□ H17年12月期 A-09  Code:[HD0501] : 比検波器の回路図と名称
検索サイトから来た方は… 無線工学の基礎 トップへ 以下をクリックすると、元のページが行き先に飛び、このウインドウは閉じます  ■ 無線工学を学ぶ  (1) 無線工学の基礎   年度別出題一覧   H11年 4月期,8月期,12月期   H12年 4月期,8月期,12月期   H13年 4月期,8月期,12月期   H14年 4月期,8月期,12月期   H15年 4月期,8月期,12月期   H16年 4月期,8月期,12月期   H17年 4月期,8月期,12月期   H18年 4月期,8月期,12月期   H19年 4月期,8月期,12月期   H20年 4月期,8月期,12月期   H21年 4月期,8月期,12月期   H22年 4月期,8月期,12月期   H23年 4月期,8月期,12月期   H24年 4月期,8月期,12月期   H25年 4月期,8月期,12月期   H26年 4月期,8月期,12月期   H27年 4月期,8月期,12月期   H28年 4月期,8月期,12月期   H29年 4月期,8月期,12月期   H30年 4月期,8月期,12月期   R01年 4月期,8月期,12月期   R02年 4月期,9月期,12月期   R03年 4月期,9月期,12月期   R04年 4月期,8月期,12月期  分野別出題一覧   A 電気物理, B 電気回路   C 能動素子, D 電子回路   E 送信機, F 受信機   G 電源, H アンテナ&給電線   I 電波伝搬, J 計測  ■ サイトポリシー  ■ サイトマップ[1ama]  ■ リンクと資料  ■ メールは下記まで 2022年 12/31 12月期問題頁掲載 09/01 08月期問題頁掲載 05/14 04月期問題頁掲載	無線工学 > １アマ > H17年12月期 > A-09 A-09 図に示す回路の名称として、正しいものを下の番号から選べ。 １ スケルチ回路 ２ 平衡変調回路 ３ フォスターシーリー形周波数弁別回路 ４ レシオ（比）検波回路 ５ ２同調形検波回路 Fig.H1712A09a
	ここで問われているのは検波or復調回路についてですが、特に周波数変調(FM)の復調回路がよく出題されます。まずは、FMの復調回路にどんなものがあるかを眺めてから、解答に入りましょう。 ［１］２同調検波回路 　同調回路（中身は共振回路）の周波数特性を思い出して下さい。ある（直列でも並列でもよい）共振回路に高周波電圧を加えてゆくと、共振周波数において電流が最大又は最小になりました。 　では、周波数を上げて行くor下げて行くその「途中」はどうなっていたでしょうか？ Fig.HD0501_a ２同調検波回路の構成 　周波数と共に、電流（又は共振回路を構成する素子の両端の）電圧が周波数と共に変化しませんでしたか？　これはまさに「周波数の変化が（電流または電圧の）変化に変換される」というFMの復調そのものの働きではないでしょうか？ 　これをうまく利用したのが、同調検波器です。共振回路が１つでもこの効果は認められますが、２つにして共振周波数をずらし、かつ、互いに逆極性の電圧が出るようにしておくと、中心周波数からの変動に対して正負の出力が得られます。 　これがFig.HD0501_aの２同調形検波回路です。入力には同調回路１があり、比較的広い周波数範囲で共振します。共振周波数はｆcとします。この共振回路のＬがトランスを構成し、２次側にもＬが磁気的に結合した同調回路が２つあって、それぞれの共振周波数がｆ1とｆ2（但し、ｆ1＞ｆc＞ｆ2で、ｆ1−ｆc＝ｆc−ｆ2）となっています。 Fig.HD0501_b ２同調検波回路の動作 　共振回路３は、共振回路２に対して逆極性の電圧が発生するように、トランスを工夫しておきます。すると、この２つの共振回路を合成した特性は、Fig.HD0501_bのように、中心周波数ｆcを中心にした周波数の変化が、電圧の変化となって出力されます。周波数のシフトが大きくなりすぎると、合成回路の特性は非直線になりますから、最大周波数偏移時でもｆ2〜ｆ1の中に収まるようにしなければなりません。 　Ｄ1, Ｃ4, Ｒ1やＤ2, Ｃ5, Ｒ2は包絡線検波器を構成していますから、出力されるのは低周波成分のみとなります。 　ここで調べた、共振回路の「すそ」の特性が「周波数変化を振幅変化に変換する」というのが（アナログ的な）FM検波では基本になっています。 ［２］フォスター・シーレ検波回路（フォスター・シーリー回路とも） 　もう一つ、共振回路にその共振周波数から少しずれた信号を入れると、出力の位相が周波数の偏移量に応じてずれるという現象を利用した検波回路です。フォスターさんとシーレさんが発明した、というのでこの名前がついています。 　この回路は、Fig.HD0501_cのように構成します。中間周波入力は左の端子で、検波出力が右の端子に得られます。入力部は磁気的に結合したＬ1とＬ2で２つの共振回路を組みます。この２つの共振回路は、いずれも中心周波数ｆcに同調させます。一方、一次側から十分大きな容量を通して二次側のセンタータップに加えると同時に、２つの包絡線検波回路（Ｄ1, Ｃ4, Ｒ1やＤ2, Ｃ5, Ｒ2で構成）のコモンに加えます。 　この回路は、Fig.HD0501_c下の等価回路にあるようなモデルで描くことができます。 Fig.HD0501_c フォスター・シーレ検波回路の構成 　つまり、Ｌ2側に生じたｖ1/2にＬ3を通して加わる、位相がπ/2ずれたｖiが加算される格好です。 　中心周波数でのベクトル図を描けば、同図右下のように表せます。（以下、この図で示すｖiはＬ3に生じている電圧です。） 　Ｄ1側に生じたｖ1/2はｖiよりπ/2進み、Ｄ2側に生じたｖ1/2はｖiよりπ/2遅れます。 　この周波数では、Ｄ1側の出力電圧ベクトルvo1とＤ2側の出力電圧ベクトルvo2は大きさが等しいので、出力電圧ｖoはゼロです。この様子は、Fig.HD0501_dの真中の図で示してあるものと同じです。 　ｆ＜ｆcに偏移した時は、Fig.HD0501_dの上に示されたように、ｖiを基準にすると、Ｄ1側が遅れ、Ｄ2側が進みます。このようになると、|ｖo1|＜|ｖo2|となるので、出力は負になります。 　ｆ＞ｆcに偏移した時は、Fig.HD0501_dの下に示されたように、上とは全く逆の理屈で、|ｖo1|＞|ｖo2|となるので、出力は正になります。 　この検波回路の特徴としては、振幅制限作用がないことです。各電圧ベクトルが振幅変動を起こせば、即ちベクトルの長さが変化すれば、出力電圧の大きさも比例して変動してしまいます。このため、前段に振幅制限器を置くことが必須になります。 Fig.HD0501_d フォスター・シーレ検波回路の動作 　この回路の「ミソ」は、入力の周波数がズレると、二次側の共振回路の誘導電圧の位相がズレることと、入力側の基準電圧をベクトル的に合成して差を取る、という工夫にあると思います。私にはこんな回路、とても思いつきません。 ［３］比（レシオ）検波回路 　この回路は、上に挙げたフォスター・シーレ回路の改良形になります。フォスター・シーレ回路では、特徴にも書いたように、振幅制限作用がありませんのでここが改良の対象です。 Fig.HD0501_e 比検波器の構成と動作 　回路図Fig.HD0501_eを見ていただくと分かりますが、よく見ないとフォスター・シーレ回路と見分けがつきません。 　大きな違いとしては、Ｄ2が逆向きであること、（定数は入っていないが）大容量のＣ6とＣ7やＲ3が追加されていること、また、Ｒ3の両端から電圧を取り出していることです。 　ベクトル図で書くとほとんど同じですが、異なるのは包絡線検波した後の電圧のかかり方です。Ｄ1側に生じた整流出力ｖ21とＤ2側に生じた整流出力ｖ22の和がｖ2となっているとします。 　この時、入力の周波数（または位相）が変化せず、振幅だけが変動したとすると、Ｒ3の両端にかかる電圧は、Ｃ3とＲ1やＲ2が作る時定数が十分長いため、ほとんど変化しません。つまり、この回路は振幅制限（リミッタ）作用があるので、フォスター・シーレ回路には必要だった、前段のリミッタを省略できます。 それでは、解答に移ります。 　まず、問題の回路図を見て選択肢のうち、この回路がスケルチ回路や平衡変調回路でないことは明らかですね。スケルチなら増幅を止める機構が、平衡変調なら信号入力と搬送波入力の２つの入力がそれぞれなければなりません。 　残りは上に掲げた３回路のうちのどれか、ということになりますが、ここまで読まれた皆さんはもうお分かりの通り、４の比（レシオ）検波回路です。フォスター・シーレ回路との違いは、検波ダイオードの向きと信号の取出し位置にある抵抗です。
閉じる