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ときないりぐら
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1 ハムフェアイベントコーナー JAIA タイム 2015 初心者でもわかる!? ダイナミックレンジ大研究 ~ ダイナミックレンジって何だ??~ JAIA 技術委員会 1

2 目次 1. ダイナミックレンジとは不思議な体験三つの信号の関係測定ダイナミックレンジまとめ

3 1. ダイナミックレンジとは 3

4 ダイナミックレンジとは HFトランシーバーのカタログでは受信部の説明で必ずといっていいほどダイナミックレンジの説明がありますでも 4

5 ダイナミックレンジとは名詞ダイナミックレンジ録音再生が可能な最強音と最弱音との間の範囲 ; デシベルで表わす ( 研究社英和コンピューター用語辞典 ) アナログレコード :65dB CD:96dB 5

6 ダイナミックレンジとはデジタルカメラの場合明るいから暗いの再現範囲明るい暗い白とびダイナミックレンジ黒つぶれ 6

7 ダイナミックレンジとはダイナミックレンジとはその製品が目的の対象をきちんと扱える範囲を意味しているようです HF 受信機のダイナミックレンジは単純に一つの信号を受信した時の特性ではありません 7

8 ダイナミックレンジとは : 受信機以下のような計算式が登場し少し憂鬱になりますでも大丈夫!? f(t)= A: 直流 +Bcos(2πf1t)+Ccos(2πf2t): 基本波 +Dcos{2π(2f1t)}+Ecos{2π(2f2t)}: 基本波の 2 倍 +Fcos{2π(f1+f2)t}+Gcos{2π(f2-f1)t}: 基本波の和と差 +Hcos{2π(3f1)t}+Icos{2π(3f2)t}: 基本波の 3 倍 +Jcos{2π(2f1-f2)t}+Kcos{2π(2f2-f1)t}: 2 倍と基本波の差 +Lcos{2π(2f1+f2)t}+Mcos{2π(2f2+f1)t}: 2 倍と基本波の和 + 8

9 2. 不思議な体験 9

10 不思議な体験 40 年位前フィールドデーだったと思いますがコンテスト中に不思議な体験をしました 7MHzで運用中何気に7.1MHz 以上の周波数を受信すると CQコンテストを出す局やナンバー交換をしている局が受信できましたでも様子が少し変なのです動画 1 10

11 不思議な体験 : 動画 1 不思議な電波周波数 7.14MHz 付近です S メーターピークで S7 くらいです (11)

12 不思議な体験 : 実験のセットアップ TS-590VG 10W 7.02MHz CW 送信 10W = +40dBm ATT = 合計 86dB ATT 40dB 二つの信号を合成 PAD 6dB ATT 40dB TS-590V 10W 7.08MHz SSB 送信 TS-520X 7.14MHz SSB 受信 TS-520X の入力 -46dBm 2 波 ATT 40dB 12

13 不思議な体験このセットアップで TS-520Xの受信周波数を変えてバンドの中を受信してみます 7.14MHzの不思議な信号以外に 7.08MHzでSSB 信号が 7.02MHzでCW 信号がそれぞれ受信できるはずです動画 2 13

14 不思議な体験 : 動画 2 CW 信号 7.02MHz S 9+15dB SSB 信号 7.08MHz S 9+15dB 不思議な信号 7.14MHz S 7 この三局が受信できました (14)

15 不思議な体験 : おさらい CW 信号 SSB 信号不思議な 7.02MHz 7.08MHz 信号 7.14MHz 7.0MHz 7.1MHz 送信機無し! 私の不思議な体験を皆さんと共有できました不思議な信号送信されていない本来存在しない信号 15

16 3. 三つの信号の関係 16

17 三つの信号の関係 7.02MHz CW 信号 7.08MHz SSB 信号 7.14MHz 不思議な信号を受信スペアナを使って TS-520X のアンテナに入力される信号を見ると 7.14MHz の不思議な信号が見えません! なぜ? 17

18 三つの信号の関係次に 7.08MHz の SSB 信号と 7.02 MHz の CW 信号の送信を止めて不思議な信号がどうなるのか様子を見ます最初に両方を止め次に片方づつ止めます動画 3 18

19 三つの信号の関係 : 動画 3 両方止めます不思議な信号は消えましたこれは当然片方づつ止めます片方が止まると同様に消えました (19)

20 三つの信号の関係ここまでの実験で分かったこと不思議な信号は受信機である TS-520Xが作っていました SSBとCWの送信を同時に止めた場合だけでなく片方が止まっても不思議な信号はなくなりましたつまり同時に二つの信号が必要です 20

21 三つの信号の関係約 40 年前に私が経験した現象は実はコンテストに参加していた局の信号によって受信機が作り出した本来存在しない信号聞こえてほしくない信号でした実験で再現したように電波が途切れ途切れに聞こえていたのは二つの信号の一つが CW( 断続信号 ) だったからです 21

22 4. 測定 22

23 測定二つの信号を受信機に与えることで別の周波数で本来存在しない信号を作る性質を利用し信号の強さを可変しながら受信できるレベルを記録してみます条件を単純にするため二つの信号のレベルは常に同時に同じ大きさで変わるものとします 23

24 測定シグナルジェネレーター 1 SG1 7.02MHz 連続信号 2 台のトランシーバーをシグナルジェネレーターに置換えます PAD 6dB シグナルジェネレーター 2 SG2 7.08MHz 連続信号 TS-520X 7.14MHz 受信 24

測定オーディオ出力レベル [db] 受信機のオーディオ出力 [db] +20 0 2 波の入力レベルと受信機出力の関係 SG1 7.02MHz SG2 7.08MHz RX 7.

25 測定オーディオ出力レベル [db] 受信機のオーディオ出力 [db] 波の入力レベルと受信機出力の関係 SG1 7.02MHz SG2 7.08MHz RX 7.14MHz アンテナ入力レベル [dbm] 受信機の入力レベル [dbm] AF 出力ヨコ軸 ANT 入力レベル 7.02MHz と 7.08MHz の信号を同じ出力レベルで同時に増加タテ軸 7.14MHz を受信して得られるオーディオ出力 25

測定受信機のオーディオ出力オーディオ出力レベル [db] [db] +20 0 7.14MHz の入力レベルと受信機出力の関係 SG1 7.14MHz RX 7.

26 測定受信機のオーディオ出力オーディオ出力レベル [db] [db] MHz の入力レベルと受信機出力の関係 SG1 7.14MHz RX 7.14MHz アンテナ入力レベル [dbm] 受信機の入力レベル [dbm] AF 出力ヨコ軸 ANT 入力レベル 7.14MHz の信号を 1 台の SG から与えタテ軸 7.14MHz を受信して得られるオーディオ出力 26

27 測定二つのグラフを合成二つのグラフを重ねてみました受信機のオーディオ出力オーディオ出力レベル [db] [db] この形のグラフをどこかで見たことがありませんか? アンテナ入力レベル [dbm] 受信機の入力レベル [dbm] 27

28 測定オーディオ出力レベル [db] 受信機のオーディオ出力 [db] TS-520X 三次ダイナミックレンジ特性説明のための補助線が入るとこのグラフがダイナミックレンジのグラフと同じであることがお分かりになると思いますアンテナ入力レベル [dbm] 受信機の入力レベル [dbm] 28

29 測定受信機のオーディオ出力 [db] TS-520X 三次ダイナミックレンジ特性受信周波数の信号を受信まず青いグラフとピンクのグラフを結ぶ緑色の線に注目します図ではこの長さがダイナミックレンジを表しています受信機の入力レベル [dbm] ダイナミックレンジ受信周波数ではない二つの信号で作られる 29

30 測定受信機のオーディオ出力 [db] TS-520X 三次ダイナミックレンジ特性目的信号不思議な信号を排除したいピンク色のグラフが右にあるほど良いダイナミックレンジが大きい受信機の入力レベル [dbm] ダイナミックレンジ不思議な信号 = 聞こえてほしくない信号 30

31 測定受信機のオーディオ出力 [db] TS-520X 三次ダイナミックレンジ特性受信機の入力レベル [dbm] このグラフの結果を数値としてまとめると TS-520X ダイナミックレンジ 70.3dB 測定条件受信周波数 :7.14MHz 妨害波 :7.08/7.02MHz モード :CW 帯域幅 :500Hz AGC:OFF 31

32 5. ダイナミックレンジまとめ 32

33 ダイナミックレンジまとめオーディオやカメラのダイナミックレンジ一つの信号の最小値と最大値で定義 HF 受信機のダイナミックレンジ今回の測定法では希望信号と二つの別の信号で作られる妨害信号で定義 33

34 ダイナミックレンジまとめこの講演で説明したダイナミックレンジは三次相互変調歪に関する現象で三次ダイナミックレンジなどと呼ばれています ( 他にはブロッキングダイナミックレンジやレシプロカルミキシングダイナミックレンジなどがあります ) 34

35 ダイナミックレンジまとめ三次ダイナミックレンジの三次とは 7.02MHz 6.96MHz 6.90MHz 7.08MHz 7.14MHz 7.20MHz 五次三次三次五次二つの信号の間隔で歪が発生周波数 35

36 ダイナミックレンジまとめ二つの信号の間隔で歪が発生する理由入力信号 7.02MHz 7.08MHz 信号が歪む受信回路アンプやミキサー出力信号色々な成分が出力される A: 直流 +Bcos(2πf1t)+Ccos(2πf2t): 基本波 +Dcos{2π(2f1t)}+Ecos{2π(2f2t)}: 基本波の 2 倍 +Fcos{2π(f1+f2)t}+Gcos{2π(f2-f1)t}: 基本波の和と差 +Hcos{2π(3f1)t}+Icos{2π(3f2)t}: 基本波の 3 倍 +Jcos{2π(2f1-f2)t}+Kcos{2π(2f2-f1)t}: 2 倍と基本波の差 +Lcos{2π(2f1+f2)t}+Mcos{2π(2f2+f1)t}: 2 倍と基本波の和 + 36

37 ダイナミックレンジまとめダイナミックレンジとは? 不思議な信号 = 三次歪み成分二つの信号で作られる歪み信号と目的信号のレベルの差ダイナミックレンジが大きい妨害が発生しにくい 37

38 ダイナミックレンジまとめ疑問 : 自分のトランシーバーも不思議な信号が聞こえないか心配です今回使用したトランシーバーは40 年以上前に設計された製品です現代のトランシーバーは回路構成も異なっており今回の条件では同じ現象は起きないと思います確かめてみましょう動画 4 38

39 ダイナミックレンジまとめ : 動画 4 TS-590VG 10W 7.02MHz CW 送信不思議な信号は聞こえるかな? ATT 40dB 二つの信号を合成 PAD 6dB ATT 40dB ATT 40dB TS-590V 10W 7.08MHz SSB 送信 TS-590SG 7.14MHz SSB 受信 39

40 ダイナミックレンジまとめ結果 :TS-590SG では不思議な信号は受信できませんでした数字で比較測定条件 :PRE AMP オン BW:500Hz 受信周波数 :7.14MHz 妨害を与える信号 :-60/-120kHz ダイナミックレンジ ( 実測値 ) TS-520X 70.3dB TS-590SG 101.3dB 40

41 本日はご来場いただきありがとうございましたまた来年お会いしましょう! 73 & 88 JAIA 41

資料 ISDB-T SB 信号から FM 受信機への干渉実験結果 1 実験の目的および方法実験の目的 90~108MHz 帯のISDB-T SB 信号からFM 放送波への影響について干渉実験を行う実験方法 FM 放送波を 89.9MHz に ISDB-T SB 信号を 90~10

資料 ISDB-T SB 信号から FM 受信機への干渉実験結果 1 実験の目的および方法実験の目的 90~108MHz 帯のISDB-T SB 信号からFM 放送波への影響について干渉実験を行う実験方法 FM 放送波を 89.9MHz に ISDB-T SB 信号を 90~10 資料 4-6-3-1 ISDB-T SB 信号から FM 受信機への干渉実験結果 1 実験の目的および方法実験の目的 9~8MHz 帯のISDB-T SB 信号からFM 放送波への影響について干渉実験を行う実験方法 FM 放送波を 89.9MHz に ISDB-T SB 信号を 9~8MHz 帯に配置し FM 放送の所要の受信品質を満足するための干渉 DU 比を求める評価基準 S/N=5dBを満足する受信品質を所要の受信品質とする

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