FMの受信感度測定

業務無線もデジタル化が進み、現在FMで
メンテナンスしているのは、消防の全国共通波と
電力会社の無線テレメータだけになってしまいました。
年に数えるほどしかしか使わなくなったFM用の測定器は、
アマチュア無線のショップに預かっていただき、アマチュア
無線機の測定に使用して定期的にエージングを実施して
頂いております。

受信感度の良し悪しを簡易的に見るなら、標準変調を掛けた
-10dBμVくらいのSG出力を突っ込んで受信音を聞けば分かります。
しかしショップに来るかなりのベテランハムの方でも、正規に
受信感度を測定する方法を知る人が、そう多くないことが
分かりましたのでそのへんをちょいと書いてみましょ。
今さらアナログ?　まぁ、そう言わずに・・・

実は測定基準も無線機メーカ・測定器メーカー・測定発注先の
指示などが異なっている場合があり、またweb上で調べても
微妙に違っていたりします。

ここに書くのは拙生が関わっているすべての公的機関で
指定されてくる測定基準によるものです。

FM機の受信感度

受信感度の測定方法は【20dBNQS】と【12dBSINAD】
の2つがあります。（20dBSINADもあるが一般的でない）

大雑把に説明すると

【20dBNQS】
無信号時に出力される雑音を20dB抑圧するための受信入力電圧値
（受信入力信号は無変調キャリア）

　FMは信号と雑音の出力の総和が一定であり、無信号の時は
　スピーカから雑音が大きく出力されます（なのでスケルチが必要）が、
　信号が入ると雑音が抑圧され、この場合無変調キャリアなので
　40dBも抑圧されれば無音状態になります。
　20dBの抑圧ならほぼ無音か若干雑音が残る程度になります。
　スケルチを外して雑音を出し、そのレベルが-1dBmだったら
　無変調キャリアを入れてやり-21dBmになる受信入力電圧が
　20dBNQSの値となります。
　20dB抑圧に必要な受信入力電圧が低いほど感度が良いということです。

　（測定周波数で無変調キャリアが出るSGとレベル計による測定）
　
　　ちなみにFMでの同一周波数による混信は、受信入力電圧が
　　一方が他方より6dB以上高かったら他方をぶっ潰します。
　（航空無線ではレベル差のある信号でも混信しているとわかるのでAMを使う。）

追記　2020年10月
　　なぜか検索結果の上位になっていて、時々質問がきたりします。
　　検証なしの思いつき投稿なので、多少の追記をさせてもらいます。
　
　

【12dBSINAD】
SINAD=（S+N+D）/（N+D)が12dBになる時の受信入力電圧値
＊　S（シグナル）　N(ノイズ)　D（歪）
　　SGは標準変調

　（測定周波数で標準変調がかかるSGと歪計による測定）

　以下は標準変調についてです。（指定されている測定基準）

　１KHｚで最大周波数偏移の70%
　つまり最大周波数偏移が±5KHzの場合は±3.5KHz、
　±2.5KHの場合は±1.75KHzとなります。
　ただしトーンを重畳している場合はトーン分のデビエーションを
　差っ引きます。
　±5KHzの場合は±0.5KHz、±2.5KHの場合は±0.35KHｚが
　一般的であり、この場合±5KHz→±3KHz・±2.5KH→1.4KHz
　を標準変調とします。
　　　追記１　工場の出荷時規格であり、無線設備規則の60%
　　　　　　とは異なります。
　ちなみに、標準変調となるマイクやMODラインからの入力レベルが
　その入力端における標準変調入力レベル（dBm）となります。
　業務用無線のマイク入力は、カーボンマイクを使用していたころの
　レベルが踏襲され、40Ωで標準変調入力レベルが-4dBmってのが
　圧倒的に多いですね。
　600ΩMODラインは-8dBmあたりが一般的でしょうか。
　（　DEMライン（復調出力）は0dBmが一般的　）
　多重回線の搬端（４WSR）などでゼロッパチと呼ばれるやつです。

　一般的と限定を避けているのは、例えばDuplex（複信）の場合
　回りこみを抑えるためにレベルを下げる場合があります。
　また回線レベルの安定のためにゼロッパチをそれぞれ3dBほど
　下げる回線レベルダイヤグラムとする手法もあるためです。
　　　　　　　　　　　　　　（0/-8　→　-3/-11　単位dBm）
　またマイク入力と同じ-4dBmとする場合もあります。

　
おっとかなり脱線しちゃいました。。。

12dBSINAD測定法はいろいろあるようですが基本的には

　標準変調を掛けたSGの出力を受信機に入れて
　SG出力を可変し受信出力の歪が12dBとなった時の値

追記２　この値は歪が支配的ですが、式の通り
　　　　正確には歪率雑音です。

ということになります。
手動の測定では闇雲に可変せずに、業務系無線は0dBμV、
アマチュア無線機は-10dBμVあたりから探ってください。

ちなみに拙生の測定器モードを自動にした時の振舞は、
最初に標準変調0dBμVのSG出力で歪計を校正してから
12dBを探しに行ってます。

———————————

2つの違いはノイズ抑圧で判断するか歪で判断するかです。
実際に則した方法は変調を掛けて行う12dBSINADでしょう。
ノイズの抑圧に優れていても信号が歪んでいちゃねぇ。。。
ってことです。
事実、局発周波数のズレを補正するときなど、20dBNQSで
最良値に調整するとディストーションが悪化する場合があり、
SINADを睨んだ調整が必要です。

ただし混変調や相互変調による抑圧などを測定するときは
20dBNQSで測れというご指示をいただくときもあります。

伝統的に最大周波数偏移±5KHzの無線機は20dBNQSで
±2.5KHzは12dBSINADで測定しています。

余談

その昔はSG・レベル計・歪計など、多くの測定器を担ぎこみ
測定しなくてはなりませんでしたが、ショップにお預けしている
やつは、1台にすべてがつめ込まれていて、測定項目によって
ワンタッチで構成を切り替えて測定しちゃいます。

更に同じ測定を何台も行うときなどは、設定で測定項目を
列挙しておけばすべてを自動測定を行い、その結果を
プリントアウトしてくれるなどイタツク（いたれりつくせりの
略称らしい。。。笑）なのであります。

これだと誰でも測定ができて便利なようですが、思ったような
測定値が出てこなかったり、測定不能などのイレギュラーな事態が
発生した場合、不具合を切り分けるにはやはりどのような構成で
測定しているのかを知っている必要があり、自動でしか
やったことのない測定員は頭を抱え込んでしまうということに
なりかねません。（多いんです、そういうお方・・・）

最近はアナログ測定器がどんどん放出されているので、
オークションなどで入手してみてはいかがでしょうか。

ちなみに航空無線のメンテナンスもやっているので
AMも一通りは分かります。（笑

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