ちょっとTea Time!? FMレシーバが面白そう！　2023.6.19

すこし前に秋月電子の新商品のページにでていて気になったICありました。
それはディジタルAM/FMレシーバです。

AMって、今となってはほとんど聞きません。聞くとすれば、車内での交通情報くらいかな？
しかし、FMにいったっては車内でのBGMになっています。いつも聞くのはFM802（関西ローカル？）
です。

家でもFMを聞こう思えばネットラジオで聞くことができますが、そのためにはPCが必要です。
普段はPCが繋がっていないオーディオシステムでも、直ぐにFMが聞けるようにしておけば便利そうです。

そこで、一度どんなものかを調べてみたくなって、１個購入してみることに。

これがとても気になります。

SDRって？
しかし、なんでこんなチップだけでFMやAMが受信できるのだろう？
で、説明をみるとSDR方式というものを採用しているようです。SDRって何か知りませんでしたが、
調べてみると、ほとんどソフトウエアで変調をやっているようです。
易しく説明している資料が日本アマチュア無線機器工業会からでていました。

接続は超簡単！
で、肝心のICの使用方法ですが、超簡単なようです。
単にマイコンに接続してI2Cでデータを送るだけのようです。
それ以外は、水晶が１個必要なだけです。


接続は超簡単です。すべてソフトウエアだけでやっているので、
これだけ少ない部品で済むのですね。

動かしてみましょう！

ブレッドボードで動かそうかと思いましたが、簡単な回路だしあとあとソフトも弄りたいだろうから、最初から蛇の目基板に組むことにしました。
情報の表示は秋月のＯＬＥＤをつかいました。SSD1306がドライバーです。


組んだ回路はこんな感じです。　一応、FMとAMを切り替えるためのスイッチも取りつけておきました。周波数チューニングはエンコーダで行います。
出力のカップリングコンデンサはヘッドホンを接続することを考えて大き目の容量にしています。


こんな感じで出来上がりました。

ソフトを入れてみましょう！

ソフトは簡単です。FMで鳴らす場合は基本的にはほとんどデフォルトでいいようです。
ポイントはMUTEを解除して、あとは周波数を設定するだけです。今回はボリュームも弄れるようにしました。
受信状態としてRSSI（電波強度）とチャンネルS/Nも表示できるようにしておきました。
ところでチャンネルSNRってなんだろう？

テスト時のバイナリー(PIC18F25Q10用）です。FMのみです。まだバグあるかな？

まずは基板単体で

アンテナをとりつけずに動かすと、RSSIは-100dBmです。これじゃあ動かないでしょうね〜。
オシロで出力をみても、かなり高い周波数がでているのでホワイトノイズでしょう。

RSSIは最低値です。これじゃあ受信できません。


音声出力もホワイトノイズの様子です。

とりあえずアンテナ？
ミニコンに付属していたアンテナがあったので、これを取りつけてみました。このアンテナってFM用かな？
それともAM用かな？まあ、なんでもいいのでとりつけましょう。
で、このアンテナをとりつけるといきなりクリアーな音がでてきました。
ただ、アンテナの置き方とかで、ノイズがでたりします。
また、アンテナを触ったりするとノイズが減ったりするようです。
いづれにしても、簡易なアンテナだと置き方に敏感ですから、ちょっと使いにくいでしょう。
それでも、この程度のアンテナでも十分につかえそうな感じもあります。


とりあえずアンテナと思われるものをとりつけました。


RSSI値がだいぶ改善しました。


ここからはヘッドホンで音を確認してみましょう。

ちゃんとしたアンテナに繋ぎましょう！

折角なので、アンテナ出力がでているところに持ち込んで鳴らしてみることにしました。
電源も一緒に動かすのは面倒なので、適当なバッテリーに繋いでうごかしています。
で、このアンテナ端子に差し込むと、ホワイトノイズが一気になくなって、かなりクリアな
音が出ることが確認できました。あたりまえですが、アンテナは重要ですね。

部屋のアンテナ端子に接続です。


受信強度（RSSI）がかなり高くなりました。またCH　SNRもいいようです。

まとめ

KT0913をつかったFM受信機を動かしてみました。
しかし、こんなICチップ１個でできるとは、便利ですね〜。
今まで知らなかったのは勉強不足でした。

これからどうしよう？

せっかくなので、箱にいれることを考えてちゃんとしたものを作るかな？
でも、箱にいれるほどの部品規模でもないのですよね〜。
I2Cで動かしている既存の基板の片隅にもで放り込んでやるのが
いいかも。RenewSRC4137やRenewDAI9211にはアナログ入力ｊもあるので、
こららの空きスペースに取り付けたりしてもいいかもです。ちょっとソフトの改造
が必要ですが、大したものではないでしょう。

その前に、ＡＭも受信できるか試してみたくなりました。

へえ〜、そうなんだ！　2023.6.21

FMの放送局の周波数って、だいたい76MHzから95MHzくらいで、0.1MHz毎にあるります。
そのためエンコーダで0.1MHzおきに調整できるようにしても190ステップくらいですみます。
24ステップのエンコーダでも８回転くらいで、すべてが網羅できます。
でも、AMって大体500kHzから1600kHzくらいまでありますから、1kHz毎だと1100ステップ
になりエンコーダで調整するのは大変です。エンコーダの加速制御を行えばいいのですが、
そうすると周波数を飛ばしてしまうことになるのでチューニングの状況がわからなくなってしまいます。

ということもあり、AM受信の実験はどうしようか考えていましたが、色々と調べてみると
へえ〜、そうなんだ！ということが判ってきました。

分かったことは、AMの放送局の周波数を調べてみると、531kHzを起点に9kHz毎に限定されているようです。
なにやら昔は10kHz毎だったようですが、放送局が増えたことで9kHz毎に変わったようです。
531kHzから1602kHzまでを9kHz毎にすると120ステップです。これなら、FMでの周波数チューニングより
ステップが少なくて済みます。

ちょっと、AM受信も試してみたくなりました。

ということで、さっそくプログラムを改造です。

やっぱり音質はAMかな〜、それともアンテナが悪いのかな〜

プログラムを変更したので、まずは電波が強そうな大阪のNHK第１（666kHz)を選択です。
普通に音はなるのだけど、バックグランドのノイズがあります。
また、音楽を聞いても、やっぱりAMの音ですね。
これって、やっぱりAMの限界なのかな？それともアンテナが悪いのかな？

ちなみに、アンテナは先に試したループアンテナですが、やっぱりAM用にはフェライトコアに
コイルを巻いたものが必要なのかなあ〜？
このあたりはまだまだ勉強不足です。


NHK第１を受信しています。音は問題でますが、やはりＡＭの音だなあ〜。

すこしソフトを仕上げておきましょう

選択した局を記憶するようにしていないので、電源を切ってしまうと
再度調整しなければなりません。このあたりをすこし修正しておいて、
一応仕上げておきましょう。
　でも、今日は遅いのでまた今度にしましょう。

　ああ、でも日を置くと何をどうしていいのか忘れてしまうのですね〜。

（つづく・・・かな？）