発振回路・振幅変調・角度変調
179 ：774ワット発電中さん：
ダイレクトコンバージョンについての質問です。
ダイレクトコンバージョンは、受信信号と同じ周波数の局発を受信信号とミックスするというものですよね。
ここで疑問に思うことがあるのですが、
局発は受信信号と位相も完全に一致している(PLLなどでロックしている)必要はあるのでしょうか。
ダイレクトコンバージョンは、受信信号と同じ周波数の局発を受信信号とミックスするというものですよね。
ここで疑問に思うことがあるのですが、
局発は受信信号と位相も完全に一致している(PLLなどでロックしている)必要はあるのでしょうか。
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180 ：774ワット発電中さん：04/06/15 00:42 ID:/fUrBARs
ありません。
というか、完全に同一の周波数である必要もありません。
10Hzくらいずれていても、そのずれた分のビート音は
（AMの場合）、可聴周波数外だから影響無し。
全体のスペクトルがずれるけど、それほど気にならないだろう
ってなもんです。
つーか、でなければ昔の技術ではなかなか実用化できないと
思うが。
というか、完全に同一の周波数である必要もありません。
10Hzくらいずれていても、そのずれた分のビート音は
（AMの場合）、可聴周波数外だから影響無し。
全体のスペクトルがずれるけど、それほど気にならないだろう
ってなもんです。
つーか、でなければ昔の技術ではなかなか実用化できないと
思うが。
181 ：774ワット発電中さん：04/06/16 23:49 ID:jiyCiXXy
>>179 IC.化回路の場合だけれど、
ダイレクトコンバージョンでローカル注入周波数が搬送波の
中心周波数からすれると、DCオフセット分が発生します。
このままLPFからハイゲイン直結AFアンプに入れる時にDCオフ
セット分があるとヤバイので、DCサーボのようなフィードバ
ック回路でDC分をキャンセルするようにします。
ダイレクトコンバージョンでローカル注入周波数が搬送波の
中心周波数からすれると、DCオフセット分が発生します。
このままLPFからハイゲイン直結AFアンプに入れる時にDCオフ
セット分があるとヤバイので、DCサーボのようなフィードバ
ック回路でDC分をキャンセルするようにします。
一般人がダイレクトコンバージョン方式の受信機の恩恵によくするようになったのは、10数年前のカード型ポケ
ットベル受信機のころからでは無いでしょうか？IFTやセラフィルなどの背が高い部品を使わずに、ダブルスー
パーヘテロダイン並みの高感度の受信機が実現できる。
いまの無線LA.ICは2年前から全てダイレクトコンバージョン方式ですね。 ポケベル時代は、今の無線LANみた
いにミキサー後の増幅されたBase BandのI,Q出力信号を直接cpuとかで演算処理してない（変調も只の2値FSK
だった）わけですが、ダイレクトコンバージョン用のIC.が勝手にFSKの信号に復調して出してくれていました。
専用ICを使わずに、アマチュア的にポケベルや音声帯周波数のFM変調を受けた搬送波をダイレクトコンバージ
ョン方式で復調する方法を考えて見ましょう。
ダイレクトコンバージョンの場合、搬送波周波数とローカル注入周波数がおなじなので、スパーヘテロダイン方式
と異なり、mix後のヘテロダインダウン信号の上下の両側波が重なったかたちで（−の周波数ってのはないので折
り返されて）出てきます。 ローカル周波数がずれていれば上下側波が綺麗に折り返されて一致しない訳ですね。
少しぐらいはずれていてかまいません。
これでは何のことか分らない信号になってしまいますから、mix回路を2個設けて無線入力信号は同位相で2のMix
に入力させ、２つのローカル注入は90度の位相差を持たせの夫々mixに注入します。 そうすれば各々のAF出力
も90度位相差をもった出力として出てきます。 あとこの両Mixの出力をLPFで帯域を切って、夫々同じくアンプする
（AF帯だからRFに比べれば遥かに楽）わけです。 元の信号に戻すには、この片側のAF信号全帯域に亘って
90度の位相差を持たせる回路を通して、もう一方の出力と加算（減算）すれば、折り返し分が打ち消された信号に
なる訳です（これをF-V変換すれば振幅成分に戻る）。
アマチュア的には、DC付近の周波数からAF周波数帯全域で90度の位相シフターを作るのは困難（多段オールパス
フィルターとかポリフェーズ位相シフターとかで実現できない事もないですが）ですね。
これをアマチュア的に解決するには、別に独立した50kHz程度で90度位相差を持ったローカル信号を作り（１００ｋHz
の矩形波発信器を、74HC74等で立ち上がりと、立下りで別々に分周すればる50kHz の90度位相差信号が取れる）
ます。 このあらたな90度位相差をもつ搬送波に上記各Mixアンプ後のI,Q出力（仮にDc〜30kHz帯域) を変調して
やれば、夫々の50kHz の搬送波にIおよびQの両側波が発生し90度シフトした物が2組できるわけです。
この2つの信号を加算（減算）してやれり、F-V変換すれば自作困難な広帯域AF90度シフターは不要です。
ポケベル時代のダイレクトコンバージョンICの内部構成がどうなっていたかは知りませんが、多分上記みたいなこと
を内部でしていたのでしょう（マイコン演算なしで復調してたから）
何かメチャ複雑な事をやっているみたいですが、Topのミキサー以降は全て100kHz以下のオーディオ周波数帯です
からIC化は容易なはずです。
今ならば、高速C-mos分周期があるので高周波のローカル部の90度位相差は倍の周波数を発振させて１/2して容易
につくれますが、ポケベル時代は基本波を発生させそれをC-R,R-CのHPFおよびLPFの−3dB.downｆに合わせ±45度
で計90度の位相差作ったり、片側にL.Cで90度シフト回路を作ったりしていたようです。
昔の事でかなり間違いがあるかも知れません。 まあこのダイレクトコンバージョン方式と同様の90度位相による方式
は50年前からアマチュア無線家が自作のSSB送信機（フェーズシフトタイプ）で使っておりました。
昔の人間なもので、今の無線LANのようにI.Q信号を直接A-Dに入れマイコンで演算する復調方式のアルゴリズムは知
りません。
ットベル受信機のころからでは無いでしょうか？IFTやセラフィルなどの背が高い部品を使わずに、ダブルスー
パーヘテロダイン並みの高感度の受信機が実現できる。
いまの無線LA.ICは2年前から全てダイレクトコンバージョン方式ですね。 ポケベル時代は、今の無線LANみた
いにミキサー後の増幅されたBase BandのI,Q出力信号を直接cpuとかで演算処理してない（変調も只の2値FSK
だった）わけですが、ダイレクトコンバージョン用のIC.が勝手にFSKの信号に復調して出してくれていました。
専用ICを使わずに、アマチュア的にポケベルや音声帯周波数のFM変調を受けた搬送波をダイレクトコンバージ
ョン方式で復調する方法を考えて見ましょう。
ダイレクトコンバージョンの場合、搬送波周波数とローカル注入周波数がおなじなので、スパーヘテロダイン方式
と異なり、mix後のヘテロダインダウン信号の上下の両側波が重なったかたちで（−の周波数ってのはないので折
り返されて）出てきます。 ローカル周波数がずれていれば上下側波が綺麗に折り返されて一致しない訳ですね。
少しぐらいはずれていてかまいません。
これでは何のことか分らない信号になってしまいますから、mix回路を2個設けて無線入力信号は同位相で2のMix
に入力させ、２つのローカル注入は90度の位相差を持たせの夫々mixに注入します。 そうすれば各々のAF出力
も90度位相差をもった出力として出てきます。 あとこの両Mixの出力をLPFで帯域を切って、夫々同じくアンプする
（AF帯だからRFに比べれば遥かに楽）わけです。 元の信号に戻すには、この片側のAF信号全帯域に亘って
90度の位相差を持たせる回路を通して、もう一方の出力と加算（減算）すれば、折り返し分が打ち消された信号に
なる訳です（これをF-V変換すれば振幅成分に戻る）。
アマチュア的には、DC付近の周波数からAF周波数帯全域で90度の位相シフターを作るのは困難（多段オールパス
フィルターとかポリフェーズ位相シフターとかで実現できない事もないですが）ですね。
これをアマチュア的に解決するには、別に独立した50kHz程度で90度位相差を持ったローカル信号を作り（１００ｋHz
の矩形波発信器を、74HC74等で立ち上がりと、立下りで別々に分周すればる50kHz の90度位相差信号が取れる）
ます。 このあらたな90度位相差をもつ搬送波に上記各Mixアンプ後のI,Q出力（仮にDc〜30kHz帯域) を変調して
やれば、夫々の50kHz の搬送波にIおよびQの両側波が発生し90度シフトした物が2組できるわけです。
この2つの信号を加算（減算）してやれり、F-V変換すれば自作困難な広帯域AF90度シフターは不要です。
ポケベル時代のダイレクトコンバージョンICの内部構成がどうなっていたかは知りませんが、多分上記みたいなこと
を内部でしていたのでしょう（マイコン演算なしで復調してたから）
何かメチャ複雑な事をやっているみたいですが、Topのミキサー以降は全て100kHz以下のオーディオ周波数帯です
からIC化は容易なはずです。
今ならば、高速C-mos分周期があるので高周波のローカル部の90度位相差は倍の周波数を発振させて１/2して容易
につくれますが、ポケベル時代は基本波を発生させそれをC-R,R-CのHPFおよびLPFの−3dB.downｆに合わせ±45度
で計90度の位相差作ったり、片側にL.Cで90度シフト回路を作ったりしていたようです。
昔の事でかなり間違いがあるかも知れません。 まあこのダイレクトコンバージョン方式と同様の90度位相による方式
は50年前からアマチュア無線家が自作のSSB送信機（フェーズシフトタイプ）で使っておりました。
昔の人間なもので、今の無線LANのようにI.Q信号を直接A-Dに入れマイコンで演算する復調方式のアルゴリズムは知
りません。
184 ：774ワット発電中さん：04/06/19 20:59 ID:jOYFu0JS
>>183
貴重なお話ありがとうございます。
AFの90度シフトにオールパスフィルタなどを使わずにすむ方法があるとは思いませんでした。
ダイレクトコンバージョンだけでなく、同期検波でLSBとUSB別々に取り出す際にも応用できそうですね。
ttp://adsp2191.hp.infoseek.co.jp/2191/misc/018_weaver_ssb.shtml
上のURLでPSNを使わないSSBの発生方法が紹介されていますが、これも同じ原理なようですね。
貴重なお話ありがとうございます。
AFの90度シフトにオールパスフィルタなどを使わずにすむ方法があるとは思いませんでした。
ダイレクトコンバージョンだけでなく、同期検波でLSBとUSB別々に取り出す際にも応用できそうですね。
ttp://adsp2191.hp.infoseek.co.jp/2191/misc/018_weaver_ssb.shtml
上のURLでPSNを使わないSSBの発生方法が紹介されていますが、これも同じ原理なようですね。