搬送波なしの送受信の問題点

質問

電磁波を用いて、音声を送信、受信するシステムを開発するとします.この時、次の制約を設けます.

制約「いわゆる搬送波を使わない」

このような開発において…

(Q1)アンテナが巨大になること、と、チャネル多重化ができないこと、の二点【以外】に、開発において物理的に不可能あるいは困難なポイントははありますか？（ある・ない）

(Q2)Q1の答えが、「ある」と回答された人の場合、それは何ですか？

(Q3)Q1の答えが、「ない」と回答された人の場合、音声の周波数の主要な範囲を、共振の固有周波数とする、共振回路は、本当に作れますか？作れる場合、その回路図を、数値入りで示して頂けたら本当に幸いです.

質問者の意図としては共振の謎に迫りたいという気持ちで尋ねていますが、横道にそれず（費用が高いとか、サイズが大きいとか、法律的に禁止とかそういうことには一切論じず）に、徹頭徹尾、厳密に上記の問いにのみ、答えてくださると嬉しです.

回答No.3

jojiirofu

下の続きですが，共振回路って何に使うのですか．もしかしてアンテナのＬとコンデンサとの共振回路という意味ですか？　音声帯域で共振回路は作れますが帯域は取れなくなります．例えば現在の電話のように音声の伝送帯域を３．４ｋＨｚに取ったとしてＱが５０だとすると帯域は１７０Ｈｚになりたとえ共振回路を実現できても情報を乗せることが出来なくなります．Ｌをアンテナとしたときのアンテナの長さは半波長アンテナの場合地上に立てると高さが４０００ｋｍぐらいになり飛行機や人工衛星にぶつかってしまいます．
メカニカルフィルタは，低周波ではＬのＱを高くできないために機械的な共振を使うものですが，アンテナ代わりには使えません．
　大昔の通信方式というのはヘルツ（１８８８年）やマルコニ（１８９５年）が行ったような火花放電によって電磁波をとばす様な方式（搬送波はない）で，火花放電の電流の変化の現象がもつ周波数帯域そのもので電磁波を伝送する方式のことです．この方式ですと帯域が狭い（共振を使っている）ので情報が乗せられなくなり使い物になりません．（矛盾してます？）モールス符号のような符号の羅列に規約を設けて受けたほうが解読するという使い方はありますがこれも広い意味では変調です．

お礼

回答ありがとうございます.

「アンテナのＬとコンデンサとの共振回路という意味ですか」→意味がわかりません.おそらく違うのではないかと思います.教科書とか通信関係の辞典を持っていますので、それらにある(直列or並列LCR回路とか）の概念でしたら調べれば理解できますが、これはどういう意味でしょうか？なにか特殊な共振回路という意味でしょうか？

「共振回路って何に使うのですか」 →何にも使わない、です.私が「共振」に関して調べていくうちにぶつかった納得できなかった個所を解決するために私が設定した思考実験です.「物理的に実現可能か否か」に、ひっじょーに、興味があります.「使い物になるか」「実用的であるか」はぜんぜん興味ないです.おそらく私の立場は非常に珍しいのだと思います.

「音声帯域で共振回路は作れますが帯域は取れなくなります．」→これは次の意味で良いでしょうか「20Hz～20KHzの中のある一周波数を共振周波数とする共振回路は作れるが、その時に、共振周波数周辺で共振可能な周波数の幅(というのかな？専門用語を知らないのですが）は広く取れない.」あっていますか？

「現在の電話のように音声の伝送帯域を３．４ｋＨｚに取ったとしてＱが５０だとすると帯域は１７０Ｈｚになり」→この170Hzを導出した計算式を是非教えてください.

「飛行機や人工衛星にぶつかってしまいます． 」→構いません.これらは、ちょっと言及するだけで、別にOKとして議論を進めてくださると、本当に、幸いです.

「低周波ではＬのＱを高くできないために」→ここの文章を、補佐する数式や、説明や、URLや、教科書等がありましたら教えてくださると、本当に幸いです.

回答No.2

jojiirofu

困難です．

ちょっと質問の意図がよくわからないところもあります．つまり，理論的に可能だが現実には
無理という場合もあります．例えば共振回路の回路図を数値入りで．．．．といいますがす，
回路図は電気回路の教科書に載っているＬＣ回路で十分ですが現実にはそれを構成するインダ
クタンスＬは存在しないということがあります．数値で書くのは可能ですがものが作れないと
言うことです．下の回答にもありますがＱの小さな共振回路は可能かもしれませんが共振回路
の役目を果たしません．あ，そうそう，Ｑとは共振の鋭さを表すものです．インダクタンスの
Ｑ（Ｌのリアクタンスに対するインダクタンスを構成している物質（例えば電線）の抵抗の比）
が小さければ共振回路のＱは大きくできません．低周波ではこの問題がありＱの高いＬは作れ
ないという現実があります．これをメカニカルフィルタで行うという手もありますが，形状が
大きくなり（このような回答はダメでしたね）無理です．
　質問の意図するところは，ベースバンド（搬送波を用いない）の無線通信が可能かというこ
となのでしょうか．それなら大昔に行われていましたから可能という答えになります．ただし，
現実には使い物にならないとうのが答えでしょうか．

お礼

やったー.回答ありがとうございます.むふふ...私の予想したポイントに近づいてきたので嬉しい！　jojirofuさん！　ありがとうございます.

上にjojirofuさんご自身で書かれたことを、私は、直感的に、これだ！私の知りたかったこと!　と思っています.しかしはっきり意味がわかりません.　もっと論じてください！お願いします！！ 　「低周波ではこの問題がありＱの高いＬは作れないという現実があります」これについても、やったー！という感じ.そういうことを予想していたので！！　でもどういう意味でしょうか?(爆死)　有名な事実ならキーワードとか、解説したURLを教えてくださっても嬉しいです.　それと、メカニカルフィルタってなんでしょうか？　それと、ベースバンドってなんでしょうか？　「大昔に行われていた」いつごろでしょうか？誰によって？「現実には使い物にならない」これは「大昔に行われていた」ということと矛盾していますが何故？

もう、どうぞ、遠慮せず、いろいろ、どんどん、と、ご意見を、述べてくださ～いと言いたいです.

回答No.1

myeyesonly

困難が生じます。

搬送波なしということは、変調しないということですよね？
すると共振回路を通したフィルターによるチャンネル分離は使うことができませんね。

ですから、ラジオやテレビのチャンネルみたいなことは電波の届く範囲でできないという不都合が生じます。また、電波の届く範囲で送信されているあらゆる送信電波は混信します。

ですから、電波の到達距離でチャンネルを分離するより方法がなくなります。

また、送信に大電力を要します。
例えば家庭用オーディオのスピーカーからだって大きい音で慣らせばミリワット程度の音声電磁波は出ているので、すぐ近くでなら受信可能です。しかし、１０ｍも離れたらまず受信できないでしょう。でもトランシーバーのような高周波なら、ミリワットでも相当な距離届きますよね。

ただ、もう一つ別解があります。

音声電流をそのまま電波にするのじゃなくて、搬送波で変調し、搬送波成分のみ送信しない、側波帯通信、いわゆるＤＳＢやＳＳＢ通信は実用化されています。変調、復調方式が特殊になるだけで、送信電力や占有帯域も節約できるので、音質などを訪わない分野で広範に使われています。

最後の共振回路の設計ですが、非常にＱが低い共振回路を作るか、中心周波数の異なる共振回路をいくつか重ねて使うことで、音声帯域をカバーすることは理論上できます。また、オーディオで実際に使われている中心周波数の異なるバンドパスフィルタをいくつも重ねて使うグラフィックイコライザー等がずばりそれに相当するでしょう。

お礼

ありがとうございます.Ｑ（値）ってなんでしょうか？グラフィックイコライザーってなんでしょうか？できるだけ、普通の教科書や辞典には載っていないような、自ら編み出した直感的な記述、とか、独自の把握スタイルの記述、を頂けたら幸いです.