ボクにもわかる地上デジタル - 地デジ対策編 - 混合器(ミキサー)

              (作成:2004年01月)      地デジTopへ戻る

混合器とは(アンテナミキサーとは)

  混合器とは、複数のアンテナからの同軸ケーブルを、1本の同軸ケーブルに
  まとめる役割を果たすアンテナ部品です。UHFだけでなく、VHFやBS
  も1本のケーブルにまとめることが出来ます。

        ┏━━━━━┓
        ┃アンテナ1┠───┐
        ┗━━━━━┛ ┏━┷━┓
                ┃混合器┠───┐
        ┏━━━━━┓ ┗━┯━┛   │
        ┃アンテナ2┠───┘   ┏━┷━┓
        ┗━━━━━┛       ┃混合器┠───………
        ┏━━━━━┓       ┗━┯━┛
        ┃アンテナ2┠─────────┘
        ┗━━━━━┛
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  同じ「混合器」と呼ぶ部品でも異なる役割の部品が、チューナー内部にあり
  ますので、区別したい場合は「アンテナ混合器」と呼びます。


混合器の問題

  地上デジタル放送では、混合器を多用すると問題が生じます。特に、UHF
  アンテナが複数ある場合は注意が必要です。
  例えば、UHFアンテナ1とUHFアンテナ2の2本のアンテナが設置され
  ている場合で、アンテナ1が地上デジタル放送の送信所Dの方向を、アンテ
  ナ2は別の方向を向いている場合に問題が発生しやすくなります。

  |     アンテナ1  受信点  アンテナ2    アナログ    
  |           ┏━━━┓          送信所A | /\
  △→→→・・・→||||┠─┨混合器┠─┨||||←・・・・・・←←← |/  \
  |   3km      ┗━┯━┛        20km   / 山  
  |デジタル         │               /
  |送信所D         ↓チューナへ         /
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  上図のような場合、アンテナ2にはアナログ送信所Aからの電波だけでなく、
  デジタル送信所Dからの電波が、右側の山に反射してアンテナ2から入って
  きます。この時、山までの往復の距離の分だけ遅延しているので、時間的な
  遅れによってデジタル信号が干渉してしまい受信できなくなるのです。
  受信できなくなる条件は、以下の2つの両方に該当してしまった場合です。

    @反射波の遅延量がガードインターバル区間を越えている
    A山までの往復の距離による減衰量がCN比(28dB)に満たない

  現在、放送されている地上デジタル放送は、約38kmまでの遅延があっても受
  信できるように設定されています。つまり、片道19km以内に山などがあって
  も問題は生じません。しかし、例図では受信点から20km離れたところに山が
  あるので、片道19km以内の条件を満たさなくなります。
  また、遠い山からの反射波は弱まっています。もし、山が一つしか無ければ、
  問題にならないかもしれません。ところが、いくつもの山が並んでいると、
  それぞれの山からの反射によって、十分に大きなものになります。
  送信所Dから山に反射してアンテナ2までの距離は合計で43kmです。これは、
  デジタル送信所Dからアンテナ1までの3kmに対して約14倍となり、仮に
  全反射が起こった場合の電力の差は23dBとなります。つまり、電力差28dB以
  上の条件を満たさなくなります。
  このように2つの条件を満たさなくなると、受信が出来なくなるのです。
  もちろん、アンテナ2にブースタが入っている場合は、条件の28dBにブース
  タの利得を加算しなければならないので、非常に厳しくなります。

                    注意:数値は全て条件の一例です。


対策方法

  このような問題を対策する方法の一つは、問題となっているアンテナ2と混
  合器の間に、地上デジタル波を劣化させる減衰器(アッテネータ)やフィルタ
  を挿入することす。

                                   
   放   ━━━━━┓ ┏━━━┓ ┏━━━━┓ ┏━━━━━  
   送 → アンテナ1┠─┨混合器┠─┨フィルタ┠─┨アンテナ2 ←
   局   ━━━━━┛ ┗━┯━┛ ┗━━━━┛ ┗━━━━━  
       13〜23ch     │   アッテネーター  25〜62ch
                ↓           
                            無断コピー禁止

  あるいは、混合器にフィルタ機能がついているものを使用します。例えば、
  フィルタ入りの混合器で入力端子1が13〜23ch、端子2で25〜62chとなって
  いるものでは、端子2は25ch〜62chだけを通して、13〜23chはフィルタによっ
  て減衰されます。したがって、アンテナ2をこの混合器の入力端子2に接続
  すれば、アンテナ2から13〜23chの電波が混入しなくなります。
  しかし、フィルタの減衰量は無限ではありませんので、必要な減衰量を満た
  さなければ、減衰量不足となる場合があります。受信レベルの簡単な方法と
  して、アンテナ1だけの時とアンテナ2だけの時の受信強度をテレビ等の測
  定機能を使えば、必要な減衰量が求まるでしょう。但し、テレビ当の通常の
  アンテナレベル表示は、CN値と強度の両方の影響を示しているので、受信
  レベルが正しく測れません。パナソニックやシャープのテレビを使用して、
  受信電力指標(Panasonic)やAGCレベル(SHARP)で確認してください。
         (詳しくは「資料編-受信品質確認方法」を参照ください。)
  もし、フィルタの減衰量が不足している場合は、フィルタのために混合器を
  追加します。混合器の不要な端子にダミー抵抗をつければ、フィルターとし
  て使用できるのです。もちろん、単品のフィルタでもかまいません。


混合器フィルタの特性

  混合器のフィルタの特性は、例えば13〜23chの23chまでを確実に落とせると
  いうものではありません。下図のように傾斜をもって特性が変化するので、
  チャンネル(周波数)の変わり目では、特性が劣ってしまうのが一般的です。
                    ___________
   通┃              /  
   過┃             /←─通過減衰量(25ch)
   ↑┃            /|
    ┃     阻止減衰量→/┃|
   ↓┃      (23ch) /|┃|
   減┃         /→├╂┤←─推移領域(23〜25ch)
   衰┃________/  |┃|
    ┗━┿━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━┿━━
      13ch         24ch          62ch

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市販のフィルタ入り混合器

  各地域の専用UU混合器として、八木アンテナ株式会社やマスプロ電工から、
  以下のような製品が発売されています。特性が合えば表示地域に合わなくて
  も使用できます。また、使用しない端子にダミー抵抗を取り付けることで、
  フィルターとしても利用できます。

     八木アンテナ

     主な地域 | 型名  |入力1(ch)  |入力2(ch)
     ─────┼─────┼───────┼──────
     関東圏など| UDM-135 |13〜16、20〜28|18、30〜62
          | UDM-133 |13〜35、47〜62|42
     ─────┼─────┼───────┼──────
     近畿圏ばど| UDM-262 |13〜24    |21〜62
          | UDM-263 |13〜23    |25〜62
     ─────┼─────┼───────┼──────
     中京圏など| UDM-211 |13〜25、35  |29〜30、37
          | UDM-231 |13〜23    |25〜62

    マスプロ電工

     主な地域 | 型名    |入力1(ch)  |入力2(ch)
     ─────┼───────┼───────┼──────
     全国   |UU7FLH(29,47) |13〜29    |47〜62
     中京圏など|UU7FLH(23,25) |13〜23    |25〜62
     岐阜地区 |UU7F-GI    |13〜25、35  |29〜30、37〜39
     三重地区 |UU7F-TU    |13〜23、35  |27〜33、44
     京都地区 |UU7F-KY(分配型|13〜34    |13〜62


混合器のアナログ放送の課題

  以上は、地上デジタル放送が混合器で受信できなくなる問題について説明し
  てきましたが、ここでは地上波アナログ放送の混合器による問題について、
  説明します。
  地上デジタル用のアンテナを混合器を使って追加設置した場合、地上デジタ
  ル用のアンテナに地上波アナログ波が混入してしまうことがあります。この
  場合、元々のアナログ放送のアンテナからの電波と混合されて、ゴーストと
  呼ばれる2重映りが生じる場合があり、特に大型のテレビではゴーストが目
  立ちます。

ゴースト
アナログ放送のゴースト

  最近のテレビには、ゴーストリデューサ(GR)機能がついている場合があり
  ます。ゴーストリデューサは、ゴーストのあるアナログ信号からゴースト
  成分を除去する機能です。例え、混合器に問題があったとしても、テレビ
  やチューナのゴーストリデューサ機能をオンにすることで、対策が出来る
  場合があります。
  もちろん、フィルタ等での対策も可能ですが、既に放送終了が近づいてい
  ることから、ゴーストリデューサでの対策をお奨めします。


低損失な混合器

  同一周波数が混合できる混合器は、混合器を通過すると、電力が半分以下に
  なってしまいます。およそ4dBの損失が生じるのです。しかし、LPFと
  HPFのフィルタを結合した混合器を使用すると、混合する周波数が異なる
  ため、あまり電力を損失させずに混合することができます。
  つまり、フィルタ機能つきの混合器は、損失も少ない無い利点があるのです。
  ただし、前述のとおりフィルターの特性は傾斜をもっています。このため、
  周波数の離れたVHFとUHFの混合器であれば、十分に周波数が離れているので
  良好な特性が得られますが、同じUHF同士の13〜23ch/25〜62chのように
  周波数が近接している場合は、損失が増加してしまいます。
                                 
         ┏━━━━┓     ┏━━━━┓ 
     入力1→┨ LPF ┠──●──┨ HPF ┠←入力2 
         ┗━━━━┛  |  ┗━━━━┛
          13〜23ch   │   25〜62ch
                 ↓出力

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混合器の設計

  下図は、入力1にBPF、入力2にBEFを使用した混合器です。LCに
  よる共振周波数は、入力1から出力に通過します。しかし、入力2からは
  阻止されます。LCの共振特性にもよりますが、阻止できる周波数幅は、
  およそ15〜20チャンネル分(約100MHz程度)です。入力2のBEF側の
  インダクタLもしくは、コンデンサCのどちらかに可変の部品を使用する
  と、阻止周波数の微調整が可能となります。
                    (「設計編-
アンテナ部品」参照)

    入力1      BPF   BEF┏━━┓     入力2
    ━━━━┳━ ┏━━┓┏━━┓  ┌┨L1┠┐ ━┳━━━━
     同軸線┠──┨L1┠┨C2┠●─●┗━━┛●──┨同軸線
    ━━━━┻━┐┗━━┛┗━━┛| │┏━━┓│┌━┻━━━━
          │        | └┨C2┠┘│
          │        |  ┗━━┛ │GND
        ┯┯┿┯┯┯┯┯┯┯┐|┌┯┯┯┯┯┯┿┯┯┯┯
                  ┃|┃
                  ┣┷┫  周波数  |L1|C2
                  ┃同┃ ──────┼──┼──
                  ┃軸┃ 485MHz(15ch)|12nH| 9pF
                出力┃線┃ 513MHz(20ch)|12nH| 8pF

            図:BPF+BEFの混合器

  また、両方をBEFにて構成する方法もあります。入力1で通したい周波数
  をL2とC2で阻止し、入力2で通したい周波数をL1とC1で阻止します。
  LかCのどちらかに可変の部品を使用することで、製作後の特性の調整が可
  能です。

     入力1     ┏━━┓   ┏━━┓     入力2
     ━━━━┳━ ┌┨L1┠┐ ┌┨L2┠┐ ━┳━━━━
      同軸線┠──●┗━━┛| |┗━━┛●──┨同軸線
     ━━━━┻━┐│┏━━┓│ │┏━━┓│┌━┻━━━━
           │└┨C1┠┴●┴┨C2┠┘│
           │ ┗━━┛ | ┗━━┛ │GND
         ┯┯┿┯┯┯┯┯┐|┌┯┯┯┯┯┿┯┯┯┯
                 ┃|┃
                 ┣┷┫  周波数  |Ln |Cn
                 ┃同┃ ──────┼──┼──
                 ┃軸┃ 485MHz(15ch)|12nH| 9pF
               出力┃線┃ 513MHz(20ch)|12nH| 8pF

            図:BEF+BEFの混合器

  同電力での混合器は「対策編-分配器」で紹介している分配器と同じ回路な
  ので省略します。分配器の入力を混合器の出力として、分配器の出力を混合
  器の入力として使用してください。

   ━━━━┳━  ┏━━┓
    同軸線┠───┨L1┠─┐
   ━━━━┻━┐ ┗━━┛ │
   ━━━━┳━┘ ┏━━┓ │      ━┳━━━━━
    同軸線┠───┨L2┠─●───────┨同軸線
   ━━━━┻━┐ ┗━━┛┏┷┓    ┌━┻━━━━━
         |     ┃C┃    |
         │     ┃3┃    │
         │GND  ┗┯┛    │
       ┯┯┿┯┯┯┯┯┯┿┯┯┯┯┯┿┯┯

           L1=22nH L2=22nH C3=3.9pF
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  また、分波器の構造もフィルタ入りの混合器の入力と出力を入れ替えたもの
  と同じです。周波数帯域が同じであれば、混合器を分波器として使用したり
  分波器を混合器として使用したりすることが出来ます。

  但し、市販品の場合は混合器は防滴仕様になっていて、屋外で使用できるタ
  イプが多いのですが、分配器や分波器は屋内向けで防滴仕様になっていない
  タイプのものが多い点に御注意ください。


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