2012年4月3日火曜日

回路技術


たいていのトランシーバーにはAMモードがついている。しかしこのAMモードは結構やっかいな存在である。
AM送信について考えてみる。

昔のAM送信機はほとんどの機械がファイナルで変調をかけていた。プレート変調やスクリーングリッド同時変調などである。 これらは変調器に送信パワーと同等の大電力を必要とし、変調トランスを必要とした。もっと小電力にするためにはコントロールグリッド変調などがあった。 送信時のピーク電力はキャリア電力の4倍であり、シングルトーンの100%変調の平均電力は150%である。 当時のAM送信機は今のようにALCでパワー制御するということはあまりなく、現代の送信機は低電力変調が主流で、 パワーの制御という意味で違った難しさを持っている。


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現代のHF送信機はSSB送信機である。このSSBを主にした送信機にAMモードを追加する場合はどうなるか。
まず元のSSBに対してキャリアだけ漏らしてやるとH3E(A3H)モードができあがる。 いまはAMはほとんど絶滅したが、 業務用の送信機のほとんどがこのモードであり、別名AME(AM Equivalent)とも呼ばれ、AM受信機で復調できる。
本格的なAMに比べ帯域幅は半分であり、キャリアはピーク電力に対して-6dB、シングルトーン100%変調時はちょうどSSBの2TONE変調と同じ状態になる。 ALCの動作はSSBと同じでよく、動作的には一番シンプルである。 しかしこのモードの変調の難しさ(深くできない)はご存じの通りである。キャリアが少ないともがつき、多過ぎると変調が浅くなる。 送信機の段間でキャリアを漏らして追加したような構成では、キャリア電力をバンド間のゲイン変動や、温度の変動に対して一定するのは非常に難しい。 このためにはやはりキャリア電力が一定になるようなフィードバック系の制御がほしいところである。


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現代のアマチュア無線機のほとんどは本格的な両側波帯のAMモードである。 終段で変調をかけることはほとんど行われず、低電力変調である。 IFの帯域はSSBフィルター以外に、両側波帯を通すフィルターが必要となる。
キャリアはどこで添加するか。先のH3E(A3H)モードのようにどこかの段で漏らすか、またはBMのバランスを崩してキャリア漏れの状態を起こすかである。
ここで問題になってくるのはALCである。変調のピークパワーに対してのALCがキャリアにもかかってしまった場合、 このキャリアは影響を受けて減少するから、キャリアで振れていたパワー計の振れが下がることになる。
そのためにはキャリアはALCと無関係である方がよい。したがってできるだけ後の段で漏らすことになる。 この場合キャリアはピークパワーの25%に調整するとちょうど100%変調がかかるレベルとなる。
しかしこのキャリアパワーは前述のように温度変動、バンドのゲイン変化にもろに影響を受ける。 そのためキャリア調整がついてるような機械ではいいが、モービル機や簡単操作のためには不適当である。


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キャリアパワーを一定にするためになんらかの方法で制御する事が必要となる。このためにALCの様なフィードバックの制御でキャリアパワーを制御する。 しかし変調がかかるとパワーは増加するから、通常の尖頭値型のALCでは不適で、キャリアにかからないように、 変調に対しては応答しないように平均値型のALCをかける必要がある。 メーカー製の機械の大部分はこれであり、AMモードでは時定数を切り替えることになる。


法的にはSSBもAMも同じ電力であっても、それぞれのピークパワーは違う。
AMはキャリア電力の4倍まで出すことが可能である。前述の様に25%のキャリア電力として、SSBと同じピークパワーで抑えてしまうのは得策ではない。 もともとSSB時でもバンドやばらつきその他で、設計パワー的にはある程度余裕があるから、キャリア電力を定格パワーの40%程度とし、 ピークは4倍の160%となるが、この程度までは少し伸びがなくても出力は可能という考え方である。
これも前述のアマチュア専門誌であるが、「40%にするのは、変調は浅くなってもキャリアの多い方が・・・ 考え方」と書かれてあったが、 40%のキャリア電力にしても、ALCを平均値型にしたために、パワーさえちゃんと伸びていればきちんと100%(以上)の変調がかかるのである。 100%以上の変調がかかってもがつかないようにするためには、変調レベルに制限をかければ良いことになる。 そのためにプロセッサーなどは有効である。


しかしこの平均値型ALCを採用しても、実は変調をかけると平均パワーは増加しているから、 例えばしゃべった後に、 一瞬パワー計が下がるというような現象が起きるのである。 しゃべっている間もALCがキャリア+変調の平均電力が一定になるように制御していて、パワーメーターは若干前後しているが、 変調がなくなるとキャリアだけになってしまいパワーが下がり、時定数で戻っているのである。

余談であるがA3HモードをH3Eと書いた。A1, A3, A3J、A3H、A3A, F3などの旧モード表記法は、もはやアマチュア無線だけと思われる。 どうして世界の標準にしないのだろうか? 新モード表記は、それぞれA1A, A3E, J3E, H3E, R3E, F3Eである。



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