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JJY受信機がとりあえず完成

◆まえがき
このところ取り組んでいたダイレクトコンバージョン方式のJJY受信機が完成しました。
完成と言っても、ブレッドボードで動いているだけでまだまだ改良したいところが多いのですが、とりあえずJJYの受信は出来ているので現状を公開します。

◆回路図(クリックで別窓に拡大)
JJY受信機回路図
JJYの40kHzの信号を、U1,U2で高周波増幅。トランス式のDBMで局発の40.5kHzと混合して0.5kHzと80.5kHzの出力を作成。U31の2次のLPFで0.5kHzの成分だけ残し、U32で増幅して小さなスピーカーを鳴らしています。

◆回路図のポイント
先にお断りしておくと、この回路はやや不安定で電気的なショックが引き金となって発振する場合があります。後述するようにブレッドボードで作っているので、40kHzとは言え増幅度の高い回路を安定に動かすのは難しいです。

U2でインダクティブな負荷であるT21を直接駆動しているのは安定性の点で問題がありそうです。実験でT21に抵抗をパラに入れたりしてみましたがあまり効果は感じられませんでした。ちゃんとやるならLTspiceで安定性の解析をやった方が良さそうです。

局発に使う40.5kHzの水晶は、時計用の音叉型水晶を改造して作った物です

ダブルバランスドミキサ(DBM)のトランス (T21, T22) はコモンモードチョークコイルを改造して作った物です。

U12はR12を通してU11の入力にバイアス電圧を与えています。このゲートの入力ピン(U12 pin3)の電圧は中間電位になるので本来は好ましくない使い方ですが無理を承知でやっています。このアイディアはこちら様のページから頂きました

U31のカットオフ1kHzの2次のアクティブLPFでも余分な高周波数成分を除去しきれませんでした。そこで、後段にR35とC34で構成するLPFを追加しています。なお、U31は10倍のアンプを兼ねています。

DBMの入力電圧に対するLPFの出力電圧の比を実測すると1.5倍(+3.5dB)でした。U31のアンプの増幅率は10倍(20dB)あるので、DBMの変換感度は-16.5dBということになってあまり良くない値だと思います。

局発の出力は最初はU13の出力から取っていたのですが、再度波形を整形して矩形波に近い波形の方が僅かに感度が上がったのでU14の出力から取っています。なお、SNの点では不利になっているかも知れません。

◆外観
・全体の外観
JJY受信機

・回路部拡大
回路部拡大
上段が局発とDBM。下段がRFアンプとAFアンプです。

バーアンテナはたぶん電波時計を分解した時に回収しておいたものです。

◆受信の様子
この動画にはSNの悪い40kHzのJJYの信号音が入っています。局発の正確な周波数は40.532kHzなのでJJYは532Hzの音として聞こえてきます。この動画でスピーカを拡大した後に、モールスでJJYを二回(トツーツーツー トツーツーツー ツートツーツー を2回)打つ音が聞こえます。これは毎15分と45分に送出されているJJYのコールサインです。

◆まとめ
この受信機の受信周波数はイメージを考慮すると40.5kHz±1kHzということになります。比較的広い周波数範囲を受信していることになるのでSN比の点では不利だと思います。ただ、この受信機で聴くJJYは532Hzの音で、更に1秒周期の繰り返し音になっています。人間の聴覚には強力な音響分析機能が付いているので、このような特徴のある音は聴き分けることが出来るのがこの受信機の強みです。

この受信機で聴くと、部屋の中はスイッチング電源やモーターのインバーターなどから発生する電磁ノイズで満ち溢れていることがよく判ります。電波時計はこのようなノイズの中からJJYの信号を抽出している訳で、その耳の良さはたいしたものだと思います。たぶんものすごく狭帯域にしてSNを稼いでいるのだと思います。
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素晴らしい!

こんにちは。
いつも、ラジオペンチさんのブログを拝見させて頂いています。

JJY受信は、長年の夢でした。
SDRドングルや、アマチュア無線機で受信を試みたのですが、全く受信出来ず。
昨年、もしやと思い、IC-705という、無線機に、自作のループアンテナをつけて、屋外で試してみたところ、ようやくおおたかどやま(40Hz)を受信する事が出来ました。感動でした。
SSBモードではNGでCWにしてようやくです。
持っている腕時計が、電波時計なんですが、こんな小さな時計で、しっかりと受信出来ている事に驚きです。

re:素晴らしい!

標準電波は電波のお父さんって感じなので、一度は聴いてみたいですよね。
ところで、良い無線機をお持ちなんですね。仕様を調べたら30kHzから受信出来るんですね、これは便利。

No title

JJYですか、懐かしいです

中学か高校位の時に聞いたのを覚えています
そんなに苦労せず聞いたと記憶してますが??
JJYじゃなかったのかもしれません

当時はベリカード(名前が違ったかな)を集めていましたので
夜中までよく聞いていました
もう、半世紀も前の事です

No title

すみません
今、音声を聞いてみましたが こんな音でしたでしょうか???
自分が聞いたのとはなんか、違うような気がします
もっと、鮮明に聞こえたと記憶してますが うーん
そうすると、自分が聞いたのは何だったのでしょう?
もう、調べようがありませんけどね(笑)

低レベル屋さん、今晩は

動画に収録しているJJYの音声は、当方の環境のSNが悪いのでかなり濁った音になっています。あと、40kHzのJJYに本来は音は無いのですが、こちらでビート音を発生させて可聴音にしています。

ちなみに大昔に聞かれたJJYは、短波の10MHzなどで送信されていたものではないでしょうか。
短波のJJYは電離層反射で届くので電波が強く、AM放送だったので音が良くて、1秒パルスのピッピッと言う音や、00秒には時報のような音、更に女性の声の合成音でxx時xx分です、などとはっきりと聞こえていたと思います。
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