振幅変調 (シン פ゚ ヴ ヘン　チョウ) とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

振幅変調 (シン פ゚ ヴ ヘン　チョウ) の読み方

日本語表記

振幅変調 (シン プク ヘン チョウ)

英語表記

Amplitude Modulation (アンプリチュード モジュレーション)

振幅変調 (シン פ゚ ヴ ヘン　チョウ) の意味や用語解説

振幅変調（Amplitude Modulation、略称AM）は、情報を電波に乗せて遠くまで伝送するための基本的な変調方式の一つである。電波の物理的な性質である振幅、周波数、位相のうち、振幅に着目し、情報となる信号の波形に応じて電波の振幅を変化させることで、情報を表現し伝達する技術を指す。例えば、私たちの声や音楽などの音響信号、あるいはデジタルデータなどの情報を、そのままの形では遠くに送りにくい低周波の電気信号として扱う。これを、はるかに高い周波数を持つ電波（搬送波という）の振幅に重ね合わせることで、効率的に空間を伝播させ、受信側で元の情報を取り出すことを可能にする。AMは特にラジオ放送などで古くから広く利用されており、無線通信の基礎的な概念を理解する上で非常に重要である。 振幅変調の基本的な原理は、情報を含まない高周波の波（搬送波）に、情報を含む低周波の信号（変調信号、または情報信号）を乗せる過程で説明できる。搬送波は通常、一定の周波数と振幅を持つ正弦波であり、それ自体は情報を運ばない。しかし、この搬送波の振幅を、情報信号の振幅の変化に応じて増減させることで、搬送波が情報信号の「形」を模倣するような波形となる。これにより、情報信号が持つ変動パターンが搬送波の振幅の変化としてエンコードされる。この変調された波形を受信側で受け取ると、その振幅の変化から元の情報信号を取り出す復調というプロセスが行われる。最も単純なAMの復調方法は、包絡線検波と呼ばれる手法である。これは、受信した変調波の振幅の「外形（包絡線）」を検出することで、変調前に加えられた情報信号の波形を再現するものである。この復調回路は比較的単純な構成で実現できるため、AMは初期の無線通信システムにおいて非常に普及した理由の一つである。 振幅変調にはいくつかの種類があるが、一般的なAMラジオ放送などで使われるのはDSB-LC（Double Sideband-Large Carrier、二重側波帯・大搬送波）方式である。この方式では、情報信号の周波数帯域が搬送波の上下にそれぞれ「側波帯」として生成され、さらに搬送波自体も大きな電力で送信される。搬送波成分が大きいことで、受信側での復調が容易になるという利点がある一方で、送信電力の大部分が情報伝達に直接寄与しない搬送波に消費されるため、電力効率は低いという欠点を持つ。また、情報信号の周波数帯域の2倍の周波数帯域が必要となるため、周波数帯域の利用効率もそれほど高くない。 他の振幅変調方式として、DSB-SC（Double Sideband-Suppressed Carrier、二重側波帯・抑圧搬送波）方式がある。これは、情報伝達に直接寄与しない搬送波成分を送信時に抑圧し、側波帯のみを送信する方式である。電力効率は向上するが、受信側で抑圧された搬送波を正確に復元する必要があるため、復調回路が複雑になる。さらに、SSB（Single Sideband、単側波帯）方式は、DSB-SC方式からさらに一方の側波帯も除去し、情報を含む片側波帯のみを送信する方式である。これにより、DSB-LC方式と比較して周波数帯域の利用効率が2倍に向上し、電力効率も非常に高くなる。ただし、SSB方式の送受信機はDSB-LCやDSB-SCよりもさらに複雑になる。航空無線や船舶無線、アマチュア無線など、帯域幅の有効利用が求められる用途で用いられることが多い。また、VSB（Vestigial Sideband、残留側波帯）方式は、SSB方式のように一方の側波帯を完全に除去するのではなく、一部を残留させて送信する方式である。これは、アナログテレビ放送において、映像信号のような広い周波数帯域を持つ信号を変調する際に、SSB方式の帯域効率の良さと、DSB方式に近い復調の容易さを両立させるために開発された。 振幅変調の大きな利点は、その技術的な単純さにある。送受信機の回路構成が比較的簡単で、初期投資や運用コストを抑えられる。また、受信側での復調も単純な回路で実現できるため、手軽に利用できる点が普及を後押しした。しかし、主な欠点として、ノイズに弱い点が挙げられる。情報が電波の振幅の変化に依存するため、雷や電気機器から発生するノイズなどによって電波の振幅が不規則に変動すると、それが直接情報信号に混入し、品質の低下を招く。また、DSB-LC方式においては、前述の通り電力効率と帯域幅の利用効率が低いという課題もある。これらの特性から、音声や低速データ通信など、ある程度のノイズ耐性で十分な用途や、コストが重視されるシステムでAMは現在でも利用されている。