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平衡変調器・リング変調器 へいこうへんちょうき

4アマ 3アマ 三陸特 二陸特

搬送波と信号波を加えると、搬送波の成分が打ち消されて上下の側波帯(DSB)だけが出てくる変調回路。SSB 送信機では、この出力を帯域フィルタに通して片側の側波帯だけを取り出す。

試験ではここ

4アマは図の計算。搬送波 fc=1,506.5〔kHz〕、信号波 fs=1.5〔kHz〕で上側波帯通過用の帯域フィルタを通すと出力は fc+fs=1,508.0〔kHz〕。3アマは「平衡変調器の働き」=搬送波を抑圧して両側波帯を出す、「片側の側波帯を取り出す回路」=帯域フィルタ(BPF)の正誤。

ふつうの AM 変調器は、搬送波に信号波を乗せると「搬送波+上側波帯+下側波帯」の3つが出てきます。平衡変調器は回路を左右対称(平衡)に組んで、搬送波だけを打ち消す回路です。出力に残るのは上下の側波帯だけなので、その後ろに帯域フィルタを置いて片側を取り出せば SSB 波になります。

平衡変調器で SSB 波を作る
平衡変調器→帯域フィルタで SSB 波を作る。搬送波は出てこない
平衡変調器の出力周波数
f_{\text{out}} = f_c \pm f_s

fc は搬送波の周波数、fs は信号波の周波数。fc+fs が上側波帯、fc−fs が下側波帯。fc そのものは出ない

平衡変調器の入出力スペクトル
スペクトルで見る。入力の搬送波 fc は出力では消え、fc±fs だけが残る

典型問題の解き方(4アマ 例題 No.3 問15)

fc=1,506.5〔kHz〕、fs=1.5〔kHz〕、上側波帯通過用の帯域フィルタ。出力に現れる周波数は?

  1. 平衡変調器の出力を書く fc+fs=1,506.5+1.5=1,508.0〔kHz〕と fc−fs=1,506.5−1.5=1,505.0〔kHz〕。搬送波 1,506.5 は抑圧されて出ない
  2. 帯域フィルタがどちらを通すか見る 「上側波帯通過用」なので高い方の 1,508.0〔kHz〕だけが通る
  3. 答え 1,508.0〔kHz〕。1,503.5(fc−2fs)や 1,509.5(fc+2fs)はそもそも平衡変調器から出てこない

リング変調器

ダイオード4本を環(リング)状につないだ平衡変調器がリング変調器です。搬送波でダイオードのオン・オフを切り替え、信号波の極性を搬送波の周期ごとに反転させます。対称に組んであるので搬送波は出力側の変成器で打ち消され、側波帯だけが残ります。

リング変調器の回路
リング変調器。ダイオード4本を環にし、搬送波で切り替える。対称なので搬送波は出ない

SSB 送信機に出てくる回路と役割(取り違え問題用)

ひっかけ

「不要な側波帯を除去する」のは平衡変調器ではなく後ろの帯域フィルタです。「周波数を整数倍にする」は周波数逓倍器、「励振レベルを自動制御」は ALC。なお SSB 波は逓倍すると側波帯が崩れるので、送信周波数へは逓倍ではなく周波数混合で移します。

上部の看板「平衡変調器=搬送波を消して側波帯だけ出す
搬送波は消え、側波帯の片方だけが電波になる

この用語を押さえる問題

4アマ ・ 日本無線協会 CBT例題 無線工学 No.3 問15

図に示す SSB(J3E)波を発生させるための回路の構成において、出力に現れる周波数は、次のうちどれか。

正答: 1,508.0〔kHz〕

平衡変調器は搬送波 fc を抑圧し、上側波帯 fc+fs と下側波帯 fc−fs を出力する。fc+fs=1,506.5+1.5=1,508.0〔kHz〕、fc−fs=1,505.0〔kHz〕のうち、上側波帯通過用の帯域フィルタを通るのは 1,508.0〔kHz〕である。

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3アマ ・ ブートラボ オリジナル問題 無線工学 No.2 問21

SSB(J3E)送信機において、平衡変調器の働きとして正しいのは次のうちどれか。

正答: 搬送波を抑圧し、上下両側波帯の信号を出力する。

正しい。平衡変調器は搬送波と音声信号を加えると、搬送波成分が打ち消されて両側波帯(DSB)だけが出力される。その後、帯域フィルタで片側の側波帯だけを取り出すと SSB 波になる。

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3アマ ・ ブートラボ オリジナル問題 無線工学 No.3 問22

SSB(J3E)送信機において、平衡変調器の出力から片側の側波帯だけを取り出すために用いられる回路は、次のうちどれか。

正答: 帯域フィルタ(BPF)

正しい。平衡変調器の出力には搬送波周波数を中心に上側波帯と下側波帯が並んでいる。通過帯域の狭い帯域フィルタ(クリスタルフィルタやメカニカルフィルタ)で一方の側波帯だけを通し、もう一方を除去して SSB 波を得る。

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4アマ ・ 日本無線協会 CBT例題 無線工学 No.3 問16

SSB(J3E)トランシーバの送信部において、送話の音声の有無によって、自動的に送信と受信を切り替える働きをするのは、次のうちどれか。

正答: VOX 回路

VOX(Voice Operated Transmit)回路はマイクに入る音声を検出し、音声があるときは自動的に送信状態に、音声がなくなると受信状態に切り替える回路である。送信スイッチを押さずに交信できる。

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問われた問題 5

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