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第1級陸上無線技術士、第1種伝送交換主任技術者、第1種アナログ工事担任のTOITAが航空無線を目指す、皆様のお手伝いをします。



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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第11期受験直前講座 (14)SSB送受信機の解答

           第11期受験直前講座
         (14)SSB送受信機の解答   

今回は、前回出題いたしました SSB 送受信機の演習問
題の解答を行います。
今迄、 DSB と FM の送受信機の演習問題をしてきました
が、共通している事柄については、 それぞれの演習問題
で重複して取り上げています。
例えば、周波数逓倍器と周波数混合器の違いです。
今回の演習問題でも出てきますので、その違いをしっかり
整理しておいて下さい。

それでは、 前回出題いたしました演習問題の解答と解説
を行います。
[演習問題27]
図は、 SSB (J3E) の送信機の構成の一部を示したもので
す。 第1平衡変調器の出力に現れる周波数成分として、正
しいものを下の番号から選んで下さい。 但し、搬送波及び
変調信号の周波数をそれぞれ fc 及び fs とします。

      1   fc + fs
      2   fc -fs
      3   fc 及び fc + fs
      4   fc 及び fc -fs
      5   fc + fs 及び fc - fs

[解答と解説]
SSB は、 DSB と同じく振幅変調の仲間です。 それでは、
どこが同じで何処が違うのかそれぞれのパワースペクトラ
ム {信号のどの周波数にどの位の電力(パワー)があるか
を示したもの} で見てみましょう。

注・・図では、 縦軸が電圧になっていますが、電圧を2乗し
   ますと電力になります。

まずは、DSB です。

上のオレンジ色のお饅頭の様な形をしたものは、 音声の
パワー・スペクトラムです。 周波数の低い方の f1 から急
激に大きくなり、 その後周波数が高くなるにつれて低くな
っています。
そして、周波数が Fc のところに搬送波が有ります。
これらを掛け合わせる(音声信号で搬送波を変調)と下側
の図の様に搬送波とその搬送波より低い周波数に下側波
帯と搬送波より高い周波数に上側波帯が出来ます。 これ
が振幅変調 (AM変調:A3E) です。
次に SSB のパワー・スペクトラムを見てみます。

上の図は、音声信号と搬送波のパワー・スペクトラムを表
しています。
下の図は、SSB を表しています。
DSB のパワー・スペクトラムと比較しますと 搬送波と下側
波帯が無くなっています。
側波帯の事を”Side Band” と言います。 DSB は、 搬送波
に対して下側の周波数と上側の周波数にそれぞれ側波帯
を持ちますので"Double Side Band" と言います。
これに対して SSB は、”Single Side Band” と言います。
SSB には、H3E や R3E もありますが、大きく分けて LSBと
USB が有ります。
USB とは、 Upper Side Band の事で図に示しました様に上
側波帯だけのものです。
そして、LSB とは、Lowe Side Band の事で下側波帯だけの
ものを言います。

平衡変調器では、搬送波が取り除かれた LSB と USB が出
力されます。
よって、答えは、 "5" と言う事になります。
問題の図に描いて有ります様に平衡変調器の後の帯域フィ
ルター で USB 又は、 LSB を除去して LSB または、USBを
得ています。



[演習問題28]
図は、SSB (J3E) 受信機の構成例を示したものです。 A
及び B で示すものの正しい組合せを下の番号から選んで
下さい。


1  周波数逓倍器    検波器
2  周波数弁別器    検波器
3  励振増幅器      周波数混合器
4  周波数混合器    励振増幅器
5  周波数混合器    検波器

[解答と解説]
A は、受信波の周波数を中間周波数に変換する為の物
ですから "周波数混合器”となります。
B は、その後が低周波増幅器になっていますので、中間
周波数から復調して 音声信号を取りださなければなりま
せので”検波器”となります。
以上より答えは、 ”5” となります。

ここで、 検波に第2局部発振器が必要な訳をお話いたし
ます。
再び、振幅変調のパワー・スペクトラムをご覧下さい。
音声信号は、f1 ~ f2 の範囲です。
航空無線の場合は、 f1 は、300 [Hz] 。f2 は、3 [KHz]です

DSB の場合、受信側で搬送波の周波数:Fc が分かります
ので、f1 も f2 も分かりますが、 SSB の場合、 搬送波が送
られて来ませんので f1 と f2 が分かりません。
その為、DSB の受信機で受信しますと、TV のワイドショー
なので声を変えて放送する時の男の人のボソボソした声に
なってしまいます。
そこで、 受信側では、 中間周波数増幅の後で第2局部発
振器で搬送波を加えてあげる必要が有ります。
次の図をご覧下さい。

BFO と書いてあるのは、第2局部発振器で疑似的に作ら
れる搬送波の事です。
BFO とは、 Beat Frequency Oscillator の略です。
ビートですので周波数の近い2つの信号の差であるウナリ
を意味します。
一番上の図は、BFO の周波数と SSB の周波数の関係が
正確な場合で、正しい音で検波されます。
真ん中の図は、 BFO の周波数が、 SSB から離れている
場合を示します。
この場合、FbL と F1 及び F2 の差が大きくなっていますの
で TV のワイドショーで女性の声を変えたあのマンガっぽい
声になります。
また、 一番下の図の様に BFO の周波数が高くなりますと
FbH と F1 及び F2 の差が小さくなりますおので、 こんどは、
男性の声を変えた様になります。

最後に”周波数逓倍器”と”周波数混合器”の違いについて
まとめてみます。

周波数逓倍器
 波形が歪んでも構わない場合に使用します。
 例
  FM 送信機で変調された FM 変調波の周波数を目的
  の送信周波数にする場合。

  高電力変調方式の DSB 送信機
  発振周波数を目的の周波数にし、電力増幅した搬送
  波の振幅を音声信号の大きさに比例した振幅にする
  場合、搬送波の形は、SIN波でなく歪んでいても、 良
  いのです。変調波の形が音声信号と相似形であれば
  良いのです。
  但し、電力増幅する前に変調を掛けてから電力増幅
  する低電力変調方式の場合は、変調された搬送波の
  波形が音声信号の形をしている為に、 周波 数逓倍
   器を通しますと波形が歪んでしまいますので、使用で
  きません。

周波数混合器
  周波数変換する事により歪が出ては、困る場合に使用
  されます。
 例
  受信機において受信周波数を中間周波数に変換する
  場合。
  受信波、音声信号と相似形をしています。

  SSB の送信機及び受信機で周波数を変換する場合。
  SSB 変調波は、音声信号と相似形をしています。
  参考までに SSB 送信機の構成図を掲載しておきます。


  低電力変調方式の変調波
  目的の送信周波数にする為には、目的の周波数になっ
  た後も変調波は、 音声信号と相似形である必要があり
  ます。

以上で2月期向け第11期の講座の全てのお話を終了させ
て頂きます。
半年間のご利用誠に有難う御座いました。
皆様が、免許を手にされる事を心からお祈りしています。

次回、 8月期向け第12期受験講座は、3月中旬頃の開講
を予定しています。
詳細が決まり次第ご案内いたしますので、第12期をご利用
の方は、時々、当ブログを覗いて見て下さい。

                               TOITA

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