中間周波数:無線通信における信号処理の要
中間
周波数(Intermediate Frequency, IF)とは、無線通信における
送信機や
受信機で、信号の
周波数を変換する際に用いられる中間的な
周波数を指します。
受信機においては、受信信号と局部発振器からの信号を混合することで生成され、増幅やフィルタリングといった処理が施されます。
送信機においても、信号の
周波数を変換する際に利用されます。
特に
スーパーヘテロダイン[[受信機]]では、IFが重要な役割を果たします。この方式では、受信信号と局部発振器の信号を混合器で混合し、その
周波数の差であるIF信号を取り出します。このIF信号は、固定
周波数であるため、増幅やフィルタリングを効率的に行うことができます。IFは、ミキサを用いて複数段階に変換される場合もあり、その際には第1中間
周波数(1st IF)、第2中間
周波数(2nd IF)などと呼ばれます。IFが非常に低いシステムではローIF、0HzのシステムはゼロIFと呼ばれます。
中間周波数の選定と影響
中間
周波数の選定は、
受信機や
送信機の性能、コスト、さらには電波障害の発生リスクに大きく影響します。そのため、設計段階で慎重に決定されるべき重要なパラメータです。不適切なIFの選択は、スプリアス輻射、外来波との混信、IFや局部発振
周波数の漏洩といった問題を引き起こし、受信障害や他の機器への電波障害につながる可能性があります。
近年では、
技術の進歩や機器の多様化に伴い、様々なIF
周波数が使用されており、その選定にはメーカーの戦略的な要素も含まれています。
具体的な中間周波数の例
以下に、歴史的に使用されてきた、または現在使用されている様々な機器における中間
周波数の例を示します。
テレビ放送
地上波アナログ放送: 映像 27MHz/音声 22.5MHz(1953年暫定案)、映像 26.75MHz/音声 22.25MHz(1960年)、映像 58.75MHz/音声 54.25MHz(1967年)
地上波デジタル放送: 57MHz
BS放送: 10.678GHz(奇数トランスポンダ番号、右旋円偏波)、9.505GHz(偶数トランスポンダ番号、左旋円偏波)
CS放送: 10.678GHz(偶数トランスポンダ番号、右旋円偏波)、9.505GHz(奇数トランスポンダ番号、左旋円偏波)
ラジオ放送
AMラジオ: 463kHz(1950年以前)、455kHz(1950年~)、450kHz(AMステレオ対応受信機など)
FMラジオ: 10.7MHz
その他
MCA無線機(800MHz帯): 55.025MHz
アマチュア無線機: 8.83MHz(その他多数あり)
衛星放送・通信衛星
衛星放送(BS)や通信衛星(CS)では、KuバンドやKバンドの
マイクロ波が使用されますが、これらの
周波数は減衰しやすいという特性があります。そのため、LNB(Low Noise Block)と呼ばれるダウンコンバータを用いて、1.0~2.6GHzといった低い中間
周波数に変換することで、信号減衰を抑えています。この変換された信号をBS-IF、CS-IFと呼びます。日本のBS放送では、局部発振
周波数として10.678GHz(偶数トランスポンダ番号、右旋円偏波)と9.505GHz(奇数トランスポンダ番号、左旋円偏波)が用いられます。
電波障害との関連
配線不良や機器の故障などにより、IFや局部発振
周波数が外部に漏洩すると、他の無線機器に電波障害を引き起こす可能性があります。特に衛星放送の中間
周波数の漏洩は、携帯電話などの通信速度低下や、
WiMAX、
衛星電話、
無線LAN、気象レーダーなどに悪影響を与える可能性が懸念されています。逆に、外来波の混信によって受信障害が発生することもあります。
歴史的な背景
スーパーヘテロダイン[[受信機]]は、アメリカでは
1930年代から普及し始めましたが、当初はIFの標準化は進んでいませんでした。日本では
戦前から使用されていましたが、高価なものでした。初期には175kHzや250kHzといったIFが使用され、その後463~465kHzが採用されました。
戦後、
国際電気通信連合の勧告やJIS規格の制定により、AMラジオのIFは455kHz、FMラジオのIFは10.7MHzと標準化されました。
真空管技術の向上に伴い、より高いIFが使用できるようになっていきました。
関連用語
中間周波増幅器(IF AMP)
IFフィルタ(セラミックフィルタ、クリスタルフィルタ、SAWフィルタ)
* 中間周波トランス(IFT)