AMラジオの音は、なぜ「もこもこ」しているのでしょうか？

AM変調の波形を図示した物をよく見かけます。
しかし、その図の通りならば、
高い山ー低い山ー高い山・・・という様な電波を飛ばせば、
500kHzの搬送波で250kHzの音声を伝送出来るはずです。
人間の認識できる最大周波数の10倍を超える高音を表現できるはずです。

元ラジオ少年であれば当然の事と思うかもしれません。
しかし、PCMにどっぷり漬かった私の様な者には、中々理解できません。

少し詳しい人は、この質問に対して「『帯域』を勉強しろ」と、あしらうでしょう。
一方、とても詳しい人は、当疑問の解決に至る道筋を与えて下さると信じています。

質問者からの補足コメント

• 私と似た質問が、過去にありました。
  https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/questio …
  
  そこには、下記回答があります。
  >AM放送がAM変調、振幅変調すると、5kHzの音は・・・・
  >1242±5kHz＝1237kHzと1247kHzが出来ます。
  
  周波数変調(FM)ならば理解できます。
  なぜ振幅変調(AM)でも、同様の考えが適用されるのでしょうか？

    補足日時：2023/05/08 00:02

• 各位
  ご回答ありがとうございました。
  
  下記資料「図1 振幅変調の被変調波のスペクトル」において、
  搬送波の両側に変調波の周波数分の和差信号が現れる事が示されています。
  http://bfin.sakura.ne.jp/oldsite/2191/misc/015_a …
  
  上記の数式の成り立ちや変形は疑い様も無く、
  被変調波をスペクトルアナライザで観察すれば、
  何ら躊躇なく、理論通りの結果が示される事でしょう。
  
  理論として、また事実としての正当性について納得しましたが、
  現象としては未だ腹に落ちないものがあります。
  (「なんで搬送波の両側に変調波の周波数分の和差信号が現れるんだよう」と。)
  
  「こう考えれば腹に落ちる」という回答を期待したいところですが、
  あまりに回答の難度が高い上、タイトルからかけ離れた質問になるため、
  今回はここで質問を締め切らせて頂きます。

    補足日時：2023/05/08 15:04

No.4 ベストアンサー 回答者： stomachman 回答日時： 2023/05/08 09:47

音声信号をf(t)、搬送波をsin(ωt)とするとき、AM信号は

　　f(t) sin(ωt) （ωは定数）
ここで、話を簡単にするために音声が純音（単一の周波数成分だけでできた信号）である場合を考えると
　　f(t) = a sin(ut) + b cos(ut)（a, b, uは定数）
ですから、AM信号は（三角関数の公式を使えば）
　　f(t) sin(ωt) = a sin(ut)sin(ωt) + b cos(ut)sin(ωt)
　　= (b/2)sin((ω+u)t) - (a/2)cos((ω+u)t) + (b/2)sin((ω-u)t) + (a/2)cos((ω-u)t)
というわけで、周波数ω+uとω-uが発生する。
　そこで、音声信号にあらかじめ平滑化フィルタをかけて、|u|をある値U (数kHz)以下に制限しておくと、AM信号の周波数はω-U〜ω+Uの幅の中に収まる。これが「帯域」ってことです。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
前述の「三角関数の積和公式と、実際の物理現象がなぜ、どうして繋がっているのか？」
にお応え頂き、感謝します。

お礼日時：2023/05/08 15:16

No.5 回答者： 半可通 回答日時： 2023/05/08 10:04

AMラジオって、FM放送やCDの音と比べて高音が出ません。

こもったような音がします。
その最大の理由は受信機の帯域幅でしょう。ちゃんと測ったわけではないのですが、±3KHz程度しか受信していないようです。放送局で9KHzまで送信しても受信機の帯域幅が3KHzならスピーカーから出る音も3KHzが限界というわけです。
一般的なAMラジオは真空管式でもトランジスタ式でもスーパーヘテロダイン方式でした。すなわち受信周波数にかかわらず一定の周波数（中間周波数といい、一般に455KHzが多い）に変換して増幅しますが、この帯域幅が狭いのです。広くすると混信や雑音が増えたり感度が下がるといった問題があったのでしょう。これを広くしたHiｰFi型のラジオもありましたが、FM放送ほど良好な音ではなかったです。
昔は話の内容がわかれば良いという音声中心の考え方だったのでしょう。電話の帯域も3KHz、船舶無線などの短波通信でも3KHz程度でした。
ゲルマラジオというのがありますね。子供の頃に学校の工作で作った事がありますが、意外に良い音がします。同調回路が１か所しかなく広帯域なので高音がよく出るのです。

帯域幅についてですが、AM変調では周波数 fc の電波に周波数 fs の音を乗せると fc＋fs と fc－fs の周波数ができます。
FM変調では fc±(Δfm＋fs）の範囲の周波数成分が発生します。fsは電波に乗せている音声の周波数です。また Δfm は周波数偏移と言われる値で、簡単に言えば乗せている音の大きさと思ってください。FM放送では音質を重視する関係で Δfm はかなり大きな値にしてあります。そのため音が良いのですが、周波数帯域は広く必要です。消防や警察が使っている業務無線もFM変調ですが Δfm は極限まで小さくしています。帯域幅をできるだけ狭くして多くの通信チャンネルを確保するためです。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
ああなるほど、FM変調では 新たにΔfmが加算される考えになるのですね。
(私はむしろ、fsを無視する頭になっていました)

スーパーラジオやゲルマニウムラジオの特徴など、
活きたお話を聞かせて頂き、感謝します。

お礼日時：2023/05/08 15:26

No.3 回答者： Tacosan 回答日時： 2023/05/08 00:49

「もこもこ」がどのようなことを意味しているのかさっぱりわからんのだけど, 現実世界における AM ラジオ放送では周波数帯域を 9 kHz ないし 10 kHz に分割して各放送局に分配しているので, 伝送できる最高周波数は 4.5 kHz(または 5 kHz) になる.

補足コメントについては三角関数の積和公式を確認してほしい.

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
三角関数の積和公式と、実際の物理現象が
なぜ、どうして繋がっているのか？
続投をお願いしてよろしいでしょうか？

お礼日時：2023/05/08 00:55

No.2 回答者： かわごえ 回答日時： 2023/05/08 00:39

CDは44.1ですよね

その波で音を再現するんです。

＞500kHzの搬送波で250kHzの音声を伝送出来るはずです。
たぶんそれは単調な『音』でしょうね。
しかし音声や音楽はものすごく複雑なのです。

理屈でなく
その複雑な音声や音楽を再現するための波形を描いてみればいい。
多少雑でもぷれーやー側で補完訂正するんで大丈夫です。

https://webpia.jp/am-fm/
ここへんでも読んでみてください。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
お礼と共に訂正します。

誤：250kHzの音声
正：250kHzの正弦波

お礼日時：2023/05/08 00:45

No.1 回答者： 枯井戸スコープ 回答日時： 2023/05/07 23:53

逆の発想をしてみては？

どうしてFM波はAM波より高域がクリアなのか？

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
ラジオのFM波は、同AM波に比して2桁多い周波数の搬送波を持ちます。
しかし、この事実が私の疑問を解決する訳ではありません。

お礼日時：2023/05/08 00:50