受信できた！— この声を取り出したのは自分だ

前回の困りごと

第15回でスケルチを足し、聞くものがないときは静かにできるようになりました。これで部品は出そろいです。でも、ここまでの声は全部、シミュレータが数式から作った模擬信号でした。変調度は決められた値、雑音は決められた量、隣の局も妨害波も、こちらが置いたものです。本物の電波には、置いた覚えのないものが全部入っています。遠くの局、空電、電源のハム、夜になると強くなる外国の放送。模擬信号で動いた受信機は、本物でも動くでしょうか。今日はそれを確かめる回です。

予想してから、1つ足す

入口のブロックを差し替えます。練習用信号源の代わりに置く入力アダプタは、録音された未復調の信号を、第1回から使ってきた「アンテナ入力の観測点」に同じ形で流し込む変換器です。ここで一つ、正直に書いておきます。実際の電波は 1,000 kHz 前後の高い周波数で、音声の録音のように標本化すると大きすぎます。だから記録信号は、受信装置の側であらかじめ周波数を落とし、中心周波数と標本化の速さを添えて保存してあります。アダプタはその情報を読んで、教材の RF・IF の表現に対応づけます。中身は第6回のミキサと同じ周波数変換です。アンテナから受信機までの道のうち、前半を録音のときに、後半をいま、自分の受信機で行うのです。

何が変わると思いますか。模擬信号と違う所を予想しておきましょう。レベルは分からない（AGC が働くはず）。隣の局がいるかもしれない（IF フィルタが要る）。雑音は模擬より多いか少ないか。局発を合わせないと IF の門に入ってこないのは同じ。スケルチは最初は切っておきます。弱い局を聞き逃したくないからです。

動かしてみる

ラボのシミュレータで、ブロック図を第1回から第15回まで順に並べます。保存してある前回の構成を読み込めば、そのままの状態で始められます。入力を「記録信号」に切り替えると、アンテナ入力の観測点にスペクトルが出ます。模擬信号のときのような 1 本の山ではなく、9 kHz おきに大小の山がいくつも並び、その間に雑音の床があります。これが中波の放送帯です。局発を回して、記録信号の中で一番大きい山（ここでは 999 kHz として記録してあります）に合わせます。局発が 1,454 kHz に来たところで、IF フィルタの出口に 455 kHz の山が入り、AGC の制御電圧が動き、スピーカーから声が出ました。

声が出たら、すぐに観測点を順にたどってみましょう。アンテナ入力では複数の局が並んでいます。RF 同調の後では 999 kHz の山が高く、離れた局が低くなっています。ミキサの後では同じ形が 455 kHz に移り、2,453 kHz に和の成分もいます。IF フィルタの後では 452〜458 kHz だけが残り、隣の 990 kHz と 1,008 kHz の局（IF では 446 kHz と 464 kHz）は消えています。検波後には直流分の上に乗った音声波形、AF 出力ではそれが大きくなった波形。一つの声が通った道が、全部見えます。

ここからが最終回らしい実験です。聞こえている状態から、部品を一つずつ外してみます。まずミキサをバイパスすると、IF フィルタには 999 kHz の信号がそのまま来るので、455 kHz の門を通れず、無音になります。周波数変換は「同じ門をいつも使う」ための部品でした。次に IF フィルタの幅を 6 kHz から 2 kHz に狭めると、声がこもります。側波帯の高い成分が削れたからです。逆に 20 kHz に広げると、隣の 990 kHz と 1,008 kHz の局が混じってきます。AGC を切ると、記録信号の中で局のレベルがゆっくり揺れている（録音時のフェージング）のがそのまま音量の揺れになります。模擬信号では自分で置いた揺れでしたが、本物の揺れは勝手に起きていました。最後にアッテネータを 0 dB にして RF 増幅の利得を最大にすると、強い局が 2 つ重なる所で、第12回に見た架空の局が小さく現れます。どれも、ここまでの回で一度ずつ困ったことです。

名前をつける

最終回で名前をつけるのは、部品ではなく受信機全体の「性能」です。試験では受信機の性能を 4 つの言葉で表します。感度、選択度、安定度、忠実度。どれも、この講義のどこかで困って、どこかで直したものです。

式も二つだけ復習します。一つは、今日いちばん多く使った局発の式。記録信号の中の局に合わせるたび、頭の中でこれを計算していたはずです。

もう一つは感度の見積もりです。第11回で、雑音は増幅器の入口で決まると学びました。受信機の入口に換算した雑音電力は、温度と帯域幅と雑音指数で決まります。信号がその雑音に対して必要な S/N だけ大きければ受信できる、という簡単なモデルで、最小の受信入力を見積もれます。

最後に、受信カードを書きます。局の周波数、局発、IF と帯域幅、検波方式、受信した日時、入力モード（今日は「記録信号」）。これは「できた」の記念であると同時に、次に直すときの出発点です。SDR と呼ばれる受信装置をパソコンにつなげば、同じ入力アダプタに手元のアンテナからのライブの信号を流し込めます。それは「次の探究」として残しておきましょう。この講義の受信機は、その日が来ても、そのまま使えます。

試験ではこう出る

今日の結果

最後の問いは「AGC とは何ですか」ではありません。「今の受信をもっとよくするなら、どのブロックを、なぜ変えますか」。受信カードの横に、あなたの答えを一行書いてください。それが書けるなら、スーパーヘテロダイン受信機の図は、もう暗記するものではなく、自分で組んだものです。16 回、おつかれさまでした。

この回で解けるようになる問題

本文の「例題No.」は公益財団法人日本無線協会が公表している CBT 方式の国家試験の例題、「過去問」は同協会の公表試験問題です（日本無線協会 試験問題。同協会の利用条件に基づき掲載）。「オリジナル」は当サイトの作問です。