振幅変調（AM）：原理、伝搬、歴史、用途
振幅変調（AM）は、搬送波の振幅を変化させて音声やデータを伝送する無線通信方式です。本記事では、AMの仕組み、歴史、伝搬、用途、制約を解説します。
概要
振幅変調（amplitude modulation）は、一般にAMと呼ばれる、搬送波の周波数と位相をほぼ一定に保ちながら振幅を変化させることによって、主に音声などの情報を無線搬送波に載せる方式である。概念的に単純で、受信側に必要な機器が比較的少ないため、AMは初期の放送ラジオや国際短波放送で中心的な役割を担った。基本的な技術では、音を電気的な波形に変換し、送信前にその波形でより高い周波数の搬送波の強さ、すなわち振幅を変化させる。
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AMの仕組み
AM送信機は、選択された周波数の一定した搬送波信号から始まる。この搬送波の瞬時振幅、すなわち波の実効的な高さは、入力される音声その他の情報信号に比例して変化する。得られる波形には元の搬送波に加え、情報を運ぶ二つの側波帯が含まれる。受信機は合成信号の包絡線を検波し、音声を再生する。鉱石検波器のような非常に簡単な受信機でも、外部電源を使わずに音声や音楽を取り出せる。歴史的には、ラジオ受信機を受動的に構成することで、電池を必要としなかった。
伝搬と技術的特性
AM放送には、一般に中波帯と短波帯が割り当てられる。中波は通常AM放送帯と呼ばれ、信頼性のある地域的なカバーを提供する。一方、短波信号は電離層で反射することにより、非常に遠方まで到達しうる。周波数ではなく振幅を変調する方式であるため、AMは振幅に基づく雑音源の影響を受けやすい。送電線や各種設備からの電気的干渉、点火雑音、大気の擾乱は、いずれも受信状態を悪化させる可能性がある。AMの音声帯域幅とダイナミックレンジは後発の方式と比べて限られており、現代のFMやデジタル方式と同等の高忠実度は提供しない。また、アナログ信号は、黒点活動の活発化などの伝搬現象の際にフェージングや歪みを生じることがある。
歴史と発展
商業放送は20世紀初頭に始まり、1920年代に急速に拡大した。この時代、中波AMは、一部の地域で歴史的に540～1600 kHzの範囲として挙げられることが多く、ラジオ番組を届ける主要な方法だった。番組にはニュース、ドラマ、音楽、コメディなどの娯楽が含まれた。その後、周波数変調（FM）が発明・普及し、音質と振幅雑音への耐性が向上した。しかしFMは見通し内伝搬であり、より高い周波数を用いることから到達範囲には制約があった。20世紀半ばのテレビの登場、および1950年代から1970年代にかけての聴取習慣の変化により、多くの音楽フォーマットはFMへ移行した。これに対しAMは、ニュース、トーク、スポーツ、現代のトークショーを含む話し言葉中心の番組へと発展した。
用途と例
AMは、長距離伝搬またはスカイウェーブ伝搬が必要で、複雑なインフラストラクチャーの整備が現実的でない場面で、現在も有用である。短波AMは、各国の国営放送局が世界の聴取者に到達するために利用してきた。国々は国際的な働きかけの一形態として、海外の聴取者へニュース、文化番組、語学講座を放送している。国営・民間のサービスは、遠隔地や十分なサービスを受けにくい地域に対し、ある国の歴史、文化、公共的な事柄に関する情報を配信する目的でAMを用いてきた。地域規模では、中波AMは世界の多くの地域で低コストのローカルラジオを提供している。
利点、制約と現代的な位置づけ
AMの利点には、技術の単純さ、低価格な受信機との互換性、地表波およびスカイウェーブ伝搬によって広い地域をカバーできることがある。制約としては、音質が低いこと、振幅雑音に敏感なこと、より周波数利用効率の高い変調方式と比べて周波数スペクトルの利用効率が低いことが挙げられる。近年はデジタル技術、FM放送、インターネットストリーミングが従来のAMの役割の一部に取って代わったが、AMは、その伝搬特性が有利となる緊急警報、海事・航空サービス、地方放送、国際短波通信でなお利用されている。
主要用語と関連項目
関連項目
著者
AlegsaOnline.com 振幅変調（AM）：原理、伝搬、歴史、用途 Leandro Alegsa
URL: https://ja.alegsaonline.com/art/3658