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2019年5月22日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第24期無線工学第5章SSB送受信機 (2)平衡変調器の原理と用途
 
                第5章SSB送受信機
            (2)平衡変調器の動作と用途

SSBがどの様な電波型式であるかご理解頂けたと思いま
すが、それでは、振幅変調で出来る搬送波と上側波帯又
は、下側波帯どちらかをどの様に取り除くのかと言うお
話をします。

SSBを作り出す方法には、幾つかありますが、一般的 (
誰にも分かり易い)で良く試験に出題される 平衡変調 
ついてのお話をします。
そして、タイトルにあります用途ですが、変調器なので
変調に決まっているのでは?とお思いの方が多いと思い
ますが、実は、変調以外にも使えるのです。そのお話は
、最後に致します。


[1]平衡変調器の動作
図の信号の流れを追いながら説明を読んで下さい。


(1)音声信号の流れ

  音声信号は、回路図の左のトランスの左側 (一次側
  ) から入力され、その周波数:fsが 単一周波数の正
    弦波とします。
  音声信号が”プラス”の時 (の部分) には、 回路図
  の赤の部分を流れます(右回り)。
  次に音声信号が”マイナス”の時には、下の図の
  表した部分を流れます(左回り)。


  結果として音声信号が ”プラス” の時も ”マイナス”
  の時も 右側のトランスの 一次側 (左側)を流れる事
  が有りませんので音声信号が左側のトランスに入力
  されただけでは右側のトランスのニ次側には、音 
  声信号単独で現れません
  
  注 2つのトランス共に左側が一次側で右側が二次側
    です。

(2)搬送波の流れ


   茶色は、搬送波が”プラス”の時です。 搬送波の入力
   端子 (回路図の一番下の切れている部分です)の左側
     から 左側のトランスの 中点に向かいます。
   
   左のトランスの中点から 上へ向かった搬送波は、右
   側のトランスの下側から入り その中点を通り搬送波
     の入力端子の右側へ戻ります。

   左のトランスの中点から下へ向かった搬送波は 右側
   のトランスの 上側から入りその中点を通り搬送波の
     入力端子の右側に戻ります。

   右側のトランスの 上側と下側から中点へ向かう搬送
   波による電流は、逆向き ですので、それぞれの電流
     による磁力線は打ち消しあい 右側のトランスの二次
     側には 、出力が現れません。


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当塾は、今年の10月でまる12年になります。
ここまで続けてこられましたのは、皆様方のお陰と感謝して
います。
今後も、低価格で分かりやすい合格の為の講座を続けてま
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2019年5月21日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第24期無線工学第5章SSB送受信機 (1)SSBとは?
 
              第5章SSB送受信機
                (1)SSBとは?

「SSBとは、Single  Side  Band の事です。」と言っ
てしまえば 一言で済むのですが、聞いた事のない方に
は、ピンときませんネ。
4章でお話をしましたDSBは  中波帯のラジオ放送を聞
いた事のある方なら DSBと言うものを体感されていま
すし、未経験の方でも千円程度で受信機を買う事で 体
感する事が容易です。
また、 FMは、アナログ TVの時代に皆様、体感されて
いますが、こちらは、電波状態が良いので 無線である
事を感じさせません。しかし、こちらもFM放送を聞い
たことがある方なら、無線としてのFMを体感されいて
いる事と思います。
ところが、SSB は、アマチュア無線の経験のある方や
プロの無線従事者の方以外は その存在すら知らない
と言うのが実情では、ないでしょうか。

経験した事のない事を分かれと言うのは 無理な話です

今回は、「SSBとは何?」と言うお話から始めます。

図-1をご覧下さい。

               図-1

図-1 は、パワースペクトラムと言いまして、横軸が周
波数。
そして縦軸が 電力 (又は、電圧)を表しています。つま
り 信号の周波数毎の成分の分布を表しています。
一般的には、パワー・スペクトラムですので 縦軸は、
電力です。
それでは、図-1の上の方の図からご覧下さい。

オレンジ色は 音声のパワー・スペクトラムを表してい
ます。
その周波数は、f1 〜 f2で 実際の通信で扱われる範
囲は、200 [Hz] 〜 3 [KHz] 位です。
その電力は、f1 より高くなるに従って 電圧が高くな
り、ある周波数を過ぎると周波数が高く成程、 電圧が
低くなっています。
この音声のパワースペクトラムは、ほぼ 、実際の携帯
電話や航空無線等の通信の場合と同じです。
そして Fc と書いてありますのは、搬送波です。

図-1の下側のパワー・スペクトラムをご覧下さい。
これは、振幅変調(A3E):DSBの パワー・スペクトラ
ムです。
振幅変調は、第4章でお話をいたしましたが、

(音声信号) x (搬送波) = 振幅変調 

と言う様に”音声”と ”搬送波” の掛け算で得られました

搬送波を示す線の 線対称に音声のパワースペクトラム
が現れています。
次に図-2 の SSB のパワースペクトラム (下側の図) を
ご覧下さい。

                図-2

図-1の振幅変調と比べますと 搬送波片方の側波帯
有りません

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2019年5月17日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第24期無線工学第4章DSB送受信機 (3)スーパー・ヘテロダイン受信機その3
 
                第4章DSB送受信機
             (3)スーパー・ヘテロダイン
                         受信機の構成その3


前回迄は、電波と言う高周波を 捉え周波数を変換して
増幅する所迄のお話でした。 前回の最後にお話した所
は、中間周波数増幅器で、まだ、 周波数が低くなった
と言っても、高周波です。今回は、 この高周波から音
声信号を取り出す検波器からのお話です。
また、最後には、最近DSB送受信機の範囲で出題される
様になりましたDSB受信機のスケルチのお話をします。

ちなみに次の章以降にお話をしますSSB受信機や FM 受
信機の構成は、中間周波数増幅迄の構成は、同じです。
ただ、中間周波数増幅回路が扱う周波数の幅がそれぞれ
違います。また、今回お話します検波回路もそれぞれの
受信機で違います。その違いを理解する事が 4章以降必
要です。

   
6.検波器( Detector )
  航空無線では、118 [MHz] 〜 137 [MHz]の周波数
     を使用しています。
  図-10の最初の中間周波数増幅器の周波数は、10.7
  [MHz] です。
  第二の中間周波数増幅器の周波数は、455 [kHz]で
     す。
  118 [MHz] 〜 137 [MHz]  の間の周波数から選ば
      れる受信周波数は、最終的に全て455 [kHz]に変換
      されるのですが、455 [kHz]と言う周波数も高周波
      と呼ばれるのに十分に高い周波数です。
  それに比べて電波に乗せて送られて来る音声信号は
      、遥かに低い周波数で低周波と呼ばれます。英語で
  は、 Audio Frequencyと呼ばれます。 頭文字を取
     って AFと呼ばれます。

  航空無線の場合は、100 [Hz]ないし200 [Hz]位 〜
      3 [KHz]です。

  DSBでは  搬送波の振幅を 音声信号の大きさで変化
  させています。
  455 [kHz] の DSB の高周波も同じく、音声信号の
      大きさでその振幅が変化しています。
  搬送波の周波数だけが 455 [KHz]になった高周波か
     ら音声を取り出す検波方法のお話をします。

  図-11 に検波の原理を示しておきます。
   

    振幅変調された信号が 左側から検波器に入力されま
      す。
  検波器は、 D:ダイオード、R:抵抗、C:コンデ
      ンサーで構成されています。

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2019年5月16日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第24期無線工学第4章DSB送受信機 (3)スーパー・ヘテロダイン受信機その2
 
                 第4章DSB送受信機
              (3)スーパー・ヘテロダイン
                  受信機の構成その2

今回は、前回の続きで、第 1周波数混合器からのお話で
す。

 

(注:図面番号が前回から飛んでいますがその間の図面は、ありません
   。 )



(3)第一周波数混合器 (1st  Frequency Mixer )
    第一周波数混合器では、fo 〜 f1 (”〜”は、高い方
      から低い方を引くと言う意味です。)が作られます。
      foを変えても、高周波増幅回路の同調回路と連動し
  ていますので、fo〜f1 の関係は、一定です。
      つまり、高周波増幅器の同調回路の共振周波数 (受
      信周波数)を変えると 局部発振器の周波数も連動し
      て受信周波数から中間周波数の差だけ離れた周波数
      を発振するのです。
    さて、小学校か中学校の時に 振動数の近い2つの音
      叉を同時に鳴らすとウナリが聞こえた経験がありま
      せんか?ウナリの周波数は 2つの音叉の振動数の差
      です。
    fo 〜f1は、それと同じ事です。
  ウナリが中間周波数 IF1と言う事になります

(4)中間周波数増幅器(Intermediate Frequency
      Amplifier)
    最初の中間周波数増幅器の入口では、IF1 と言う中
      心周波数の高周波とその上下数[kHz]の周波すだけ
      が(TVの場合は 6[MHz]と言う様にそれぞれの変調
  方式の帯域幅だけ。)通過します。
    中間周波数増幅器では、 IF1 を中心とした高周波だ
  けを増幅します。
  復習になりますが RF 増幅回路で共振周波数を変え
     ますと第一局部発振器の周波数も変わりこれらの差
      {受信周波数 (RF増幅回路の共振周波数) と 第一局
      部発振器の周波数との差}は  常に、IF1 になる様に
      作られています。
    中間周波数増幅器の目的は、受信希望周波数を低い
      周波
数に変換する事で増幅しやすくして増幅度を上
  げる
事にあります。 

  又、中間周波数増幅回路の同調回路を通過する周波
      数帯域が狭い為に選択度を向上させる働きがありま
      す。

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2019年5月15日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第24期無線工学第4章DSB送受信機 (3)スーパー・ヘテロダイン受信機その1
 
             第4章DSB送受信機
         (3)スーパー・ヘテロダイン
           受信機の構成その1

今回から 3 回に分けて、受信機の代表的な方式でありま
す スーパーヘテロダイン受信機の動作(構成)についての
お話を致します。
第4章のタイトルが DSB送受信機となっているのに今回
からスーパー・ヘテロダイン受信機となっていますので
DSB受信機の話は、無いのかと思っていらっしゃる方も
もおいでの事と思います。
スーパー・ヘテロダイン方式は、 FM 受信機にも、SSB
受信機にも、はたまた、TV 受像機にも、 スマフォにも
と言う様に大半の受信機に使われている方式です。

さて、前回、お話を致しました送信機では、 発振回路で
発生させた高周波の振幅を 音声信号で振幅変化をさせた
変調波をアンテナへ繋ぐ事で音声を 遠くへ送る事が出来
ると言うイメージが出来た事と思います。

私が中学生の頃は、その知識を元に 送信機を作り実践す
る環境が社会に有りましたが、今は、なかなかそうもい
きませんので想像をして頂き、航空通の免許を取って通
信をする時に先のイメージを実感して頂く事になるかと
思います。

さて、送信については、ある程度、イメージされた事と
思いますが、飛んでくる電波からどの様に音声を取り出
せばよいのでしょうか?

ここからは、先に述べました受信機の受信方式の1つで
あるスーパー・ヘテロダイン方式についてのお話になり
ます。

受信機の方式には、スーパーヘテロダイン方式以外にも
有りますが、50 年以上前から 無線通信の為の受信機に
限らず TV受信機等でもこの方式が主流です。

試験には、それぞれの資格にとって重要な事柄が良く出
題されると言う事をお話していますが、当然、無線通信
を行う航空無線通信士にとって、 受信機は、無くては、
ならない物ですので良く出題されます。

それでは、スーパーヘテロダイン方式とは、どの様な方
式の物なのか見ていきましょう。
そして最後にスーパーヘテロダイン受信機の動作全体を
振りかえってみます。

空中線と電波伝搬の章で空中線から電波を輻射する原理
をお話しましたが、空中線には、可逆性があり、受信に
も使えます。
空中線は、 使用する周波数に同調しています。 その為、
TV のアンテナを例にとりますと、 すでに終了しました
アナログ放送のアンテンは、VHF帯(地域により違いま
すが、概ね、都市部の場合)で、 現在の地上デジタル放
送の UHF 帯のアンテナより大きいものを使用していま
したが、これは、周波数が低いからです。
空中線は  その空中線の大きさにより決まる共振周波数
に近い周波数の電波が到来しますと  空中線に電圧が誘
します。
電波には、波長(:λと表されます。)と言うものがあり
ます。
電波の速度:v は、30万[Km/s] です。
航空無線の周波数を計算し易い様に  100 [MHz] (1 x
10^8 ) として波長の長さ:λを計算してみますと
 
    λ = 3 x 10^8 ÷ 1 x 10^8
                  = 3 [m]

になります。次に  携帯電話の波長;λを計算してみま
す。
計算しやすい様に携帯電話の周波数を1[GHz] (1 x 10
^9 )としますと

    λ = 3 x 10^8  ÷ 1 x 10^9
      = 0.3 [m]

となります。
周波数が違うとアンテナの長さが違う事がお分かり頂け
た事と思います。
ここからのお話は、この誘起した電圧を増幅するところ
からです。

 

注:図面番号が前回から飛んでいますがその間の図面は、ありません 
         。

(1)高周波増幅器(RF増幅:Radio Frequency
     Amplifier )


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