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2014年9月30日 (火)

AM変調のはなし

AM変調のはなしとは

アマチュア無線などの送信機で、昔は低い周波数(HF帯)は AM 変調が主流でした。そもそも、真空管の時代では、終段の供給電圧(プレート電圧)を加える部分と電源の間にトランスの2次巻き線を繋ぎ、1次側には送信電力と同じくらいのパワーの低周波アンプを繋いで、音声の変調で電源電圧を変化させる方式でした。
 トランジスタの時代でも、終段のコレクタ電圧を音声で変化させてAM変調を行っていました。難点は、送信パワーと同じくらいの低周波アンプがいるので、大出力になると構成が大がかりになることです。 10W ぐらいでしたらいいのですが、100W出力となると、変調アンプも大がかりになります。それで、送信終段のベースなどを変調する方式も出てきました。
Peakamssb 右の図をご覧ください。通常の CW 無変調では高周波レベルは ±V で済んでいたものが、AM変調をかけると最大では±2Vになります。実効値では同じ出力となるので、パワーとしては同じなのですが、送信終段の能力として2倍の電圧を出力出来ないといけないのです。たとえば CW で 4W 50Ω では電圧は RFピークでは 40Vp-p です。このピークが2倍になる 80Vp-p の電力は16W にもなります。
 つまり、ピークで(変調時の終段電圧は通常の2倍になった瞬間ですが)4倍の出力がリニアに出ないと、きちんとした AM変調がかからないということです。調整がわるくてピークが出ない場合は右図上から3番目の黄色い波形になります。これはピーク電力が出ないので、ピークの頭が凹んでしまっています。実効電力としては変調をかけるとパワーが減ってしまう現象となります。いわゆるマイナス変調って状態です。
 一番下はAM変調と同じピークが出る終段の構成での SSB の波形で、ピークでは±2V 出ますので、最大4倍のパワーが最大値ですが、全てピークになる場合は音声が歪んでしまいますので、そこまでは実効パワーは出ません。
 昔の CBトランシーバーでは SSB 12W の機種では AM時には電源電圧を 1/2 に下げて CWで 4W 程度に抑え、変調のピークでも飽和しないように工夫していました。
最近はSSBメインのリニアアンプ方式
 最近の大方のアマチュア無線のセットは、SSBメインですので、ピークパワーで最大出力を規定して、AMでは SSBのキャリアサプレッションをずらしてキャリアを出す状態で1/4以下の出力レベルの CWとし、ピークパワーまで変調するような形で行い、RF出力段はあくまでリニアアンプとして動作させます。
 それでも、トランスでコレクタやプレートに変調かける方式は、トランスで低周波域が程よくカットされるので、抜けの良いAM変調がなにかさわやかだった気がします。SSBの送信フィルターで、高域をカットされないので結構HiFIだったのかも..
 ちなみに私の初QSO は 高1の時、7MHz 6AQ5 ファイナル、6BM8 AM変調でした。受信機も高1中2の自作セット。VFOだけはメーカー製の試験用発振器を使ってました。7MHzフルサイズのダイポールアンテナで埼玉との交信でした...

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コメント

いつも拝見を致しております。
AM変調の話はわかり易い解説でした。懐かしくなりコメント致しました。変調がひずんで大変苦労しました。(笑)

投稿: ひで | 2014年10月 1日 (水) 08時49分

ひでさん こんにちは
あの頃はAM変調で歪むと妨害波がやたら出て、家のカラーテレビの色がおかしくなったりして怒られました。今はデジタルテレビなので昔悩んだ TVI なんかも起きにくいんでしょうね。

投稿: SUDOTECK | 2014年10月 1日 (水) 09時23分

いつも拝見させて頂いております.

AM(上から2番目)は入力=1トーン時の被変調波の波形,
SSB(上から4番目)は入力=2トーン時の被変調波の波形であってますでしょうか?

投稿: hiro | 2014年10月 4日 (土) 13時35分

Hiro さん こんにちは
そのとおりです。
AMでは 1KHz のトーン
SSBの2トーンでは 700Hz と 2300Hzがポピュラーだったかと思います。
SSB ではシングルトーンでは それぞれCW と同じ出力レベルのトーンを2トーンにすると図のような2倍の波高になるので、ピークパワーは2乗の4倍になります。

投稿: SUDOTECK | 2014年10月 4日 (土) 15時49分

なるほど!ちょっと気になってたのですがスッキリしました.
ありがとうございました!

投稿: Hiro | 2014年10月 4日 (土) 23時36分

SUDOTECK様

TVの黎明期の IF周波数はナント! 27MHzだったのです。

https://www.jstage.jst.go.jp/article/itej1954/15/6/15_6_358/_pdf


カラーTV時代になり、45MHzになりましたが、TVチューナと IF増幅器がある本体の間は離れており その間のワイヤーに飛び込むTVIが多かったような記憶があります。
ラジオ技術等にその対策が対策が出ていたような、、、、
 ↑建て替えの時に捨ててしまいました。 思い出す度 orz

懐かしい話題をありがとうございます。

デジタルTVは UHF帯で ゼロIFを使用していますし、シールドもしっかりしているので、、、

投稿: Maeda | 2014年10月 5日 (日) 14時14分

Maedaさん

TV-IF 解説ありがとうございます。
昔の真空管白黒テレビのIFTの最後に検波のダイオード IN60かな?が入っていて、外してゲルマラジオを作ったのを覚えています。あれは 27MHzの IFT だったんですね。そういえばコイルの巻き数が少なかった覚えがあります。

投稿: SUDOTECK | 2014年10月 8日 (水) 15時28分

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