AMとＦＭの違い

ラジオ放送技術の入門話題シリーズ（１）

ＡＭとＦＭの比較

わが国ではＡＭラジオというと、中波帯といわれる530-1605ｋＨｚ、ＦＭラジオはＶＨＦ（超短波）帯の76-90ＭＨｚの周波数の電波を使用しているため、（１）周波数の違いによる電波の飛び方（電波伝搬といいます）の違いと、（２）本来のＡＭ（振幅変調）/ＦＭ（周波数変調）という変調方式の違いによる電波の性質の違いを一緒にした説明をされる人が多いのでこのあたりから区別して考えてみることにします。
　まず、周波数の違いでｋ（キロ）とＭ（メガ）の違いですが、これはキロは１０００（１０の３乗）、メガは1000000（１０の６乗）の意味から考えてわかるよう、1000ＫＨｚ＝１ＭＨｚの関係ですから、５５８ｋＨｚ＝0.558ＭＨｚという表現もできます。したがって、ＡＢＣの電波（1008ｋＨｚ）とＦＭ大阪（85.1ＭＨｚ＝85100ｋＨｚ）を比べると85100/1008＝84.42倍となります。ただし、周波数というのは電気信号の極性の入れ替わりが１秒間に何回あるかという意味です。ちなみに人間の耳に聞こえる周波数は20Ｈｚから20ｋＨｚということです。
　電波の場合、周波数が違っても電波の速度はかわらず、約300000000ｍ/秒（１秒に地球を７周半伝わる）ですから、電波の長さ（波長）は、この１秒間に伝わる距離÷周波数で求められます。計算しますと1ＭＨｚの電波の波長は300ｍであるのに対し、85ＭＨｚの電波の波長は約３．５ｍと、周波数が高くなると波長が短くなります。
　この波長が短くなると、波長の短い電磁波＝光の性質に近づきます。また波長がある範囲の長さであれば、上空にある電離層によって反射したりします。電離層も気温等によって状態が変化しますから、日没後中波ラジオが電離層の反射によって遠方からの電波を受信することが可能になります。一方ＭＨｚ帯の電波は波長が短いのでこれらの電離層は通過してしまい反射することはありません。サッカーゴールにパチンコ玉を大量に投げても通過するのがほとんどと同じです。
　一方　変調方式の違いというのは、電波に音声信号を振幅を変えるように乗せるのが振幅変調ＡＭ、信号の変化を電波の送信周波数の変化にするのが周波数変調ＦＭです。この違いは音質の違いによって現れていることは聞けばわかることですので同じ音楽をＡＭとＦＭで聴くとＡＭでは高域がカットされていることからわかります。
　ＦＭでは周波数を変化させるため、電波が広がる現象があります。しかしそのようなことを認めると他の周波数の通信・放送に混信など迷惑をかけるため、最大周波数偏移75ｋＨｚ、信号波の周波数を15ＫＨｚに制限しています。これでも理論上占有周波数帯域幅は２×（信号波+最大周波数偏移）＝2×（75+15）＝180ｋＨｚとなります。　電波法ではＦＭ放送局は200ｋＨｚまでの電波の幅（占有周波数帯域幅Ｂ）が認められていますが、それだけ周波数を必要とします。ＡＭ放送では15ｋＨｚの占有周波数帯域幅ですから　ＦＭ放送１局分の周波数でＡＭ１３局が入ることになるのです。このことは電波の電力が同じ１０ｋＷだったとしましても、ＦＭなら200ｋＨｚ分の幅の電波で１0ｋＷ　ＡＭなら15ｋＨｚの幅で10ｋＷならどうなるのかは、電力＝面積のイメージで考えていただくとわかると思いますがＡＭの方が幅の狭い分、能率の良い電波発射となります。山の上に送信所がある10ＫＷのＦＭ大阪と、海岸にある20ｋＷのラジオ関西の電波の飛び方が電離層反射以外でも圧倒的にＡＭが遠方まで届くのは、ＡＭという音質は悪いが電波の幅が小さいというのと関係があります。ちなみにテレビでは音声以外に映像信号を含むためかなり幅の広い電波を必要としました。これらの幅広い周波数の信号を増幅するのと、幅の狭い信号を増幅するのではどちらのほうが電力を必要とするかはおわかりいただけると思います。このことは受信でも同様であり、同じラジオでもＦＭラジオの方が受信するのに多くの電力が必要になります。もっともＦＭラジオの回路も複雑なのですが・・そのため、こじつけといわれるかもしれませんが電池の消費量もＡＭは少ないのが一般であり、災害時には強い理由のひとつと思います
　今回はＡＭとＦＭを違う角度で比較しました。ＡＭが技術的に劣っているのではなく利点も多く、古い変調方式なのに現在も残る理由を考えてみました