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電波形式のひとつに、SSBと言うものが有りますが、これに付いてお尋ねします。 SS...

movingplantさん

2012/3/1522:50:03

電波形式のひとつに、SSBと言うものが有りますが、これに付いてお尋ねします。
SSBを作る前の状態の、DSBの模式図の中央にあたる谷の部分や、両側の山は何を表していますか。
なぜあの様な二つの山に

例えば7MHzの場合、周波数的に見て7.00MHzジャストで有れば、その電力のレベルは、中心の7.00MHzのレベルが一番高い山形の線で表わされると思いますが。
思うに、あれは低周波で変調された時の電波の状態ですか?
もしそうだとすれば、低周波には+側と-側の両方の成分を持っているから変調された時の波形が模式図の様に見えると言う事でしょうか。

また、復調の時昔はBFOをかけていましたが、なぜその様にしないと復調出来ないのですか。
人に聞くと、キャリアが無いから注入して復調するとか説明されますが、間を省略した説明の様で良く分かりません。

すみません、素人向けに解説をお願いします。

補足皆さん回答ありがとうございました。
毎日繰り返し読んで、理解する事が出来ました。
電波と言うイメージが私の頭の中では、中心周波数を頂点とする山形の観念が頭から離れず、キャリアが無いのになんで電波として届くんだと言う事ばかり考えていました。
ついでと言ってはなんですが、側帯波のみが出て来る様な変調方式は有りませんか。
どうしてもXtalフィルターで側帯波をばっさり切り落とすしかないのでしょうか。

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homebrewhamさん

編集あり2012/3/2015:23:46

あんまり難しく考えないでも基本的にはAM系の変調方式はほとんど周波数変換と同じ仕組みです。

2つの周波数を乗算すると、和と差の周波数が発生します。
DSBの中央の谷の部分は元々キャリア周波数のあった場所です。
無線でいかに効率よく情報を伝送するか考えられた結果、キャリアは情報を持ってないゆえ受信側で同じものが作れるのでわざわざ送る必要はないから消してしまえとなりました。
そこで変調時にバランス変調というキャリア周波数が消える方法を用いています。
こうすることで、キャリアをなくした分だけ信号波の方にパワーをかけられます。
つまり、DSBで山が2つ現れるのは、7MHzと0.001MHz(1kHz)で周波数変換した結果、和の7.001kHz、差の6.999kHzの信号が出現したからで、その山は周波数変換された音声信号そのものです。

通常のAM変調のようにキャリアを残したまま送信した場合、受信側では簡単な回路で勝手にキャリアの7MHzと音声信号の7.001MHzで周波数変換して元の音声信号に戻ります。
しかし、DSBではキャリアがないので、BFO回路を用いて周波数変換します。
7MHzのBFOを使って、7.001MHzを0.001MHzにすることで元の1kHzの音声として聞こえるようになるのです。

で、DSBだと周波数変換した結果の和と差の両方の成分が残ってるわけですが、両者は周波数特性が逆さなだけの全く同じ情報を持っています。
全く同じ情報2つも送るなんてエネルギーの無駄なので、片方を消し去った結果、残りのほうに更に2倍の電力をかけられるようにして更に効率をよくしたものがSSBです。

補足:
>側帯波のみが出て来る様な変調方式
ウェーバー方式SSB変調器、メリゴ方式SSB変調器とか、フェージング方式SSB変調器とか。
いずれも位相を制御することにより不要な信号を打ち消し必要な信号のみを取り出す方式です。
複素変調(IQ変調)などとも言い、現代の無線機やデジタル通信などあらゆる無線通信においてとても重要な技術です。

質問した人からのコメント

2012/3/21 14:30:56

homebrewhamさんありがとうございました。
faultfinder2010さんさん、申し訳有りません。
お二方とも、分かりやすく丁寧に教えて頂き感謝致します。
どちらの方を選ぶか凄く迷ってしまいました
再質問に答えて頂いた方を選ばさせて頂きました。
今後とも宜しくお願い致します。

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2012/3/1610:06:06

>SSBを作る前の状態の、DSBの模式図の中央にあたる谷の部分や、両側の山は何を表していますか。

音声などの信号のレベルを、周波数によって解析したものを「スペクトル」といいます。
このサイトに色々な音のスペクトルが載っています。
http://soundengine.jp/services/tips/?date=2007-04-27/3

「人間の声」のところをみてください。
これは男性の声だそうです。100Hz以下ではレベルが低くて、100Hzから500Hzあたりに一つのピークがあり、500Hzから1kHzでは少し落ち込みます。1kHzと2kHzの間にもう一つのピークがあり、2kHz以上ではだらだらと落ち込んでいきます。余談ですが、女性の声の場合は中間の落ち込みが無くピークは全体的に高音側になるそうです。

この音声を7000kHzの搬送波でDSB変調した場合の図を作ってみました。
7000kHzより上では、音声のスペクトルがそのまま移されます。通信では高音側は3kHzでカットオフです。放送では7.5kHzでカットオフです。いちおう3kHzで数字を入れてみました。

7000kHzより下では、音声のスペクトルを 7000kHzを境に鏡映しにしたように反転されたものになります。
3kHz付近にあった成分は 6997kHz付近に移されます。


>例えば7MHzの場合、周波数的に見て7.00MHzジャストで有れば、その電力のレベルは、中心の7.00MHzのレベルが一番高い山形の線で表わされると思いますが。

SSB波の場合は、周波数は搬送波の周波数で表す場合と、占有帯域幅の中心で表す場合があります。
いずれにしても電力レベルのピーク周波数は元の音声の声質などで変化してしまいます。

>思うに、あれは低周波で変調された時の電波の状態ですか?

そうです。前述のとおりです。

>もしそうだとすれば、低周波には+側と-側の両方の成分を持っているから変調された時の波形が模式図の様に見えると言う事でしょうか。

低周波の段階では+の成分しかありません。
DSB変調した段階で-側が発生します。

>また、復調の時昔はBFOをかけていましたが、なぜその様にしないと復調出来ないのですか。

搬送波があれば、搬送波と側波帯の周波数の差が音声信号となり、低周波として聞くことができます。
搬送波が無いと低周波が出てきません。

たとえば低周波を 1kHzのシングルトーン(「ピーーーー」という単一の音)にした場合を考えてください。
これをSSBにした場合、USBなら 周波数が7001kHzで占有帯域幅を持たない電波が出るだけで、これは7001kHzの無変調波と区別がつきません。

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