ちょっと思うところがあって、アナログ機とＳＤＲの比較をしてみたくなりました。実は、以前からＩＭＤとかにこだわって、個別回路は測定していたのですが、受信機になったときの特性はホッポってありました。なので、ここらで少し深堀をしてみてもいいかなと思ったのです。

　まずは、ＩＭＤから測ってみることにしましょう。となると測定系を用意しなければなりません。最初は２信号を合成してＲＸにぶち込んで、ＩＭ３を測ればいいのだろ？と簡単に考えていたのですが、そうは問屋がおろしません。さすがに、Ｃ／Ｎの悪いＳＳＧを２台用意して、それで済ますという蛮行はする気が無かったのですが、ＲＸのＩＭを測るのはちょっと大変な話ではあるのです。

　それは、何と言っても、ＲＸの利得が大きいために、測定系にＩＭの発生があると、何を測っているのか分からなくなってしまうのと、なまじのＳＳＧではそのＣ／Ｎの悪い領域にＩＭ３成分が埋もれちまって、ＲＸ（のフロントエンド）で生じるＩＭなんかハナカラ測れないなんてことも起きるからです。
　とはいえ、２信号を合成して、ＲＸに供給できるような系を用意しまければなりません。現状で考えられる系は下図のような感じになりますね。

注：下側のOSC周波数は７．１５７６MHzでした

RF２トーンジェネレータ（ブロック図）

　図中のＯＳＣとしてはＣ／Ｎ確保のためにＸｔａｌ発振器を、また、そのあとの合成用のハイブリッドとの間には２系統の結合を切るためのＡＴＴと、２系統の回り込みを防ぐためのカスコードアンプをバッファとして用いています。発振回路は普通の非同調無調整発振回路にバッファをつけたもの、カスコードアンプはトロ活のRF２トーン発振器のページに載っているやつです。なので回路は省略します。

RF２トーンジェネレータ





RF２トーンジェネレータ（発振回路）

　最初は、カスコードアンプをつなげば、測定系のＩＭＤが簡単に−８０ｄＢは取れると記述のある、バイブルのトロ活の記述を信じて実際に測ってみると、どうもそんなに生易しくはなかったです。特に、出力で０ｄＢｍ×２とかを実現しようとすると、トロ活に書いてあったカスコードアンプでは、力不足のようでした。

　なので、ＡＴＴを噛まして結合を減らし、結果的に出力レベルをRXのフロントエンドでIMが発生する下限程度に絞り、やっとのことで所要の測定系のＩＭ３抑圧を得ることができました。これが↓の図になります。

測定系のＩＭ

　これを見ると、ＩＭ３の上側と下側の値が違っているのですが、当面は下側の特性のいいところを使ってみたいと思います。この系では、測定系のＩＭ３は−１０６ｄＢなんていう相対値なので、出力（スペアナ入力）が−２０ｄＢｍですから

　　−２０＋（１０６／２）＝３３ｄＢｍ

　となって、まぁたいていのＲＸのＩＩＰ３を測ることができると思います。測定系のＩＭ発生がこのレベルなので、それよりＩＭ特性のいいＲＸは、測定しようにも測定系のＩＭを受信してしまって、何を測ってるか分からなくなるということになるのです。

　本当は４０ｄＢｍ以上のＩＰ３の系を構築して、厳密にやりたいのはやまやまですが、測定系のバッファを極めてバックアイソレーションが高く、出力側の妨害（要するに片側のＯＳＣの信号）に強いものにするのは、バッファの規模が大がかりになるので、そこまで時間を掛ける余裕がありません。なので、まずは“手成り”でやってみることにします。

　ただ、この系で注意したのは、電源経由の廻り込みです。２系統で電源を完全に分離して、結合を防いでいます。また、先に−１０６ｄＢなんて“管面表示レンジ（１００ｄＢ）以上”の値を得ましたが、これが正しい値なのかは、微妙です。しかしまぁ、ディジタル処理ですから、計算だけで得られるので、あながち、まったくの「ガセ値」というわけでもないだろうし、スペアナのシンセのＣ／Ｎ上は測定できる領域なので、単に管面に表せないだけと見ることもできます。まぁ、そうなると管面上の最大値である１００ｄBとすると、測定系のIPは３０ｄBｍということになります。

　というところで、実際に受信機システムとしてのＩＩＰ３を測ってみることにします。

RXのIM測定系

　まず、ここで用意する測定系の出力を受信機に繋ぎます。そうすると、フロントエンドのＩＭ特性の悪い受信機だと、ＩＭ３の生成される周波数にチューンすると、２信号がフロントエンドを通過するときに生じる歪であるＩＭ３成分を受信できてしまいます。

　「この受信できてしまうＩＭ成分は受信機の入力換算でどのくらいの量なのかが解れば、受信機の入力換算ＩＰ３、いわゆるＩＩＰ３が測定できる」ということになります。実際の受信機では、ＳメータやＡＧＣの利かない領域なら、音声出力の復調レベルとかで、受信機で生成されるＩＭ３とＳＳＧからの１信号のレベルを比較することで、入力換算のＩＭ３レベルを測定することになります。発生するＩＭ３が微量だと、Ｓメータも触れず、音声レベルも雑音だらけで何を比較しているのか分からない・・・なんていうケースもありますが、その場合は、下図のように、オーディオ帯スペアナのお出ましになります

復調スペクトラム

この状態ではIMに起因する復調トーン信号は雑音に紛れて聞こえないしレベルメータでも
検出が難しいがスペアナならば選択的に測定できる。

　上図は感度より低いレベルのＩＭ３信号を受信していても、それがＳＳＧで印加した１信号レベルと比較できることを示しています。図に示したように、復調雑音に埋もれてはいてもＲＢＷを下げて、雑音の中に埋もれた復調信号レベルを測定できます。このレベルが比較できるということは受信機のフロントエンドで発生する微小のＩＭ３の入力換算レベルとＳＳＧからＲＸに入力される微小な信号レベルを比較でき、これらが同じレベルになれば、ＳＳＧの出力レベルがこのＲＸの入力換算歪（所謂ＩＩＰ３）と等しいということになります。

　さて、この測定法に従って、現有受信機のいくつかを測ってみましょう。

３種類の受信機のIM特性

　ＴＲＸ３０５、いにしえ管受信機、半導体ＵＰＣ機の３機種です。ＳＤＲ、真空管機、半導体機という多彩な顔ぶれであります。

　まずは、ＴＲＸ３０５ですが、意外なことにダイオードＤＢＭ程度のＩＩＰ３を持つことが解りました。私は、この機械はかなりＩＭ特性が悪いのじゃないのかなぁと思っていたのですが、けっこう健闘しています。この値であれば、トップにしっかりしたＢＰＦをつければ、十分実用になるレベルだと見直してしまいました。

　次のいにしえ管受信機は、思った通りきついですね。ＲＦアンプが無い、比較的フロントエンドに配慮した受信機のはずだったのですが、こんな値になってしまいます。これは、一般の高１中２とかになると、ＲＦアンプのゲイン分だけＩＩＰ３が劣化します。例えば、ゲインが比較的少なめの２０ｄＢならば、ＩＩＰ３は−１０ｄＢｍとなりますね。真空管機はリニアリティがいい・・・という言説には眉に唾をつけないといけないのかもしれません。　昔のコリンズタイプの真空管機はＲＦ１段、ミクサー２段の後にＩＦフィルタでしたから、ひいき目にみてもＩＩＰ３は−２０ｄＢｍ以下になってるのじゃないかと思われます。

　実は、いにしえ管真空管機ですが、ミクサー個別回路のＩＩＰ３も取得してあるのを思い出しました。特に意識してはいなかったのですが、ひっくり返してみるとここで測定した値と近しい値になっています。

　一方、高ＩＰを目指して作った半導体アップコンバージョン機ですが、ちょっと期待に較べて低い値になっています。これは原因として、

�@もともと測定系のＩＰ３が３０〜３３ｄＢｍであるので、測定系の誤差も累加されている可能性がある。
�A高ＩMになってくると、ユニット（ミクサーやアンプやフィルタ）の結合による整合状況によって大きくIM特性が異なってくる。

　特に�Aに関しては、単体性能が良くても、受信機全体でみた場合はＩＭ特性に関して最適状態に調整する必要があることを意味しています。

　しかしながら、今回のトライアルを通じて、アマチュアの自作品でもある程度はＩＩＰ３を測ることができそうという感触を得ることができました。今後はＳＤＲで遊ぶときに暇を見つけて同じような測定をしてみたいと思っています。