FM検波のはなし
FM検波とは
いわゆるFM（周波数変調）信号を検波する方式です。変調信号によって周波数が変化しますので、変調が浅い信号の場合はAM検波でも中心周波数をずらすと周波数が離れると信号が減衰することを利用した、スロープ検波と呼ばれる方式で受信できました。しかしながら、音楽用のFM放送など高い周波数までフラットに検波したい需要が増えて、様々な検波方式が開発されました。今回は古くからある「レシオ検波」を例にあげます。
ハード的には
上図は往年の名器 TRIO R-599のFM検波回路です。
出力段のトランスは特殊な巻き線をしており、２つのトランスが結合した形になっています。ダイオードの向きが逆に接続され、周波数ピークが異なる２つの出力 e1,e3を正負に加えて周波数検波を行っています。R-599の IF増幅回路はリニア増幅なので、リミッター効果がなく振幅の変化が起きます。しかしながらこのレシオ検波回路は振幅が変化しても、両方のダイオードにかかる電圧が同時に増えるので、出力は変化しません。この回路はリミッター機能を持った簡単で優れた回路です。
ソフト的には
このほかに現在はクワドラチャ回路やPLL検波、パルスカウント検波などが使われています。FMチューナーの発達した後期にはパルスカウント方式など多くのセットで使われましたが、現在はほとんどIC化されてしまっているのではないでしょうか？私が過去開発したアナログ衛星受信器はビデオ検波にECLを使ったパルスカウント方式を使っていました。特にビデオ信号は直線性が重要視されたため、コイルを使った検波では温度による変化が大きかったり、広い帯域が取れなかったのでパルスカウント方式では大変評価されたものでした。
＊FM検波回路の詳細は以下の本で...スロープ検波からクワドラチャ検波、PLL検波や上記のデジタルパルス検波など多彩な紹介記事があります。
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AM受信機の検波段に使われる回路で、ダイオードで検波しただけではレベルの大きなパルス雑音は残ってしまいます。 それを抵抗とコンデンサーでパルスが無くなるような
電解コンデンサーと同じように薄い膜を重ね合わせた構造ですので、電解コンデンサーに似た形状から、プラスチックケースに入れたものや薄いラミネート形状のものまで多彩です。 主な用途としましては、コンピューターのバックアップ用の電源に使われてきました。それまではニッカド電池やリチウム電池などでバックアップしていましたが化学反応なので寿命があり、年数がたつと放電して動作しなくなるため、交換する手間やソケットが必要になるなどのデメリットがありました。その点スーパーキャパシタですと、ある程度通電しておけばすぐに充電され、通常の停電や移動時などのバックアップには十分な性能でした。とくに寿命に対するメンテナンスが不要なので（実際には10年程度の寿命がありますが）コスト的にも生産的にも便利なので、現在の VTR,テレビなど 商用電源を使う機器にはよく使われています。 
図は
まず回路図の見直しです。2層基板でも裏面をほとんどグランドにする必要のある高周波基板では、なるべく配線が交差しないように、かつ信号の流れが最短になるように配置する必要があります。右の図で上側の回路図は回路図として見やすい配置で書いてありますが、トランジスタのエミッタがグラントとして浮いてしまっていたり、ベースの抵抗でライン長が長くなりそうです。 下の回路図は電源ラインを上側に移し、バイアス抵抗も影響ない位置に移動しました。
なにせ1本で 2.45GHzという高い周波数( ISM (ISM:Industry-Science-Medical)バンドという）で、1kW程度パワーが出せるので、未だコスト的にもサイズ的にも半導体の出る幕ではありません。 本日更新が遅れたのは、我が家の電子レンジ2台目が「解凍」「弱」「中」にしても「強」のパワーだけしか働かなくなり、原因を調査していたためです。中を覗くとスイッチ・タイマー関連と、大きな電源トランス（きっとマグネトロン用の高圧生成用）とシールドケースに入ったマグネトロンが見えました。強弱のスイッチはトランスの巻き線を変えるのでなく、タイマー用スイッチに歯車で繋がっているだけで、どうやらタイマースイッチの中の不良のようです。 スイッチユニットの中をあけると2カ所接点があり、うち1カ所が焦げたように接点が溶けてくっついていました。2つのスイッチの接点の仕事を見るために配線図を書いて確認しました。
どうやら強弱のレバーから、壊れていた接点を回すギアに繋がっていたようで、この接点がつきっぱなしになっていたので、タイマーの回転でこの接点を ON/OFFして Duty を変えて 強弱をつけようとしても働かなかったようでした。 接点を磨いて平坦を出してとりあえず、OKとしました。本来スパークキラーとしてフィルムコンデンサが必要な場所なのに、コスト重視で省略して寿命を短くしようとの魂胆でしょうか（中国製でした）。昔のタイマースイッチのようにゼンマイで動くわけでなく、中にモーターが入っていたのでゼンマイが弱くてOFF位置までまわりきれず、電源がはいったままなんて事はないかと思いますが、考えてみると1台目の故障は ランプもつくしテーブルもまわるのに、レンジ機能が動作しなかったので、もしかしたらここのスイッチが焼き切れて OFFになりっぱなしだったかも...と思ってしまいます。
昔読んだ本で、いちばん判りやすかったのが右の図の説明です。
そのため広い３Ｄ感覚と視野角が実現できているそうです。実際に見ることが出来たSharpの20インチは多くの視点に対応していないようで、中央の1点のみで３Ｄに見えました。また携帯サイズのものはよほど近くで見ないと３Ｄにならないようで、うまく見ることが出来ませんでした。３Ｄ眼鏡で見る場合は視点としては1カ所のみなので東芝としてはこの多視点を売りにしているようです。
右の写真の一番右が従来のRD型で、中央が新型RV型のSMAタイプ、左がピン端子型です。縮尺が違うのであんまり小さく見えませんが、SMAコネクタの大きさで比較すると判るかと思います。駆動するのに5V160mA/12V60mA/24V30mA と電圧が低いと電流が多くなるので比較的高い12V以上の駆動電圧で使われるのが普通です。また、電力消費を減らすためにラッチング（変化させる時以外は消費電力が少ないタイプ）もあります。
その周波数特性は右の図のように、従来8MHz付近に低いESRのピークを持っていたものが平坦な特性になっています。
ゲート電極を深く掘り下げてAlGaN層を薄くしてONする電圧をコントロールしたのがノーマリーオフのGaN-HEMTです。
富士通は
図はCMOSゲートイCの入力部分ですが、電源とGNDにダイオードが入り、抵抗をシリーズにつなげてまた電源にダイオードが入っています。入力に電源電圧以上の電圧がくると電源にバイパスさせ、負の電圧にはGNDに流して保護します。本来CMOS-ICの入力は高インピーダンスなので電流が流れないと思って、例えばOPAMPの出力を直接CMOSの入力につなげた場合、普段は問題ないが、たまたまデジタル側の+5Vが切れてCMOSの電源が0VになったときにOPAMPの出力がCMOSICの保護ダイオードを通ってデジタル電源に流れ込み過電流でOPAMPが壊れたなんてことがあります。CMOS-ICが電源OFFの場合、入力はショート状態と思って間違いないでしょう。このことは電源立ち上げの過渡時期など特に検討する必要があります。
同じように、CMOS-OPAMPなども図のように保護回路が入っていますので、OP-AMPだからといって入力保護ダイオードがあるかどうかはチェックしておくことが必要です。
これもCMOSのゲートインピーダンスが高いため、ゲート・ドレイン間の些細な容量でも電圧が伝わり、破壊されてしまうことがある対策です。
図の例では LPFがメインで、HPF部に終端抵抗をつけてマッチングをとっています。単なるLPFと違う点は全周波数帯域にわたって入力側からみるとインピーダンスが一定になるという点です。特にミキサーなどはIF周波数を低くとった場合など出力に LPFなどをつけて妨害波・イメージを除去しますが、ただのLPFでは高域でインピーダンスマッチングが悪くなりイメージ信号が反射してまたミキサーに帰ってきてしまいます。この反射でさらにスプリアスが悪化してしまうことがおきます。そこでこのようなDuplexerを使うと特性が改善されます。下図にLPF側、HPF側の特性を示します。