見た目と省スペースに最もこだわった、実用的なAM/FMラジオを自作します。既製品にも劣らない見た目の良いラジオを作ろうにも、そんな都合の良い自作ラジオ用のケースなんて売ってませんよね。結局、普通のプラケースや名刺入れ、タッパーとかバラックになってしまいます。本記事では、安価で売られているレトロラジオ風ワイヤレススピーカーのケースを利用した、オシャレなAM/FMラジオの制作例を2つご紹介します。これならインテリアとしても末永く部屋に飾っておけますし、プレゼントにしても喜ばれるハズ!?ですね。ラジオ部分は小型で高性能なDSPラジオ。3種類のDSPラジオICの使用例を示します。ダウンロード・ツールDSPラジオとは電子工作でDSPラジオを見かけるようになったのは、およそ十数年くらい前のこと。今ではDSPラジオの製作は特に目新しいものではなくなりました。Processing)を利用したラジオのことです。これまでアナログ回路で行っていた信号処理をデジタル化することで、高性能化や小型化を実現しています。ここでいうデジタル処理とは、主に積和などの数値演算を指します。受信波信号を直交ミクサでIQ化した信号をADCで数値化し、計算によって復調信号を得る、これがDSPラジオの原理です。コイルやコンデンサを多用するアナログ回路が要らなくなるので小型化することができ、感度や選択度、音質といった面でも安定した性能が得られます。DSPラジオの主要部品は表面実装ICですが、モジュール化された小さな基板もあります。電子工作では、扱いやすさからモジュールが良く使われます。グレード的にはモバイル想定のミニマムなものからハイエンドなものまでありますが、この記事では電子工作でも扱われる範囲のものをご紹介します。DSPラジオの受信周波数ほとんどのDSPラジオICはワールドワイド対応になっており、FM/AMなら日本の放送範囲(ワイドFMも含む)も全てカバーされているのが普通です。ICの品種によっては、FM/AM以外にも、SW(短波)やLW(長波)に対応しているものもあります。短波での日本の公的な放送は「ラジオNIKKEI」しかなく、外付けのアンテナを繋がないと受信しにくいことから、初心者の間ではあまり扱われないようです。長波では日本の放送はありませんし、短波と同様、受信テクニックが必要なので、一部のマニアを除いて普通は扱われません。一般的なDSPラジオの回路構成は、どれもこんな感じで簡単です。DSPラジオの回路構成DSPラジオの自作では、そのICを利用する限り、ラジオの本質的な部分を作るわけではありません。出来上がっているラジオを動かすために周辺回路をつなげてやるだけです。人によってはイマイチ面白みに欠けると感じるかも知れません。実用レベルのDSPラジオを完全に自作するには、相応の知識と実装量が必要です。アナログラジオの自作とは違って、上級者以上でもなければ難しいでしょう。選局インターフェースは大きく三種類あるバンド選択や選局などのインターフェースには、3つのタイプがあります。I2CやSPIなどのシリアルで制御するタイプ特定のピンに印加する電圧によって制御するタイプUP/DOWNなどの選局スイッチ入力を持つタイプ電圧によって制御するタイプは、ボリュームを回して選局を行うことができます。デジタルであるにも関わらず、バリコンを回すようなチューニング操作が行なえます。この仕様は、メカニカルチューニングなどと呼ばれています。これとシリアル通信を併せ持ち、選局中の周波数情報を外部に出力できる品種もあります。シリアル制御タイプでも、マイコンのADCにボリュームをつなげば同じ事ができますが、メカニカルチューニングタイプだとマイコン不要というメリットがあります。完全に連続ではなく9KHzステップとか段階的に周波数が切り替わるため、アナログラジオの選局フィーリングとは少し違います。外付けのクリスタルが必要な理由DSPラジオでは、I/Q信号を得るために、受信波と掛け合わせるための局部発信が必要です。そのために、32.768KHzのクリスタルを外付けする様式が一般的です。(外部クロックを与えることも可能)IC内部ではこれを基準に、何十倍にも逓倍した周波数を生成します。ヘッドホン駆動できるタイプヘッドホンを直接接続できるものとできないものがあります。駆動できるタイプは周辺回路の簡易化を図れますが、内蔵アンプを通るので音質的には不利な可能性があります。逆に、DACからの出力がほぼそのまま出ているような低出力タイプでは、外付けのアンプが必要なんですが、高性能なアンプを使えば高音質化を狙えるかも知れません。ラジオの音なので、そこまでこだわることもないんですが。ヘッドホン駆動の出力インピーダンスは、16~32Ωが一般的です。スピーカーを十分にドライブするためには外付けのアンプが必要です。音声のI2S出力ができるタイプ音声出力としてアナログ信号の他に、I2S信号を出力できるものがあります。使ってI2Sを出力するようにレジスタを設定し、I2S入力のあるClassDアンプにつないで試してみたことがあるんですが、ちゃんと聴こえはするものの、ノイズが増えて感度が落ちて気分も落ちたことがあります。I2Sを利用するには本格的なノイズ対策が必要。フルデジタルはあきらめてDACを使う方法も考えられますが、そこまでやるならアナログ出力でええやんてなりますね。DSPラジオは万能ではないDSPラジオについては、とかくメリットだけが取り沙汰される傾向があるため、全てにおいて優れているかのように錯覚してしまうかも知れませんが、必ずしもそうではなく弱点もあります。「DSPラジオだから高感度」などというコピーをよく見かけますが、「DSPラジオの仕組み=高感度」ではありません。ADCでダイナミックレンジを広く歪み無くSN良く数値化するためには一定の信号レベルが必要であり、そこがDSPラジオが弱小電波に弱い理由の1つになります。ことに音質とノイズに関しては、ちゃんと設計されたスーパーラジオの方が有利で、特にAM/SW/LWではその差は歴然と言ってもよいかと思います。DSPラジオのAMの音は、背景のホワイトノイズが多く、そのためか音声にザラつき感があり、遠い放送局はアナログラジオより聞き取りにくく感じます。使用するDSPラジオICにもよりますが、一般に帯域が狭く設定されているため、モゴモゴとこもった音質であることが多いです。私的には、FMならDSPラジオも有りだと思いますが、AM/SW/LWでノイズ感の少ない明瞭な音質を第一に求めるのなら、スーパーラジオを検討する方が得策かも知れません。電子工作で話題になりましたが、今では中国製を中心に多くの品種で溢れている状況です。どれも表面実装品ばかりで、DIPタイプは見たことがありません。見かけるものを主にしています。データシートが無いものは省きました。※I/Fについて「AD」と記載:特定のピンに印加する電圧によって制御するタイプ。「SW」と記載:UP/DOWNなどの選局スイッチ入力を持つタイプ。※RDSについてRDS(ラジオ・データ・システム)は、FM放送において再生中の曲名などを受信機側で表示するための仕組みですが、日本では導入されていません。ICの入手性の都合でRDS付きの品種を選ぶこともあります。Siシリーズのバージョンについて型番の後ろについている「-A10」といった番号はバージョンを示しています。圧倒的に品揃え豊富です。Digi-Key(か、提携しているマルツ)にもあるんですが、在庫があるのはごく一部で入手性はイマイチです。DSPラジオモジュール日本で見かけるDSPラジオモジュールです。先のDSPラジオICリストにはないICを使ったモジュールもあります。激安!こちらも、入手性の点からaitendoがメインになっていますが、中国の市場では、こういったDSPラジオモジュールが数多く売られており、その一部が日本の電子工作の世界に流れてきているような感じです。作例としてネットでよく見かけるのは、ブレッドボードやユニバーサル基板が使える2.54mmピッチで、マイコン不要なメカニカルチューニングのものが多いようです。オススメのモジュールは、シリコンラボが載っているのかRDAシリーズですかね。各IC・モジュールともインターフェースの違いはあれど、性能的にはそんなに大きな違いはなく、実際に作ってみると、大体は満足できるレベルのラジオになります。DSPラジオの回路は簡単なので、モジュールではなくチップ単体を購入し、変換基板を使っても良いかと思います。変換基板モジュールと書いてありますが、部品は付いておらず専用の変換基板になります。普通のSSOP⇔DIPの変換基板でもOK。作例1:ミニAM/FMラジオ小型のレトロ風ケースが可愛らしい、このBluetoothスピーカーを利用します。千石電商で叩き売りされていて一目惚れし、思わず3台も買ってしまいました。この製品は、Bluetoothの他にFMラジオとMP3プレイヤーの機能も持っていますが、それらは取り外して、このケースに自作のAM/FMラジオを組み込もうというわけです。AMラジオが欲しいんですね。今回は2つの異なるDSPラジオモジュールを使用して2台製作します。ポータブルBluetoothスピーカーAmazonでも見つけることができ、カラーやロゴなど他にもいくつかバリエーションがあるようです。内蔵バッテリーは800mAh、microUSB。分解してみるとシンプル。自作ラジオを組み込むスペースもあります。音質的には高音域が少し高めでしょうか。クリアで結構良い音がします。低音域はサイズ相応というか、グレードの割にはしっかり出ていて、「おっ!」という感じです。FMラジオを高感度にする方法ところでこの製品、FMラジオの感度だけはかなり悪いです。調べていて気付いたんですが、基板にFMアンテナへの接続ランドがあるにもかかわらず何も接続されていません。3台とも同じなんで不良じゃなさそうです。試しに、ここに50cmくらいのビニール線をつなげてみると、なんと!あれだけ感度が悪かったFMが普通に聴こえるようになったではありませんか!ちなみに、元々あるこのFMラジオもDSPラジオで、コアのSoCに組み込まれています。うーん、こんなに劇的に高感アップするのに、なんで何もつながっていないのか?まさかの設計漏れでしょうか?思いのほか調子良く受信するんで、3台のうち1台はこのように80cm程度のビニール線をケース内に這わせて蓋をして作業完了。本来のBluetoothスピーカー&FMラジオとして使うことにしました。スピーカーが良いこともあってか一般的な市販の小型ラジオより音が良く、以前製作したFMトランスミッターの受信機にピッタリです。自作ラジオを組み込む方法で、調べてみると、コレ想像していたよりも品質が良さげです。そこで、ケースだけでなくバッテリーやスピーカーも利用することにしました。このスピーカも、小さいわりに力強くクリア。基板の一部もわりと簡単に再利用できる事が分かりました。あるスピーカーアンプやリチウムイオンバッテリーの充電コントローラー、LEDやスイッチやボリュームなどもそのまま利用します。使わないのは、コアである謎の20ピンのSoCだけで、基板から取り外してしまいます。このSoCを取り外すだけで、主要な信号ラインを断つことができるため、パターンカットは一切不要になる。ちなみにこのJLのロゴの付いたチップは、多くの中国製Bluetooth製品で使われている謎のチップです。リアパネルにあるこの2つの基板押さえを取っ払って代わりの構造を用意すれば、8cmのバーアンテナも楽に収容できそうですが、今回は5cmのバーアンテナを使用します。自作のラジオ基板とバーアンテナをケース内へ組み込み、7本の配線を元からある基板にハンダ付けします。使用するDSPラジオ今回は二台作るので、二種類用意しました。モジュールを使用します。