□ H13年04月期 A-18  Code:[HF0503] : FM受信機の振幅制限器の動作原理
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05/14 04月期問題頁掲載
01/11 12月期問題頁掲載
2021年
10/17 09月期問題頁掲載
H1304A18 Counter
無線工学 > 1アマ > H13年04月期 > A-18
A-18 次の記述は、FM(F3)受信機に用いる振幅制限器について述べたものである。このうち正しいものを下の番号から選べ。
受信機の入力信号の振幅の変動を除去し、振幅を一定にする。
受信機の入力信号がなくなったときに生じる大きな雑音を除去する。
受信機の入力信号の変動に応じて利得を制御し、受信機の出力変動を制限する。
周波数弁別器の後段に用い、音声信号の高域部分の雑音を制限する。

 FM受信機に設けられる振幅制限器の働きについての問題です。AMやSSBだと、スパイク性の強いノイズに対して、ノイズブランカなどが必要ですが、FMでは不要です。それは、この振幅制限器が、信号の振幅を一定に保ち、周波数の変化のみを周波数弁別器に伝えるからです。

[1]なぜFM受信機に振幅制限器が必要か?

 難解な理論は私も解説できませんが、FMは「周波数が変化してなんぼ」の世界です。振幅が変化して、同時に周波数も変化していると、復調した時に振幅変化の成分が余分な信号(=ひずみやノイズ)となって現れます。
 例えば、周波数がf [Hz], 最大値がE [V]の正弦波があったとします。振幅が一定のままならこの信号を周波数弁別器に入れても、何も出てきませんが、周波数をf [Hz]のまま一定にして、振幅をE〜2Eに繰り返し変化(繰り返し周波数をfs [Hz])させたりすると、周波数が一定であるにもかかわらず、出力にfsの周波数成分やその他の成分が出てきます。
 そのため、アンテナから入ってきた信号のうち、振幅の変動を除いて周波数の変化のみを取り出して弁別器にかけてやるのが、振幅制限器の役割です。

[2]振幅制限器の構成例と働き

 Fig.HF0503_aにダイオード2本のみによるシンプルな振幅制限器の例を挙げました。実際の受信機では、もっと複雑な回路が用いられています(ここでのダイオードは、順方向電圧ゼロ、逆方向抵抗は無限大の理想的な動作をするものとします)。
Fig.HF0503_a 単純な振幅制限器の構成例
Fig.HF0503_a
単純な振幅制限器の構成例
 ダイオード2本はそれぞれ逆向きで、バイアス電圧V1,V2が加えられています。このため、入力が+V1を超えたり、-V2を下回ったりすると、ダイオードがオンになり、出力をこれらの電圧でクランプしてしまいます。
 その様子を示したのが同図右の波形です。実際にはダイオードは理想的なものではありませんので、V1やV2で正確に頭打ちにできるわけではありません。
 しかし、これで出力の振幅変動成分がある範囲に抑えられることは確かです。
 オペアンプを使った理想ダイオードで組めば、ほぼこの回路と同じような動作が実現できます。

それでは、解答に移ります。
 …これが振幅制限器の働きの正しい記述です
 …これはスケルチ回路の働きですから誤りです
 …これは振幅変調系受信機のAGCの働きですから誤りです
 …これはデエンファシス回路の働きですから誤りです
となりますから、正解はと分かります。