技術を楽しむための新企画です。

ミニＦＭ用に販売されてる送信機KITを実際に製作し。

このページで順次紹介して行きます。
初心者からベテランまで参考になるかと思います。

それでは、これから送信機のKITを買いに行って来ます。
次回のページ更新をお楽しみに、！
 

てな感じで2002年度の企画がスタートするはずだったんだけど？？
そのまんま、2年もほったらかし、乗りが悪いって言うか何て言うか？、誰も乗って来ない、
確かに、いまさらオモチャのKIT何て感は否めません。....どうも手抜きのやっつけ仕事がバレたようですな、！

そこで「理想的なFM送信機とは」ってテーマに変えてFM送信機に求められる
基本的な事柄と能書きを記してみる事にします、内容は、かなりヘビー級な物になると思いますが、
プロ・レベルの技術を望んでいる貴方の為に！！
出来るだけ手抜きをせずに解説致します。

このページに関して不明な事や疑問が有れば質問内容を具体的に絞り込んで mail で質問してください。
WildCat FMの各専門の技術スタッフが責任を持って回答致します。

ミニFMの間で一般的に送信機と呼ばれている物は、FMのステレオ電波を
送信（発振）するものですが・・・わかってるって！！

俗に言う、Transmitterは送信部(送信機)=[FM Exciters]とステレオ変調機[FM stereo generater]が
一緒になってFM送信機=[FM stereo Transmitter] って呼んでる見たいですが、？？

励信用の出力の小さい奴は、FM stereo Excitersって言うのが正しいみたいです。！！

某所でFM stereo Transmitter見せてくれって言うと、お化け見たいにデカイ機械が出てくる、？
一番小さいのでも100W位の機械になるからプロの世界は面白いのだ！（笑

前置きと能書きが多すぎるって！・・・では本題に、

左の画像（高確度水晶発振機)、と比較すると右の画像の信号は、
明らかに信号純度が劣化していてS/N比が悪いのがわかります。
これでも、FM送信機の信号としては、ピュアな信号なんです。
ヤバイ信号は、この画面には収まらいからね。（笑
さて、右の画像の信号のS/N比は、いったい何dBなんだろう？？
測定スパンは、1000Hz、１グリッドは100Hzです。
測定画像を見て鳥肌がたった彼方には、わかると思いますが？
 
 

またPLLのループフィルターの設計が悪くPLLの制御雑音によって、
変調されて位相雑音を加速度的に増加させている機種も中には、かなり存在しています。
広範囲なPLLのロックレンジを得ようとするとPLLの制御雑音によって電波自体の(純度)の
劣化は避けられません。

また安易に雑音を避ける為にループフィルターの時定数を、下げると周波数が浮遊します。
これを避ける為には高度な技術による複雑なループフィルターの設計が必要になります。

私はまだ、この相反する問題点を完全にクリアーした、高度な技術が投入された
高性能な送信機には残念ながらお目にかかった事が有りません。
 

FM ExciterのVCOはレンジの広い周波数変調信号を必要としているので位相の微妙なブレを
抑えるのは高度な技術が必要ですが、せめて15度位まで抑えないと理想的な送信機とは言えないのでは、！？

レンジの広い周波数変調信号を確保するためにVCOは周波数の浮遊の問題を生じます、
お高い機器でも結構見かけます。ヤバイのは〜200Hz、ぐらいを緩やかに上下するのを見たことが有ります。

これは周波数精度に命を賭けてる様な技術者から見れば単なる不良品の部類。！！
この辺も〜30Hz以下位でないとVCOの安定度が良いとは言えません。

右の画像は、基本波の周りに多数の信号が確認できる、（バンド内がゴミだらけ！！）。
基本波に対して約-633KHzに強い信号があります、79MHz-633KHz=78.367MHz
このゴミ信号は、そのまま増幅されるので、バンド内や基本波の付近に存在すると
バンドパス・フィルターやローパス・フィルターでは防ぎようが無いので電波障害は回避不能です。

また、この微細発振が基本波の付近に存在すると相互干渉により
ステレオ・パイロット信号との干渉ビートを起こし受信音に不快なビート音を発生させる原因になります。

※補足、俗に言うパラ発振とは「あらゆる周波数を無秩序に発振する現象(異常発振)」

VCOの発振信号は最初からピュアな信号を発振させないと
理想的な送信機の原信号には使えないって事を今一度、頭に叩き込んで戴きたい。
前に説明した様に電波の原点はVCO、これがヤバイと後からどんな事をやっても無駄なんです、
何をやっても良くなる事は絶対に在り得えません。

中途半端なVCOを、いじくりまわすより新たな回路を設計した方が良い結果が得られる事の方が多い。

3.歪のない変調と、その直線性が良い事！

FM変調の原点は、VCO=「可変周波数発振機」 、
オーディオ信号によって周波数を可変する発振機、なわけだが？
そのオーディオ信号に対し正確に発振周波数を変移出来ないと当然信号が歪みます。

FMの電波は、その名の通り「FM = Frequency Modulation = 周波数変調」
音声信号によって発振周波数を上下に変動させ音声を伝達しているのです。

VCOに与えるPLLの問題点
オーディオ信号によって発振周波数の変移が起こるとPLLが周波数のズレを感知して
補正をかけるのでオーディオ信号に対し正確に発振周波数を変移出来ないと言う矛盾が生じます、
特に、100Hz以下のオーディオ信号の低周波域でダイナミックに起こります。

発振周波数を正確に変移出来ない為に信号が歪んでしまいます。
これはVCOの変調回路と多くの場合PLLのループフィルターの設計に問題があるのですが、
粗悪な物は50Hz〜200Hz程度のオーディオ信号の入力でもPLLの制御信号の阻害を受けて
オーディオ信号の波形が原型をとどめないぐらい崩れてしまいます。

いくら優秀で高性能な変調機を使っていても、VCOが不完全な場合正しくオーディオ信号を
変調できないので音質がドウノコウノって言う以前の話になります。

この件に付いては、プロ用の Exciters でも、低域特性の悪い物が多く存在するので、
某有名な変調機メーカーの技術者達は自社製品の性能が生かせない為、かなりキレてる様で、
その事がマニアルに露骨に記載されているのを見た事が有ります。
だったらExciters も、自社で開発しろよって、思うが・・・！！
アメリカの場合ユニオンに寄って保護されていているので他の領域を侵せないんですね。
その前にExcitersとstereo generater とでは技術的なジャンルが
極端に違うので簡単な話では有りませんが、！？

高性能な変調機を使うなら低域特性の良いVCOを搭載した、Exciters を使わないと
その性能を100%生かせ無いので高性能な変調機も単なる飾り物になってしまいます。

貴方は、この信号の比較を見て
音が良いとか悪いとかの話しをしますか？

オシロ画面の見方
最後の画像を見てください、右上にTIME.DEVの表示が50mSと表示されています、
これは時間軸を表示しています画面では見えにくいが縦横に格子(グリッド)が見えると思う
(縦横10マス)このひとマスを時間軸が横にスイープする時間が表示されている。
したがって50mSの場合画面の左から右にスイープする時間は0.5秒となります、
0.5秒に2+1/2波観測されると言う事は5Hzの信号で有る事が確認で来ます。
他の画面も、この様にして表示されている信号の周波数を確認できます。

上記の比較画像を見て貰えばわかる様に低い周波数ほど信号への影響が大きくなります。

オーディオ信号を正しく再現できないので音質がドウノコウノって言う以前の話になりますが、
この様にオーディオ信号がPLLによって阻害を受けた場合、影響が出て来た周波数以下の信号を
フィルターなどでカットしないと音が不安定になる、と言う前に変異した信号は雑音と化しています。
また、送信する電波の安定度も失う事になるので注意が必要です。
 

左上の画像の送信機では、70Hz辺りが限界なので、それ以下の周波数を、
フィルターでカットしないと音質に悪影響が出るのは信号から単純に推測出来る?。

FMステレオのオーディオ信号はパロット信号によって上限周波数の制約を受けているので、
良い音を出すためには低い周波数帯域を歪み無くクリーンな信号を再現できるかによって
基本的なクオリティーに大きく影響して来ます。
最近のヨーロッパのFM放送機器では、オーディオ信号の低い周波数帯域をいかに再生するか
と言う点を重視した回路設計の機器が多く見られます、技術屋の行き着くところは皆同じなのかも！！
いずれにしても低い周波数の信号に対して高い周波数の信号が上乗するので低域信号が歪むと
全てに音が濁って来るので低域信号の歪みは大敵という事になります。
ちなみに、ヨーロッパの最新のFM Exciters は、10Hzの信号を再現で来る事を売りにしている物が存在します。

FMステレオで良い音で送信するためには、VCOの性能が大きく関わって来ます。

FM放送波の原点その１は、VCOが発振する信号です。(俗にキャリヤー信号と呼ばれている、主搬送波)
何故キャリヤー信号と呼ばれているかと言うと単純に物を運ぶ信号の事！
その信号が乱れていたり濁っていたりすると正確に情報は伝達出来ません。

FM放送波の原点その２は、ステレオ音声信号を伝達するサブキャリヤー信号(副搬送波)になります。
FM放送の電波は、主搬送波に音声情報を載せる、しかし主搬送波に載せられた音声情報には、
副搬送波と言う極めて繊細なステレオ音声情報が存在する。
主搬送波がクリーンで有っても副搬送波が乱れていれば情報は欠落し伝達出来ません。(猿でもわかる)
その情報の全てが正確にリスナーに伝達されて初めて良い音が再現されるのです。
単純な話、親亀の上に小亀が乗っていてその上に最終的な情報が乗っているのです。
どの亀が、コケても正しく情報は伝わりません。

これで、わかってもらえるんだろうか？？。

★主搬送波とはFM放送帯域で発振されている信号、・・例として、[80MHz TOKYO-FM]等、(電波の信号)
★副搬送波とは、ステレオ音声信号を伝達するサブキャリヤー信号で、38KHz.(電波と音の中間的な信号で
音声信号と共に立ち上がる、音声信号がない無音の時は抑圧されている。)

★パイロット信号とは、受信側でサブキャリヤー信号を同期させるための基準信号、19KHz.(音声信号に極めて近い位置に有る信号)

★音声情報(音声信号)とは、一般的なFMステレオ放送の場合、20Hz〜15KHzの耳に聞こえる周波数範囲、(人間の耳に聞こえる音の信号）
 
 
 

次回サイト更新時にはFM変調機編を予定しています。
 
 
 

★補足
上記解説内において、
電波の高調波やスプリアスに関しての解説がなされていない件についての指摘を受けました。
高調波やスプリアスは除去出来ているのが当然と言う観点で話を進めていますが、
次回サイト更新時には高調波やスプリアスに関しても多少解説して見たいと思います。