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サンテクノ技術セミナー

サンテクノ技術セミナー. 高周波技術入門 講座テキスト その 5 平成１８年９月１日. ５．送受信装置. 送信機の構成① －ＡＭ， 高電力変調方式. 緩衝増幅器 … 緩衝とは、衝撃を和らげること。実際には、この後段（周波数逓倍器）の影響を発振器が受けないようにする。 周波数逓倍器 … 逓倍とは、２倍、３倍というように周波数を一定の整数倍する。 励振増幅器 … 搬送波の振幅を、変調の実用になる大きさまで増幅する。 変調増幅器 … 雑音を小さくするため、信号波を増幅して変調器に印加 。.

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Presentation Transcript

  1. サンテクノ技術セミナー 高周波技術入門 講座テキスト その5 平成１８年９月１日

  2. ５．送受信装置 • 送信機の構成①－ＡＭ，高電力変調方式 緩衝増幅器…緩衝とは、衝撃を和らげること。実際には、この後段（周波数逓倍器）の影響を発振器が受けないようにする。 周波数逓倍器…逓倍とは、２倍、３倍というように周波数を一定の整数倍する。 励振増幅器…搬送波の振幅を、変調の実用になる大きさまで増幅する。 変調増幅器…雑音を小さくするため、信号波を増幅して変調器に印加。 特徴…①低電力変調に比べて変調電力が大きくなる。②最終段の終段電力増幅器はＣ級で動作するため効率がよい。③主として、中波、短波のラジオ局に使用されている。

  3. ５．送受信装置 • 送信機の構成②－FＭ，直接周波数変調方式 可変リアクタンス回路、ＬＣ発振器…可変リアクタンスに電圧変化を与えることにより、ＬＣ発振器の発振している周波数が変化し、ＦＭ変調をかけることができる。 周波数混合器…ＬＣ発振器の周波数と水晶発振器の周波数を混合し、中間周波数に変換。 周波数弁別器…周波数弁別器とは、周波数の変化を振幅の変化に変換する 。 特徴…①周波数偏移を大きくとることが出来る。②自励発振器を用いるので、ＡＦＣ回路などの、中心周波数を安定させる回路が必要である。③間接ＦＭに比べ、スプリアス発射が少ない。

  4. ５．送受信装置 • 受信機の構成①－ＡＭ，スーパヘテロダイン ＲＦ ＡＭＰ：高周波増幅器 ＭＩＸ：周波数混合器 ＬＯ：局部発振器 ＩＦ ＡＭＰ：中間周波増幅器 ＤＥＴ：検波器 ＢＦＯ：ビート周波数発振器 ＡＦ ＡＭＰ：低周波増幅器 特徴…①近接周波数選択度がよい。②任意の周波数帯域幅に対応できる。③感度が良い。④受信機の出力の安定性がよい。⑤影像周波数（イメージ周波数）妨害をうける。

  5. ５．送受信装置 • 受信機の構成②－FＭ 振幅制限器…Ｆ３Ｅでは非変調波の振幅は常に一定のはずだが、電波の伝搬状態などによって振幅が変動することがあるので、振幅制限器で、一定以上の振幅を制限（頭打ち）。 周波数弁別器…周波数の変化を振幅の変化に変換。 ディエンファシス…信号波をそのままＦＭ変調すると、信号の高音部分になるほど、雑音が大きくなってしまうので、Ｆ３Ｅ送信機では、高音部分をあらかじめ強める回路（プリエンファシス回路と呼ばれる）を通しているため、受信時に元の信号波のように平坦な特性に戻す必要がある。これを行う回路を「ディエンファシス回路」と呼ぶ。 低周波増幅器…Ｆ３Ｅの場合には、スケルチからの出力により、低周波増幅器の動作を停止させ、無音状態にする。 スケルチ…受信信号がなくなると振幅制限器の制限作用がなくなって雑音が発生するが、この雑音を増幅し、低周波増幅器の出力を無音状態に制御する回路を「スケルチ回路」と呼ぶ。ＦＭ受信機では「スケルチレベル」の調整ができるように可変抵抗がついている。

  6. ５．送受信装置 • 送信機の特性 • スプリアス発射：高調波発射、低調波発射など不要な周波数の発射をいう。 • 高調波発射…送信周波数の整数倍をもつ成分 　で、非直線回路による • 低調波発射…送信周波数の 　整数分の一をもつ成分で、 　周波数逓倍器の入力側の 　周波数によるもの

  7. ５．送受信装置 • 送信機の特性 • 占有周波数帯幅：必要最小限である必要があり、これを越えると、他の隣接する局の通信に妨害を与えたり、自局の発射電波がひずんだりする。 • 周波数安定度：無線局が発射する電波の周波数は、その正確な、割り当てられた周波数から変動しないのが望ましい。

  8. ５．送受信装置 • 受信機の特性／妨害波 • 感度：どれだけ微弱な電波までを受信することができるかの能力 • 相互変調：受信機の通過帯域外にある強力な２つ以上の妨害波が到来したとき、それらの整数倍の和または差の周波数により、混信妨害を生じる現象。妨害波それぞれの周波数を、ｆ１、ｆ２とすると、ｆ１±２ｆ２及び２ｆ１±ｆ２による妨害が起きやすい。

  9. ５．送受信装置 • 受信機の特性／妨害波 • 混変調：受信機の通過帯域外にある、強力な妨害波が到来したとき、受信中の信号が変調妨害を受ける現象で、妨害を与える周波数は１つ。 • 影像周波数妨害：影像周波数（局部発振器の周波数±中間周波数）が到来すると、受信機の周波数変換部で妨害となる。妨害となる影像周波数ｆｕは、局部発振周波数をｆｌ、中間周波数をｆｉとすると、ｆｕ＝ｆｌ±ｆｉ となる。

  10. ５．送受信装置 • 変調方式 • アナログ変調 • AM（振幅変調） • FM（周波数変調） • PM（位相変調） • デジタル変調 • ASK（振幅偏移変調） QAM • FSK（周波数偏移変調） MSK、GMSK • PSK（位相偏移変調） BPSK、QPSK、８相PSK

  11. ５．送受信装置 • ASK（ 振幅偏移変調） • シンプルな変調方法、レベル変動によって波形がひずむと復調が困難 イメージ図 波形

  12. ５．送受信装置 • FSK（ 周波数偏移変調） • 波形の縦軸(振幅)方向には情報を持たないので、伝送路での信号劣化やノイズに強い。周波数の占有幅はASKの二つ分。 イメージ図 波形

  13. ５．送受信装置 • PSK（ 位相偏移変調） • 波形の縦軸(振幅)方向には情報を持たないので、伝送路での信号劣化やノイズに強い。周波数の占有幅はASKと同じ。 イメージ図 波形

  14. ５．送受信装置 • QPSK(Quadrature PSK) • 一度に2ビットの情報を 　　伝送 (4つの状態が存在) • 8相PSK • 一度に3ビットの情報を 　　伝送 (8つの状態が存在)

  15. ５．送受信装置 • 16QAM(16 Quadrature AM) • 2つの直交した搬送波を使い、振幅を4つの 　値にして、一度に 4ビットの情報を伝送

  16. ５．送受信装置 • 伝送路符号 デジタルデータの伝送に使用される符号で、 主にNRZ、RZ、Biφ等がある。 • RZ(Return to Zero)方式 　単流RZ方式の場合、０を電位０で、１を電位Ｅで表す。この方式は、ビットとビットの間に必ず電位０挿入されるので、タイミングがとりやすい。

  17. ５．送受信装置 • 伝送路符号 • NRZ(Non Return to Zero)方式 　０を電位０で、１を電位Ｅで表す。ただし、ビット転送ごとに電位を０に戻さない。RZ方式に比べパルス幅が広くなり、高調波成分が少なくなるため、伝送帯域幅が少なくすむ。 左 • NRZI(Non Return to Zero Inversion)方式 　０のとき電位を反転し、１のとき変化させないことで、０と１を表す。受信側でデータからクロックを抽出する通信などに用いられる。（図の例は複流方式の場合を示す。） 右

  18. ５．送受信装置 • 伝送路符号 • CMI符号(Code Mark Inversion code)方式 　もとの信号の1ビットを2ビット符号に変換してから伝送。０は10で、１は11と00で交互に表われる。無信号状態がないため、同期がとりやすい。 左 • Biφ-L(Bi Phaze Level)方式 CMI符号と同じくもとの信号の1ビットを2ビット符号に変換して伝送。０は01で、１は10で表します。CMI符号同様に無信号状態がなくなる。マンチェスタ符号とも呼ばれる。 右

  19. ５．送受信装置 • 多重通信 いくつもの情報を同時に送受信する方式 • 周波数多重（FDMA) ひとつの電波の中で利用する周波数を細かく分けて使用。アナログ信号を扱うのには便利。

  20. ５．送受信装置 • 時分割多重（TDMA） 　ひとつの電波を各利用者に次々に切り換えて使用。切り換える時間を速くすれば利用者は気が付かない。 • 符号分割多重（CDMA） 　音声をデジタル化し、その段階で各利用者の信号を一つにまとめ、個別の符号を付ける。皆同じひとつの電波を使い、受信した電波の中から自分の符号と一致している部分だけを取出す。

  21. ５．送受信装置 • 電波 　 の 　型式

  22. ５．送受信装置 主な電波型式一覧 （アマチュア無線局）

  23. ５．送受信装置 • トランシーバーの定格例 • 送信出力 144/430MHz帯5～50W • 変調方式 FMリアクタンス変調､SSB平衡変調 • スプリアス発射強度 -60dB以下（144/430MHz帯） • キャリア抑圧比 40dB以上 不要側波帯抑圧比 40dB以上 • 受信方式 144MHz帯 SSB/CWシングルスーパーヘテロダイン 144MHz帯 FMダブルスーパーヘテロダイン • 受信感度 SSB/CW：-19dBμ以下/FM：-15dBμ以下 • 選択度 SSB/CW：2.3kHz （-6dB）以上/4.2kHz（-60dB）以下 FM：15kHz（-6dB）以上/30kHz（-60dB）以下 • 低周波出力 2.0W以上（8Ω､10%歪時）

  24. ５．送受信装置 • その他 • 図表は、上級アマチュア無線講座基礎編、株式会社ラインアイ、測定玉手箱 T&M site 、総務省東海総合通信局等の各ページから引用

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