中間周波数

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。

スーパーヘテロダイン[[受信機]]におけるIF



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)

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