FM受信機の特徴振幅制限器周波数弁別器スケルチ回路ノイズブランカ増幅器の帯域幅エンファシス回路 - １アマの無線工学 H20年12月期 A-15

□ H20年12月期 A-15 Code:[HF0106] : FM受信機の各構成要素・回路方式等の特徴をAM受信機と比較する

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無線工学 > １アマ > H20年12月期 > A-15
A-15	次の記述は、ＡＭ受信機と比べたときのＦＭ受信機の特徴について述べたものである。このうち誤っているものを下の番号から選べ。

１	伝搬する途中でのレベル変動や雑音、混信などによる振幅の変動を除去するため、振幅制限器を用いている。
２	周波数変化を振幅変化に変換するため、周波数弁別器を復調器として用いている。
３	スケルチ回路は、入力信号が一定のレベル以下になったときに生ずる大きな雑音を抑圧するためのものである。
４	高周波増幅器や中間周波増幅器の帯域幅が広い。
５	送信側で強調された高い周波数成分を減衰させるとともに、高い周波数成分の雑音も減衰させ、周波数特性と信号対雑音比（S/N）を改善するため、プリエンファシス回路がある。

この問題は、単に受信機の構成の問題ではなく、AMとFMの変調方式の特徴と違いを理解しているかを問う問題です。［１］AM受信機とFM受信機の比較　AM受信機とFM受信機を比較するには、まずその変調方式の違いを考えなければなりません。簡単にAMとFMの変調方式を比較してみると、搬送波の何を変化させるか？ AMは搬送波の振幅を変化させ、FMは周波数（瞬時周波数）を変化させる占有周波数帯幅の違いは？アマチュアでは、3 [kHz]程度の音声帯域を伝送するのに、AM(SSB)では音声と同じ3 [kHz]で済むが、FMでは20 [kHz]程度を必要とするノイズに対する耐性の違いは？伝送途中に振幅ノイズが混入すると、AMではそのまま復調されてしまうが、FMでは振幅一定になる制限器を通せば、ノイズは抑圧される。また、FMは信号が一定レベル以下になると急激にノイズが増えるので、それ以下の入力レベルのときには、低周波増幅器を停止させる、スケルチが用いられる。変調方式の本質的な差による構成の違い１…エンファシス FMは復調の際、高周波のノイズほど出力が大きくなるので、送信側で高域強調（エンファシス）をかけて、受信側で高域を落とす（デエンファシス）ことで、S/Nを改善している（後述）。AMにはこのような信号処理は不要。変調方式の本質的な差による構成の違い２…AGC AMはフェージングなどで受信電界強度が変化すると、それがそのままAF出力の変動となって現れるので、検波出力を中間周波増幅器にフィードバックして増幅度を制御する、AGCが用いられる。原理上、AF出力が受信電界強度の変動によらないFM方式にAGCはない。
このように、AMとFMでは、その変調方式の原理的な差異により、必要な信号処理が異なります。それをブロック図で示したのが、Fig.HF0106_aです。　AM受信機には、AF出力を一定に保つためのAGC（水色）や、パルス性のノイズをカットする、ノイズブランカ（ピンク）が装備されています。　一方、FM受信機では、入力信号から、振幅変動を取り除く、振幅制限器（水色）や、高域を減衰させてS/Nを改善するデエンファシス回路（黄色）等が装備されています。　高周波増幅段までの構成はほとんど同じですが、上で見たように、FM増幅帯域はFMの方が広くなっています。	Fig.HF0106_a AM受信機とFM受信機の構成の比較
［２］プリエンファシス・デエンファシス　上記で、FM受信機では原理的に検波出力は高周波になるほど、S/Nが悪化するので、エンファシス方式を用いる、と書きましたが、もう少し具体的に説明します。
Fig.HF0106_b FM変調とエンファシス方式	FM検波である周波数弁別器は、「周波数変化を振幅に変換する」機能を持っています。つまり、高周波の変動ほど、大きなAF出力となって現れる、ということです。　ということは、直感的に考えて、周波数弁別器に入ってくるノイズに周波数変化成分が混入していたとすると、それが例えスペクトル的に一様（ホワイト）であったとしても、高周波成分ほど強調されて出てくる、ということが想定されます。　このようなノイズを、いわゆる「ピンクノイズ」といい、そのまま受信機を構成したのでは、S/Nを悪化させることになり、厄介です。
そこで、あらかじめ、送信側では一定以上の周波数から、高域になるほど強調して変調を掛けておき、受信側では（逆の特性となるように）高域ほど減衰させるようにしておけば、音声特性は周波数的にフラットに戻りますし、復調後のノイズも「ホワイト」になるので、S/Nを改善することができます。　この、送信側で高域を強調する処理をプリエンファシス、受信側で高域を抑える処理をデエンファシスといいます。実際に使われている回路では、Fig.HF0106_b下のように、ある周波数から上を強調、抑圧するようになっていて、FM放送、（アナログ）テレビ放送などのシステム毎にカットオフ周波数（フィルタの時定数）が決まっています。それでは、解答に移ります。　１…振幅制限器の機能はこの記述の通りなので正しい記述です　２…周波数弁別器の機能はこの記述の通りなので正しい記述です　３…スケルチ回路の機能はこの記述の通りなので正しい記述です　４…一般にFMの方が広い帯域を要するので正しい記述です　５…高域を減衰させるのはデエンファシス回路なので、誤った記述ですとなりますから、正解（誤った記述）は５と分かります。