5分でわかるデジタル家電のABC

5分でわかるデジタル家電のABC Vol.039

5分でわかるデジタル家電のABC Vol.039
【デジタルチューナーってどんな仕組み？・・・地デジの謎4】
発行：2008.05.10 02:00
配信数：230部
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【目次】
１．前回の復習
２．チューナーの構造って？
３．フィルタの簡単な説明
４．LNAっていったい？
５．デジタル処理をほんの少し
６．まとめ
７．次回予告
８．編集後記
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【１．前回の復習】

「ピンポーンッ」

やけに軽い音を立てて呼び鈴が鳴った。

扉を開けるとそこには、彼が立っていた。
息を弾ませて顔を輝かせた様子はまるで・・・

X君
「あれ、今日はいつもと何だか【語り】が違いますね。
もしかして何か大事件でもあったんですか？

まあ、それはともかく、
今日もデジタル放送の話を聞きに来ましたよ」


彼はそう言いながら私の部屋に勝手に入ってくる。

私
「やあX君、今日はどこにも出かけないの？」

X君
「今日は、デジタル家電の話を聞く日ですからねえ。
それより、デジタル放送を普通のアナログテレビで観る方法の続き。
えーっと、デジタルチューナーを用意すれば良いのでしたっけ？」

私
「うん、そうだったね。
前回はチューナーについて簡単に説明したんだったよね？」

X君
「UHFアンテナとデジタルチューナーがあれば、
いま持っているアナログテレビでも
地デジを視聴できるという話でしたよね」

私
「そうそう、それでチューナーの仕組みを説明しようとしたけれど
時間切れだったんだね」

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【２．チューナーの構造って？】

X君
「しかし、チューナーというのは随分と難しいものですね。
何とかフィルタとか、何とかアンプとか、いろいろと使っていて」

私
「うん、こんな感じだったよね」

【デジタルチューナーの構造】
1)RF部（Radio Frequency＝高周波のこと）
・アンテナ
・BPF（バンドパスフィルタ）
・LNA（ローノイズアンプ＝低雑音増幅器）
・ミキサー（混合器）
・LPF（ローパスフィルタ）
・アンプ（増幅器）

2)デジタル処理部
・ADC（エイディーコンバータ：アナログをデジタルに変換する）
・FFT（エフエフティー：OFDMなどのデジタル信号を処理）
・DAC（ディーエーコンバータ：デジタルをアナログに変換する。
「ダック」とも呼ぶ）

X君
「何だか難しそうな用語が並んでいるんですが・・・」

私
「慣れないと難しく感じるかもしれないけれど、
慣れてしまえば、それほど難しくは無いよ」

X君
「慣れるまで、時間が掛かりそうですねえ。
別に、内部回路まで理解しなくても良いような気もしますけど」

私
「うん、確かにそうだけれど、せっかくだから簡単に説明しようか」

X君
「やはり、エンジニアの人って耐えられないんですね。
適当に誤魔化して先に進むってことが・・・」

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【３．フィルタの簡単な説明】

では、簡単にチューナーについて説明しましょう。

X君
「超簡単にお願いします」


テレビは、まずアンテナで電波を受信します。

アンテナ入力から入った信号は、
BPF(バンドパスフィルタ)を通りLNA(ローノイズアンプ)に入ります。

BPFは、必要な周波数だけを取り出すことができる機器です。

フィルタは、通常はキャパシタ成分（コンデンサ）と、
インダクタ成分（コイル）から作られます。

あるいは、抵抗とコンデンサで作られる
【RCフィルタ】というものもあります。

X君
「かなり専門的になってきましたね。
あまり分からなくなってきました」

本当はもっと正確に説明したいのですが、
（分布定数回路についてなど）
フィルタについてはこのぐらいにしておきます。

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【４．LNAっていったい？】

さて、BPFの次はLNAですね。

専門家はLNAを「エルエヌエー」と呼びます。
雑音が低い増幅器のことです。（低雑音増幅器）

何でLNAが必要かというと、
アンテナから入ってきた信号は、とても小さいため、
チューナーで信号処理する前に増幅する必要があるからです。

そのとき、ノイズも（自分のノイズも含めて）増幅しないように、
雑音の小さいLNAというものを使うわけです。

その後、ミキサー（混合器）を通り、
LPF（ローパスフィルタ）で帯域の高い信号を除去します。

それをアンプ（増幅器）に入力し、
アンプで増幅してあとはデジタル処理をするのですね。

X君
「後半は全然理解できませんでしたよー」


空間を伝わってくる信号は、
いろいろな周波数成分が含まれていますから、

1)余計な周波数成分を除去する。
（余計な周波数成分があると、雑音の原因になる）

さらに信号はとても小さいですから、
2)LNAで増幅する。

とまあ、こんな感じで考えておいてください。


この辺は、専門書を見ればもっと詳しく書いてあります。
あまり詳しく書きすぎると時間もないですので、
今回はこれぐらいにしておきます。

入門編としては、「トランジスタ技術」（トラ技）などがあります。

http://www.cqpub.co.jp/toragi/

X君
「これ、本屋で立ち読みしたことがありますが、
さっぱり分りませんでした・・・」

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【５．デジタル処理をほんの少し】

私
「今回、少しだけ専門的な話もしたけれど、
アンプの後は、デジタル処理もしているよ。
ADCとかDACとかFFTとか・・・」

X君
「専門的な話も興味深いですが、やっぱり慣れないと難しいですね」

私
「ADCは、アナログ・デジタル・コンバータ（ADコン）。
DACは、デジタル・アナログ・コンバータ（DAコン、あるいはダック）
FFTは、Fast Fourier Transform（高速フーリエ変換）のことだね。
この辺りは、デジタルの話題になるとよく出てくる言葉だね」

X君
「そ、そうですか。
やっぱり、よく分かりませんでした・・・」

私
「まあ、そういうものがデジタル機器の中に入っていて、
様々な信号処理をしているということを知っておくだけで、
【デジタル家電に対する見方】が変わってくると思うし、
そういう知識があると、
製品を違った目で見ることができるかもしれないね」

X君
「確かに、世の中を見る目が変わるかもしれませんが。
とりあえず、フィルターと増幅器と、後なんでしたっけ？
デジタル処理をしているものがあるということを覚えておきます」


私
「そんな訳で、チューナーについては、今日で終わり。
次回は、衛星放送の話に入ろうか」

X君
「次回も楽しみにしていますよ。
今日はもう家に帰って、ネットしてから寝ます」


X君が消えた部屋は、急に静かになった。
私は窓辺に立ち、星空を見上げる。

冬の夜空には、キラキラと星が輝いている。

そして今、私が考えることは、もちろん放送衛星・・・

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【６．まとめ】

デジタルチューナの簡単なしくみは以下の通り。

信号には、いろいろな周波数成分が含まれているので、

1)余計な周波数成分を除去する

ことが必要になる。

そのためには、フィルタという回路を使用する。


また、信号はとても小さいため、

2)LNAで増幅する

ことも必要。

LNAは、ローノイズアンプ＝低雑音増幅器というもので、
雑音の小さい増幅器（アンプ）のこと。

その後、ADC、DAC、FFT等でデジタル処理をする。

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【７．次回予告】

次回は衛星放送の予定。

その後は、こんな感じでいきたいと思います。

テレビ（ワンセグなど）
携帯電話、無線LAN、WiMAXなど。
ビデオ、CD、DVD。
FeliCa（Suica、Pasmoなど）
（予定は未定です）
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【８．編集後記】

5月の連休は、4日間ほど香港に行っていました。
興味がある方は、こちらをご参照ください。

【SHIZA旅　3年4ヶ月世界一周ひとり旅】（メルマガ）
http://archive.mag2.com/0000206271/index.html

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