包絡線検波

包絡線検波：変調波から情報を抽出する技術

包絡線検波は、電気信号の中に含まれる目的の情報を取り出すための信号処理技術です。特に、振幅変調（AM）された信号から元の情報を復元する際に用いられる簡便な方法として知られています。

原理

振幅変調では、搬送波と呼ばれる高周波信号の振幅が、情報信号に従って変化します。包絡線検波は、この変化する振幅、つまり信号の包絡線に注目することで、元の情報信号を抽出します。

簡単な回路構成

最も基本的な包絡線検波回路は、ダイオードと抵抗器、コンデンサから構成されます。入力信号はダイオードによって整流され、抵抗器とコンデンサの並列回路（RC回路）を通過します。

ダイオードは、入力信号の正の部分のみを通過させ、負の部分を遮断します。RC回路は、コンデンサが電荷を蓄積することで、信号の高速な変化を平滑化します。抵抗器とコンデンサの値（時定数）を適切に設定することで、搬送波の高周波成分を除去し、包絡線に相当する低周波信号を取り出すことができます。この低周波信号が、元の情報信号となります。

時定数の重要性と歪み

RC回路の時定数は、包絡線検波の性能に大きく影響します。時定数が小さすぎると、搬送波の高周波成分が十分に除去できず、出力信号にノイズが残ってしまいます。逆に、時定数が大きすぎると、コンデンサの放電が遅くなり、情報信号の変化に追従できなくなります。

後者の場合、出力波形は入力信号の包絡線を正確に反映できず、歪みが発生します。この歪みは、包絡線の傾斜がなだらかになり、信号のピークが欠損したように見えるため、「ダイアゴナルクリッピング歪み」または「袈裟切り歪み」と呼ばれます。これは、ピークホールド回路のような動作となり、本来の情報が失われることを意味します。

適切な時定数を選択することで、この歪みを最小限に抑えることができます。最適な時定数は、情報信号の周波数特性によって異なります。

応用例

包絡線検波は、その簡便さから、古くから様々な用途で用いられてきました。特に、鉱石ラジオなど、初期の無線受信機においては、最も基本的な復調方式として広く採用されていました。近年でも、簡単なAM受信機の製作や、教育目的での実験などに利用されています。

まとめ

包絡線検波は、振幅変調された信号から情報を抽出する簡便な方法です。ダイオードとRC回路を用いたシンプルな回路構成ながら、時定数の適切な設定が重要です。時定数の設定を誤ると、ダイアゴナルクリッピング歪みが発生し、信号が劣化します。鉱石ラジオなど、歴史的にも重要な役割を果たしてきた技術です。

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