振幅変調とは？初心者にも分かる振幅変調のしくみと歴史共起語・同意語・対義語も併せて解説！

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高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

振幅変調とは何か

振幅変調（Amplitude Modulation、略してAM）は、情報を電波の振幅で伝える基本的な変調方式のひとつです。情報信号の波形が搬送波の振幅を上下させることで、音やデータを電波として届けます。受信機は搬送波を取り出し、振幅の変化から元の情報信号を再生します。AMは歴史の初期から通信に使われ、今も学術的な理解の入り口として重要です。

搬送波と情報信号の役割

搬送波は一定の周波数を持つ、比較的安定した正弦波です。情報信号は音声やデータなど、時間とともに値が変わる信号です。振幅変調では、情報信号の大きさに応じて搬送波の振幅を大きくしたり小さくしたりします。結果として、送り出される波形には搬送波と、情報信号の特徴である「側波帯」と呼ばれる周辺成分が現れます。

仕組みをかんたんに理解する

想像してみましょう。静かな湖の上にある大きな船（搬送波）があります。岸から風が吹くと、船は風の勢いに合わせて波の高さを揺らします。風の強さが情報信号です。風が強いと船は大きく、風が弱いと船は小さく揺れる。これが振幅変調のイメージです。

実際の作り方と式の考え方

数式で表すと、搬送波は Ac cos(2πf_c t) の形を取り、情報信号を m(t) とすると、変調波 s(t) は通常 s(t) = [1 + k_a m(t)] Ac cos(2πf_c t) のように表されます。ここで Ac は搬送波の振幅、f_c は搬送波の周波数、k_a は変調指数と呼ばれる感度を表します。変調指数が0〜1の範囲にあるとき、波形は安定した変調になります。大きすぎると歪みが出やすくなります。

歴史と用途

振幅変調は、20世紀半ばの無線通信の基礎となりました。AMラジオとして広く普及し、電力の効率と受信の安定性のバランスを取るのが難しい時代に便利でした。一方、近年は非常に広い帯域を使うデジタル通信の普及により、AMの活用は減りましたが、基礎知識として学ぶ価値は高いです。

AMの利点と注意点

利点として、比較的簡単な回路で実現できる点や、低周波信号にも対応しやすい点が挙げられます。注意点として、搬送波が常に現れるため、効率が低いこと、またノイズに弱いことがあります。現代の通信では、デジタル変調方法や周波数分割多重化など他の技術が主流ですが、振幅変調の仕組みを理解することは、通信全体のしくみを理解する第一歩になります。

比較表

<th>要素

説明
搬送波	固定周波数を持つ基本波。AMではこの振幅が変調される。
情報信号	音声やデータなど、振幅を変える元の信号。
変調後の波形	搬送波の振幅が情報信号に応じて変化。サイドバンドが現れることもある。

実生活での身近な例

AMラジオは歴史的に有名ですが、現在でも教育用や古い放送の録音再生、通信の研究材料として使われることがあります。デジタル通信と比べるとノイズの影響を受けやすいので、現代はデジタル変调が主流です。

まとめ

振幅変調は、情報を電波の振幅として伝える基本的な仕組みです。搬送波と情報信号の関係を理解することで、通信の基礎をつかむことができます。初心者には、まず概念と用語を押さえ、次に数式の理解を進めていくと良いでしょう。

振幅変調の同意語

振幅変調: 搬送波の振幅を情報信号に応じて変える、代表的なアナログ変調の一種。音声やデータを搬送波に乗せるために用いられる。
AM変調: 振幅変調の略称。搬送波の振幅を基になる信号で変化させる変調方式。
振幅変調方式: 振幅変調を用いる通信方式の総称。情報を搬送波の振幅で表現する技法。
振幅変調法: 振幅変調を実現するための具体的な手法・技術。
AM方式: AMとしての変調方式の呼び方。振幅変調の一形態。
エンベロープ変調: 包絡線（エンベロープ）を変えることで情報を伝える変調。AMの表現・解釈として用いられることがある。

振幅変調の対義語・反対語

周波数変調（FM）: 振幅はほぼ一定、搬送波の周波数を変化させて情報を伝える変調方式。振幅変調の対となる主要な別方式として挙げられる。使われる情報表現は周波数の変化で表現され、振幅の変動は抑えられる。
位相変調（PM）: 振幅を変えずに搬送波の位相を変化させて情報を伝える変調方式。振幅が変化しない点が振幅変調の対比となる。角変調の一種として扱われることも多い。
角変調（Angle Modulation）: 周波数変調と位相変調を含む広い変調カテゴリ。振幅は原則として変化させず、情報は周波数・位相の“角度”の変化で表現される。振幅変調の別形ではなく、別カテゴリとして対照的な存在として挙げられる。

振幅変調の共起語

キャリア波: 搬送波の別称。振幅が変調で変化する基準波。
搬送波: AMで用いられる高周波の波。情報を乗せる元となる波。キャリア波と同義で使われることもある。
包絡線: 変調後の波の振幅を追従する輪郭。検波時の目安となる信号の形。
包絡線検波: AM信号の包絡線を取り出して元の情報信号を復元する検波方法。
ダイオード検波: 包絡線検波の代表的な実装。ダイオードで整流して検波する。
変調指数: 搬送波の振幅と変調信号の振幅の比で、変調の深さを表す指標。
変調深度: 変調指数と同義。振幅変化の程度を表す用語。
情報信号: 変調の元となる音声・音楽・データなどの信号。
アナログ信号: 連続的な値をとる信号。AMはアナログ変調の一種。
サイドバンド: 搬送波の両側に現れる周波数成分で、情報を含む。
上側サイドバンド: 搬送波より周波数が高い側のサイドバンド。
下側サイドバンド: 搬送波より周波数が低い側のサイドバンド。
周波数スペクトル: AM信号の周波数成分の分布。搬送波とサイドバンドを含む。
帯域幅: AM信号が占める周波数範囲。設計上の重要な指標。
キャリア周波数: 搬送波の周波数。変調の基準となる。
DSB-FC: 全搬送波付き二重側帯変調。従来のAMの形式。
DSB-SC: 搬送波を抑制した二重側帯変調。効率は高いが復調が難しい。
SSB: 単一側帯変調。帯域を大幅に削減する伝送方式。
検波器: 受信したAM信号を情報信号へ変換する装置。
復調: 受信信号から元の情報信号を取り出す工程。
復調器: 復調を行う装置・回路。
受信機: AM信号を受信して復調・再生する機器。
ノイズ: 信号に混入する雑音。S/N比が重要になる要因。
線形性: 変調器・増幅器が信号を正しく線形に追従する性質。
非線形歪み: 大きな振幅で生じる歪み。音質や復調に影響。
周波数変調: 振幅変調とは別の変調方式。比較対象としてよく出る。
モジュレーション: 変調のことを指す英語表現。AMの説明で頻出。
AMラジオ: 振幅変調を用いる放送形式。
情報伝送: AMの目的である情報を伝える機能。

振幅変調の関連用語

振幅変調: キャリアの振幅を、ベースバンド信号の振幅に応じて変化させるアナログ変調方式。その結果、キャリアに側波帯が現れます。
搬送波（キャリア波）: AMで用いられる高周波の基準波。変調によってこの振幅が変動します。
キャリア周波数: 搬送波の周波数。AM信号の中心周波数に当たる値で、情報の搬送先を決めます。
ベースバンド信号: 低周波域の信号（例: 音声・データなど）。振幅変調の情報源となる信号です。
側波帯: 搬送波の両側に現れる周波数成分の集合。上側波帯と下側波帯を含みます。
上側波帯（USB）: 搬送波周波数より高い周波数成分の帯域。f = fc + fm の成分から成ります。
下側波帯（LSB）: 搬送波周波数より低い周波数成分の帯域。f = fc - fm の成分から成ります。
帯域幅: AM信号が占有する周波数幅。通常は 2 × 最大モジュレート周波数 fm の範囲を持ち、DSB-FC では搬送波を含みます。
変調指数（変調深度）: 変調の強さを表す指標。m = Vm/Ac などで定義され、0 ≤ m ≤ 1 が無変調〜全変調を示します。過変調は m > 1。
DSB-FC（ダブルサイドバンド搬送波付き）: 搬送波を含む二重側波帯変調。信号の帯域は広いが、検波には搬送波が必要。
DSB-SC（ダブルサイドバンド搬送波無し）: 搬送波を抑制した二重側波帯変調。帯域は広く、復調には局発が必要。
AMラジオ / AM放送: 家庭用・業務用の長波・中波・短波で行われるAM信号の放送。音声を AM 変調して送信します。
包絡線検波: AM信号を受信機側で復調する代表的な検波方法。ダイオードなどで包絡線を取り出し、低域フィルタで再生します。
復調（デモデュレーション）: AM信号を元のベースバンド信号に戻す処理全般。受信機のデモデュレーション段で行います。
AM復調器: AM信号を復調するための回路・装置。局発と検波が組み合わさった構成が一般的です。
過変調: 変調深度が大きすぎて波形が歪み、復調時に情報が失われる現象。