アナログスイッチによるAM復調回路とダイオード検波の性能比較・見積もり(暫定版)

アナログスイッチ　(74VHC4066 等)を使用したAM復調回路（検波回路）と、ショットキー・ダイオード使用したAM復調回路（検波回路）について、

(1) IQ信号AM復調回路
(2)プロダクト検波回路
(3)ダイオード検波回路（旧名称：ピーク・ディテクタ）

をLTspiceにより、設計段階での、性能見積もり・比較を行いました。

図１：過渡解析シミュレーション結果



結果：
(1) アナログスイッチを使ったプロダクト検波方式は、計算上、従来のダイオード検波回路と同等以上の復調感度が得られる。

(2)アナログスイッチを使ったプロダクト検波方式は、計算上、従来のダイオード検波回路に見られる高調波歪みが無くなり、より良い音質が得ることが期待できる。

(3)IQ信号AM復調回路は、I信号、Q信号、それぞれ直交関数の関係にある復調信号を、加算合成した信号を得られる。

課題：
(1)ここでアナログスイッチを使った単独または片側だけのプロダクト検波方式では、受信したAM変調波のキャリア信号と同期させる同期検波機能を持たせていないが、同期機能をもたせれば、位相ずれの歪みをキャンセルできる。

図1中のI信号電圧、Q信号電圧をそれぞれ2乗して、平方根をとると、その値は、計算上、受信AM電波の位相が時間的に変化しても、その変化をキャンセルできるようです。

この位相同期処理にはDSPやCPUでの信号処理が必要ですが、音質が改善し、伝播経路上の位相変化フェーディングをキャンセルする効果が期待できそうです。（近日公開予定）

また、I信号電圧、Q信号電圧は、時間に関する直交関数の関係にあるので、別の「直交電波の加算現象」に書いた原理に従うと、加算することで、周波数が同じで、振幅が重ねあわせで大きくなり、位相が一定だけずれた信号が得られる可能性があります。（現在検討中）

(2)IQ信号AM復調回路、プロダクト検波回路ともに、局部発振周波数のドリフト、または、送信機側のキャリア周波数のドリフトにより、音調がずれ、音楽の音調がずれて変なふうに聞こえる現象発生が予想される。

この課題を解決するには、送信機側のキャリア周波数のドリフト、及び、受信機側局部発振器側の周波数ドリフトを可能な限り０に近づける必要がある。

(3)IQ信号AM復調回路は、アナログ回路またはDSP信号処理で、平方根演算で実現できるが、場合によっては、I信号またはQ信号の片側だけの復調された低周波ベースバンド信号を低周波アンプで増幅したほうが、回路が簡素になり、ノイズレベルも下がる可能性がある。


参考資料：
[1]「海峡の風」さんサイト記事「同期検波」(Copyright by 海峡の風さん)

ブログ記事目次へ戻る