力にすることで、超選択アンテナアンプに変えることでした。それをアンテナのリード線に差し込み、慎重に調整すると、突然、画像に雪が表示されていないどこかのローカルニュースを見ているようになります。 80年代には、興奮を手に入れられるところへ持って行かなければなりませんでした。

若いアマチュア無線家にとってより興味深かったのは、発振器の空洞でした。慎重に取り付けられた結合ループは、小型の送信機を作るのに十分な数ミリワットの RF を引き出すことができます。バッファを介してビデオ信号を発振器のトランジスタに注入すると、UHF 帯域全体をカバーする合理的なビデオ送信機が作成されました。これは間違いなく違法ですが、幸いなことに当局が若い実験者を非難するほど強力ではありませんでした。

慎重にはんだ付けを行うことで、各キャビティ内のストリップラインを、スペースに合わせて折り畳まれた長いストリップラインと交換し、すべてのキャビティを下にドラッグして 430MHz (70cm) アマチュアバンドで動作させることができました。その後、同じキャビティ内で RF アンプを調整および変調された PA に置き換えることにより、70cm ATV 受信機、または 70cm ATV 用のより便利な送信機を作成することが可能になりました。ただし、急いで付け加えておきますが、この方法で作成した私の送信機はどれも、ワークショップやラジオクラブの会合の範囲外で現実世界との接触を達成したことはありません。

私の TV チューナーハッキングの抵抗力の一部は、完全にモジュール式の小信号セクションを備えたセットのおかげで実現しました。 2 つのスクリーン付き缶の 1 つはバリキャップ TV チューナーで、もう 1 つは約 2 倍の大きさで完全な IF ストリップと復調器でした。ほんの少しの配線だけで、ビデオとサウンド出力を備えた完全なテレビ受信機になる可能性がありますが、私はそれを使用しませんでした。バリキャップチューナーの同調電圧は 0 ～ 33 ボルトなので、0 ～ 33V のノコギリ波発生器とオシロスコープがあれば、シンプルだが機能するスペクトラムアナライザーができました。

悲しいことに、このスペクトラム・アナライザはコーヒー缶から回収したブリキ片を基にして作られており、何十年も生き残っていません。ダイオード乗算器に電力を供給する 2 つのトランジスタのマルチバイブレータを介して 12V 電源から 33V を生成していたことを覚えていますが、ノコギリ波発生器は特に厄介なサイリスタ緩和発振器でした。 IF ストリップを少し調整して帯域幅を狭めると、スコープ上で UHF TV 帯域の良好な画像が得られ、ローカル TV チャンネルの 4 つすべてと、さらに離れたところからの小さいスペクトルを確認できました。正直なところ、テストキットにスペクトラムアナライザが入っていたことを除けば、まったく役に立たなかったのですが、まあ！イギリスでスペクトラムアナライザーを作ったと言える子供は私だけでした。

上の写真用のチューナーを見つけるのは大変な仕事でした。最近では電子ジャンクの背景ノイズからチューナーはすっかり消え去っています。私が見つけたポータブルテレビには、当時ビデオモニターとして改造したものがあり、それがおそらく私がそれに固執した理由です。これらは遠い昔の技術かもしれませんが、私は今でもこれらのチューナーに強い関心を持っています。なぜなら、私はこれらのチューナーを通じて UHF 構造の複雑さを回避する方法を学んだからです。 RF デザインはある種の黒魔術であると言われるのをよく聞きますが、もしそうなら、それは経験によってのみ理解できるものだと私は答えます。おそらく私は、あらゆるゴミ箱でその経験を積む手段を与えられたのが幸運だったのでしょう。