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第1級陸上無線技術士、第1種伝送交換主任技術者、第1種アナログ工事担任のTOITAが航空無線を目指す、皆様のお手伝いをします。



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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第11期工学第1章空中線と電波伝搬 番外編”定在波”

           第1章空中線と電波伝搬
             番外編”定在波”

次回からお話をします、給電線と空中線の整合(マッチン
グ)のお話中で”定在波”のお話が出てきますので今回
は、番外編として”定在波”のお話をします。



図は、木(茶色の部分)で出来た水路です。 図の上は真上
ら水路を見た所です。
下は、水路を横から見た所です。
水路は、右へズート続いていると思って下さい。


水路へ灰色の板を入れ赤の矢印の方向へ一定の速度で動
かします。


板を一定速度で押す事により水が盛り上がり、盛り上がった
部分が左
へ移動します。

そして、素早く板を水路から引き上げます。
盛り上がった水は、 左へ進みそして、水路の左端が閉じられ
ていますので、水は、左端で反射され右方向へ戻ってきます。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第11期工学第1章空中線と電波伝搬 (5)同軸ケーブルと導波管その2
 

今回は、導波管のお話です。いきなり聞いた事もない名前の物が
出てきたとお思いでしょうが、これから高い周波数が盛んに使用さ
れる様になりますのでマイクロ波で大電力を伝送する場合に重要
になります。 



図-1をご覧下さい。送信機からアンアテン又は、アンテナから受
信機へ高周波を運ぶ物を給電線と言います。
図の一番上の同軸ケーブルは、その代表的な物です。
同軸ケーブルについては、前回お話をいたしました。
同軸ケーブルは、皆さんのご家庭でもTVのアンテン線として使
用されていますので見る事が出来ますので一度、 TVの裏をご
覧下さい。太さ10[mm] 位の黒い線が見えると思います。


それでは、今回のテーマである導波管( waveguide)についての
お話をいたします。

[構造]
これには、図―1 の様に 2種類あり、1つは、方形導波管
もう1つは、円形導波管です。
導波管は、マイクロ波の伝送に使用されます。
導波管は、図-1の様な中空の金属のチューブです。

マイクロ波の定義は、はっきりしていません。人により違いますの
でそれらの中から一番低い周波数と高い周波数を選びますと300
[Mhz] ~ 300[Ghz] となります。
波長:λ は、1[m] ~ 1[mm] となります。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第11期工学第1章空中線と電波伝搬 (5)同軸ケーブルと導波管その1
         
今回と次回の2回に分けて、送信機とアンテナ又は、アンテ
ナと受信機を繋ぐ「同軸ケーブル」と「導波管」についてのお
話をします。

試験では、こらからお話を致します様同軸ケーブルに限らず
構造動作原理用途特性が問われますのでその全部を
覚えて下さい。
赤の太字の部分が覚えなければならない所です。

[1]同軸ケーブルの構造
 図-1の一番上に描いたものが同軸ケーブルです。
 同軸ケーブルの一番内側から説明いたします。
 図では、同軸ケーブルを4層に分けて描いています。
 一番内側(一番右)が線です。
 その周りの白い部分(図では、銅線の左の白い部分)は、
 ポリエチレン製で真ん中の銅線とその周りの網状の銅線
 との絶縁の役割を果たしています。
 網状銅線の廻り(網状の銅製の線の左)は、ビニール
 で覆われています。
 
 真ん中の導線を“内部導体”。外側の網状の銅線を“外部
 導体”と言います。
 
[2]動作原理
 図-2をご覧下さい。下の図は、同軸ケーブルを横から見たところ
 です。そして上の2つの丸い図は、同軸ケーブルのそれぞれの
 場所での磁界と電界の向きを示しています。
 仮に同軸ケーブルの左側に送信機の出力が内部導体に、送信
 機のグランドが外部導線に接続されているとします。
 そして、同軸ケーブルの右側で内部導線と外部導線の間に抵抗
 が繋がれいるとします。つまり、

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第11期工学第1章空中線と電波伝搬 (4)電離層その2

 前回に続き電離層関係のお話です。電離層には、高度の低
い方からD層、E層、F1層、F2層。夜の場合は、E層、F1層
とF2層が一つになったF層が有ると言うお話をしました。
実は、もう一つの電離層が出来る事があります。それがEs(
Sporadic E層と言います。通称Eスポと呼ばれます。)で
す。名前の通り、突発的に発生します。その電子密度は、E
層の10倍もあります。通常は、電離層を突き抜けてしまう50
Mhz~100MhzのVHFを反射し1000km~2000Kmの遠
距離へ強力な電波が届く事があります。
日本や赤道付近ですと夏の昼間、極地ですと冬の夜に出現
します。

次に臨界周波数、最高使用可能周波数、最低使用可能周波
数、最適使用周波数について触れます。
1.臨界周波数
  電離層に向けて垂直に電波を輻射しながら周波数を上げ
  ていきますと、反射して戻ってくる事無く電離層を突き抜け
  てしまう
様になります。その限界の周波数を臨界周波数
 
と言います。

2.最高使用可能周波数(MUF:Maximum Usable Frequency)
   2点間の通信の為には、電波を水平に輻射しますので、垂
   直に輻射するのと違い電波は、電離層に斜めに入射します
 。よって
   臨界周波数より高い周波数迄反射します。そして、2点間
 
で使用出来る最高の周波数最高使用能周波数と言い
  ます。

3.最低使用可能周波数(LUF:Lowest Useful Frequency)
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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第11期工学第1章空中線と電波伝搬 (4)電離層その1
       

今回と次回の2回に分けて、電離層波のお話です。
何やら訳の分からない言葉ですが、今日からは、一生涯記憶に
残る言葉となると思います。
それでは、図をご覧下さい。
  

(1)電離層の構造と種類

地球には、大気が有ります。その大気の中の窒素や酸素に太陽か
らの紫外線やX線が当たりますとそれぞれの原子から電子が離れ
ます。つまり電離した状態になります。
英語では、電離層を Ionosphere と言います。
電離した層は、4つ有り、電子密度の低い電離層程高度が低く、電
子密度の高い電離層程高度が高くなります。

それぞれの層は、下から D層(高度80km 付近)、E層(100 ~ 
120km)、F1層(170 ~ 230km)、F2層(200 ~ 500km) と呼ばれ
ます。

(2)電離層の性質

低い周波数の電波は、電子密度の低い層で反射されます。
高い周波数の電波は、電子密度の低い電離層を通過しますが、そ
の際減衰します。
以上の事を頭に入れて周波数と電離層の関係を見てい行きましょ
う。

[昼の場合]

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第11期工学第1章空中線と電波伝搬 (3)VHF帯とUHF帯の電波伝搬

 
今回は、航空無線で主に使われます周波数帯であるVHF
帯とUHF帯の電波の伝わり方である電波伝搬のお話をし
ます。

1.VHF帯とUHF帯って何のこと?
  電波は、3[THz](テラ・ヘルツと読みます:3 x 10の12
  乗。以下 3 x10^12 と言う様に当塾では、今後、エク
  セルの数式の表記をします。) 以下の周波数の電磁
  波を言います。
  電磁波は、前回までのお話の様に導線に交流の電流
  が流れる事で発生します。
  スピーカを繋げば音として聞こえる様な 1[KHz](キロ・
  ヘルツと読みます。: 1 x 10^3) と言う低い周波数の
  交流をアンテナにつなげば電波として飛んで行きます。
  但し、この場合のアンテナの長さがどれほどのものか、
  後で計算してみて下さい。

  周波数の区部の仕方は、色々ありますが、3[MHz] (メ
  ガ・ヘルツと読みます。:3 x 10^6) ~
  30[MHz]、30[MHz] ~ 300[MHz]、300[MHz] ~
  3[GHz](ギガ・ヘルツと読みます。: 3 x 10^9) の様
  に10倍毎の分ける区分方法があります。
  この区分方法の帯域の呼び方で VHFとは、30[MHz]
  ~ 300[MHz] の事で Very High Frequency の略
  称です。日本語では、超短波と呼ばれます。
  波長は、10[m] から 1[m] です。
  UHFとは、300[MHz] ~ 3[GHz] の事でUltra High
Frequency の略称です。日本語で極超短波といいま
  す。
  波長は、1[m] から 10[cm] です。

  波長を求めるには、周波数の単位が [MHz] の場合、
  300÷周波数[MHz] で求める事が出来ます。
  先ほどの例で 1[KHz] と言う周波数を例に挙げました
  が、1[KHz] は、0.001[MHz] ですから、1波長が何[
  m] になるか試しに計算してみて下さい。波長に直すと
  電波の周波数の範囲が広い事を実感されると思います。
  VHF帯やUHF帯周波数は、地上デジタル放送やFM放
  送、そして航空無線や ILS や VOR 等の航法支援施
  設等で使われます。  

2.VHF帯とUHF帯の電波の伝わり方
  大まかに言いますと、光は、直進すると言われています。
  VHF帯の電波もUFH帯の電波も大まかに言いますと直
  進します。
  ですのでこれらの電波は、直進する頭に置いて下さい。


  次に大事なん事は、電波は、反射する言う事です。
  以上の事を頭においてVHF帯とUHF帯の電波の伝わり
  方を考えてみます。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第11期工学第1章空中線と電波伝搬 (2)電波の輻射その2

           第1章空中線と電波伝搬
             電波の輻射その2

今回は、前回お話いたしました”電流とは”の図-3の電流の
概念が重要になります。通常、図-3に示す様な電流の概念
は、参考書には、書かれていませんが、実は、図-3の概念
が分かれば、参考書に書かれている途中からの説明が理
解出来る様になるのです。

それでは、今回は、空中線の基本であるアイソトロピック・ア
ンテナ(理論上のアンテナ)と同様にすべてのアンテナの基
準となる半波長・ダイポール・アンテナから電波が輻射され
る原理についてお話をいたします。

まず、半波長λ/2ダイポール・アンテナがどの様な物か
見ておきましょう。
半波長ダイポール・アンテナ
               図-1

図-1の灰色の横棒は、金属棒又は、導線です。
半波長ダイポール・アンテナは、2本の金属棒又は、導線で
構成されています。 その右端から左端迄の長さは、1波長
の半分ですので、半波長ダイポール・アンテナと言います。

[開いた回路に電流が流れる理由]
前回の”電波”とは?と言うお話をしました時に図-6(図の
番号が順不同になっています。)をご覧頂きました。

図-6の灰色の棒は、金属棒又は、導線でその一番下と地面
の間に電源があるのですが、省略しています。
電源が有るにしてもオレンジ色で示す電流が流れるのは、何
故だろうと考えた方もいらっしゃったと思います。

前回、電流とは、電子が動く事だと言うお話をしました。


図-3をご覧下さい。

             図-3

図-3の左は、電池に抵抗:R を繋いだもので電流:I が矢印
の方向に流れます。

(流れると言いましたが、正確には、”動き”が伝達しただけで
す。例えて言いますと、10人、人が一列の輪に並び、

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第11期工学第1章空中線と電波伝搬 (2)電波の輻射その1


          

前回は、電波と言うものがどの様なものかをお話いたしま
した。
磁界と電界がそれぞれの変化により磁界は、電界を。電
界は、磁界の変化をそれぞれ生みだし、それが連鎖して
おきるのが電波(電磁波)である事をご理解頂けたと思い
ます。

今回と次回の2回に分けてアンテナから電波がどの様に
輻射されるのかと言うお話をします。

今、私の居る部屋の窓から地デジのアンテナが見えます。
勿論、受信用ですが、アンテナには、可逆性と言うものが
ありまして、送信電力を問題にしなければ、同一のアンテ
ナを送信にも受信にも使えます。
それでは、皆様が目にする縦の棒に横棒を沢山くっつけ
た地デジのアンテナからどの様に電波が輻射されるので
しょうか?
今回と次回でその事をご理解頂けるお話をします。

1.電気には、”直流”と”交流”がある。



 図-1は、直流を表します。図-2の下半分に描かれたグ
 ラフは、横軸が時間で、縦軸が電圧を表します。
 ご覧の様に時間によらず、電圧が一定です。これを直流
 
と言う事は、皆様ご存じですネ。

次は、交流です。

  図-2の下半分は、横軸が時間で縦軸が電圧です。
  時間と共に電圧が変化し、その極性が”+”から”-”、
  ”-”から”+”へと変化しています。
  ”+”と”-”は上半分の絵の様に電流の向きが変わる
  事を示してします。

2.電流って何?
  電流と言う言葉を耳にされる事があっても、電流とは、
  何かと言う事を考える方は、余りいないと思います。

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」や「電波法規」を勉強された経験がない方には、
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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第11期工学第1章空中線と電波伝搬 (1)電波とは?

本日より、平成25年2月期の国家試験に向けて航空無線
通信士の無線工学のお話をいたします。
今期、最初にお話をいたしますのは、出題数の一番多い「
空中線と電波伝搬」です。
空中線とは、アンテナの事です。
このアンテナから輻射されたり、アンテナで捉えられるのが
電波です。
「電波て何」と聞と聞かれても、見た事も有りませんし答えら
れる方は、少ないことと思います。
皆様は、毎日、携帯電話で電波を使われていますが、電波
について考える事は、ないと思います。
しかし、皆様は、航空無線通信士として電波の専門家にな
られる訳ですから、電波の存在を意識しない訳には、いきま
せんし、一生、電波について意識する事になる事になる、今
日は、特別な記念日になる事と思います。

詳しくは、第11期の最後の方の電磁気でお話しますが、予
備知識がない方の為に、今回は、ここまで、理解して頂きた
いと言う内容をお話いたします。

今回から空中線と電波伝搬のお話をします。
空中線とは、アンテンの事です。そして電波伝搬とは、電波
の伝わり方の事です。
それでは、今回は、電波とは何かと言う事からお話をします



以前に描きました図ですのでいきなり図-6になっていますが
図-1から5が抜けている訳では、ありません。


図-6をご覧ください。図の左にある導線に上向きの電流(直
流)が流れているとします。導線の真下から見まして右回り
の磁界が発生します。導線の周りの輪は、磁力線です。

磁力線とは、磁力が働く場(磁界または、磁場と言います。)
の様子を表す架空の線です。磁力の大きさは、磁力線の密
度で表し、、磁界の向きは、磁力線の接線方向としています

導線に流れる電流が直流である場合は、これ以上何も起き
ません。

Step1
次に導線に交流の電流を流してみます。
直流とは、電池の様に電圧や電気の流れる方向が常に一
定(電池の場合、長時間では、電圧が下がりますが、短時間
では、ほぼ、一定です。)です。
一方、交流とは

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第11期ガイダンス

     TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」
      第11期講座を始めるに当たっての
       ガイダンス(当講座の進め方)

皆さん、今日は。8月22日より平成25年2月期の試験に向
けて約半年間にわたって皆様のお手伝いしますTOITAです。
当講座では、皆様が分かりにくいとされる「無線工学」と「法
規」について分かり易い説明をしてまいります。

さて、皆様の中には、2月期の試験に向けて、今何をするべ
きか?Netで色々な方の意見を見て考えられている方。
あるいは、受験体験記を読みもう少し、試験が近づいてから
勉強すればよいのでは、と考える方など色々だと思います。
ブログを書かれている方の中には、航空無線通信士の試験
は、簡単に受かるとしていながら何度受験しても合格出来な
い方もいらっしゃいます。
実際に、2度目で合格される方の割合は、極めて少なくなりま
す。
その理由は、試験の度に1からやり直すと言う
勉強法のまず
にあります。

(注:ここからのお話は、一般的な方のお話ですので全ての方に当てはま
る訳では、ありません。)


□今回(8月)の試験で上手くいかなかった方
 来年2月の受験に向けて初めて勉強をされる方より優位な
 立場にあります。
 なぜなら、後は、弱点を補強するだけで良いからです。

 この時期に、弱点を見出す作業を徹底的にして下さい
 (ただし、意味もわからず、過去問とその答えを暗記した方
 は、一からの勉強のしなおしです。)
 弱点が何処にあるか分かりませんと進歩が有りません。
 事故が起きた時に、原因を究明(責任の追及とは、違いま
 す。)し対策をしませんと同じ事故が再発するのと同じです。
 試験の場合は、不合格を繰り返す結果となります。

□2月期に初めて受験される方
 世間で言われる様な時間は、有りません。
 本当に合格を目指すなら今から勉強を始めて下さい
  
 但し、長く時間を掛ける必要は、ありません。
 大切なのは、毎日少しづつの勉強の習慣を付ける事です。
 試験範囲を考えますと時間は、思ったほどありません。

 今までに受験された方の中には
受験体験記を読んだ事で
 ご自分も勉強をし
たつもりになって
勉強をおろそかにして
 不合格になる方が毎回沢山いらっしゃる事実を受け止め
 て下さい。


□当講座の特徴
 1.文系の方を想定
  電気を勉強するのが初めての方を対象としています。
  航空無線通信士を含め、 無線従事者用受験参考書は、
  電気の基礎、あるいは、 それぞれの資格で必要とされ
  る知識に近い知識が有る事を前提としています。
  航空無線通信士は、電気の基礎が有る方には、無線従
  事者の資格の中では、中位の難易度(中位の電気的知
  識が必要)です。

  ゆえに、初めて航空無線通信の試験を受ける文系の方
  には、難しいのは、当たりまえです。
  
  (1)要点を抑えた説明
  受験科目のそれぞれの要点が簡素にまとまっていれば、
  初めて説明を受ける方でも理解し易くなるのは、通常の会
  話の中でも経験する事です。
  結論を先に話し、相手が何を言おうとしているかが分かれ
  ば、必然的に結論に至る経緯に関心が出てきて話の全体
  が楽に頭に入って来ます。
  
  (2)予備知識不要
  また、当講座では、工学的知識が有る方を対象としていま
  せんので、先に書きました受験参考書では、説明されな
  文系の方が知りたい事を説明しています

  (ご注意:当講座では、例えば用語で”アンテナ”と言った
  り”空中線”と言ったりする様に試験や実際に使用されて
  いる両方の用語を用いています。当講座で使用する用語
  は、全て必要です。ご自分でも多少は、調べて頂く様な構
  成にしてあります。殆どの事は、受講生の方の負担を軽
  減する為に当講座の方でご説明しますが、受講生の方の
  向学心に基づき自主的に調べられる事が良い結果をもた
  らすからです。)

 2.暗記を極力なくす
  暗記は、一時的なものです。当講座では、何よりも理解す
  る事を大切にしています。
理解をすれば知識となり長く記
  憶に残ります
。また、応用力も付きます。
  当講座では、次回の試験に必要な知識の全てをお話する
  事が出来ませんが、応用力が付けば、ご自分でカバーで
  きる様に構成しています。
  
  長期記憶に残らない勉強法では、合格出来なかった時、
  一から勉強しなければならず、試験の度に学力が増す事
  がなく、合格に近付くと言う事が有りません

 3.”なるほど”と納得出来る

  今迄受験参考書を読んでも
分からなかった事が納得出
  来
様になります。(これが当講座の最大の特徴です。)

 4.合格に必要な実力だけを目指します。

  当講座は、まず、合格する事を一番に考えます
  合格後、実務で必要な事は、ご自身で更に勉強を進められ
  る基礎が身に付きます。
  70%の問題に正解出来れば、合格です。自信がある項目
  でも間違える事がありますので、 余裕を見て80%の問題
  に答えられる実力を目指します。
  よって、試験直前には、合格出来るかどうか受講生の方は
  予想がつきます。

 5.合格迄の計画

  当講座では、1回から2回の受験での合格を目指します。
  同じ事を勉強して2回で合格と言う意味では、有りません。
  (同じ箇所を勉強しなおす勉強法では、出題傾向の変化に
  ついていけずに毎回不合格になります。)
  1回でダメでもそれまでの知識が確実なものであれば後は
   、理解が不足した項目や次回出題が予想される項目だけ
  を勉強すれば良い事になります。
  受講生の方は、1回で合格を目指すか、2回で合格を目指
  すかをまず初めに決めて下さい。
  なんとなく、2回目で合格と言うのでは、2回目での合格は、
  有りません。
  1年間(2回の受験期間)のスケジュールで勉強するのと、
  スケジュール無しで2回受験するのとは、全然違います。
  また、1回目で「法規」、2回目で「工学」の様に科目合格を
  活用して合格を目指せば、2科目づつ勉強して2科目とも
  充分な実力が付かなかったと言う事には、なりません。
  2回で合格でも合格は、合格です。免許証に2度目で合格
  と書かれる訳では、有りません。
  何度受けても受からないのとは、雲泥の差です。
  大学での第1級陸上無線技術士の指導では、3年間で全
  受験科目に合格して免許証を手にする事を目指しており
  ますので、1月期の試験では、4名の合格者を出しました。


□当講座の勉強の進め方
 1.試験に良く出る項目から始めます
  試験に良く出題される問題は、合格後、実務で必要になる
  項目です。無線通信士の「法規」であれば、遭難通信です。
  出題数の多い項目を理解すればそれだけ、合格に近づき
  ます。

 2.
積み上げ式勉強法
  試験に良く出題される項目から順に勉強をしますので、日々
  合格に必要な点数に近づけます。

 3.電磁気・電気回路は、一番最後に勉強します。
  試験が近づき、合格点を得る為に近い実力がついた所で皆
  様が苦手とする電磁気・電気回路の勉強をします。
  これは、記憶に新しい内に試験に臨もうと言う事です。


 
当講座の受験体験記でも紹介していますが、分かるとだんだん
面白くなります。
面白くなったらご自分でも色々と調べられる様になります。
そこで知識が増え、更に高度な疑問が生まれたりして実力が
益々増してゆくと言う良い循環に入ります。
是非、当塾の「クロちゃんの受験体験記」をお読み下さい。
当塾の受験勉強の仕方がご理解頂けるはずです。

     -------当講座受講に当たってのご注意--------
 勉強をされる主体は、あくまでも受験される皆様方、お一人
 お一人です。
 当講座の役目
は、理解しにくい「工学」と「法規」の理解のお
 手伝いです。
 理解をすると記憶として残ります。
 それでも、暗記をしなければならない事(数値等)も有ります
 が、勉強の中心は、理解だと言う事です。
 暗記する内容は、試験の1週間位前にすれば良いでしょう。
 暗記する内容は、実務についてからでも調べれば良い事で
 す。


     --- 受験塾(本校)からの重要なお知らせ ---

皆様は、高校や大学の受験の為に塾で勉強された事と思いま
す。
それは、独学では、無理だからです。
航空無線通信士の試験の内容は、皆様方の多くにとって、今
迄に勉強した事の無い分野だと思います。よって、余計に塾が
必要な訳です。
その様な理由から当塾は、2007年10月に講座を開講しまし
た。
当講座では、平成24年8月21日現在延べ204,000人の方々
に利用されて参りました。

 ・受験勉強の補強にとお考えの方
 ・参考書を読んでも今一、良く分からない方


当講座の記事が役に立つなとお思いの方は、
会員登録をお願い
します。


無線や法規の勉強をした事のない方には、半年程度の勉強期間
がどうしても必要です。
不合格になって時間を無駄にしない様お早めに会員登録を済ま
せて下さい。


効率良く勉強する為に、まずは、以下のアドレスへ「案内希望」と
一言書いてメールして下さい。

すぐに、受講の為のご案内をお送りします。
なお、どの様な理由で受講を希望されるかを一言書いて頂きます
と、受験の為のアドバイスをさせて頂
けます。

皆様方のお一人でも多くの方が合格されます為にもメールし
みませんか?。



 


お問い合わせのメール・アドレスは、

       コチラ⇒
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テーマ:航空無線通信士受験講座 - ジャンル:趣味・実用

TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」夏休み番外編 ~なぜ航空無線通信士の資格試験に無線工学があるのか~
 

    TOITAの「航空無線通信士受験塾」
           夏休み番外編
    ~なぜ航空無線通信士の資格試験に
          無線工学があるのか~

皆さん今日は。
当講座の記事を読まれている方の多くは、文系方
が多いと思います。
何故文系と分かるかと言いますと、私は、理系なの
ですが、理系は、あまりエアラインのパイロットには
、向かない様なのです。理系の人間は、のめり込ん
でしまう傾向にあります。
また、決められた事を決められた通りにするのが苦
手なのです。
さて、通信手段として有ればいいだけの無線電話
について何故勉強しなくては、ならないのだろうとお
思いの方も多い事と思います。
それでは、航空無線通信士に何故、無線工学が必
要なのかと言う事をお話します。



無線従事者の資格には、大きく分けて「無線通信士
」と「無線技術士」の2つがあります。
(航空特殊無線技士の様に特殊が付く場合は、無線
通信士と無線技士の中間的な資格になります。)
「無線通信士」は、無線通信をするのが仕事で通信
機の中身をいじる事は、 法律上出来ません。 また、
「無線技術士」は、無線設備の操作をするのが仕事
で、自ら通信をする事は、出来ません。
放送局の巨大な出力の送信機等の操作をしますが
自らTVやラジオ放送に出る事は、有りません。
また、 皆さんに関係のあるところでは、航空支援施
設のARSR等の巨大な出力のレーダやILS等の装
置の操作を行っています。

さて、 通信をするだけの無線通信士(航空無線通
信士を含む)に無線工学は、 必要なのでしょうか


答えは、おおいに必要です。

私は、小学生の時、放送部で放送設備を操作する技
術の担当でした。
沢山のツマミやスイッチが付いた放送設備の操作手
順を先生から聞いて1度で覚えました。
ただ、覚えてだけですので、それぞれのスイッチやツ
マミの意味がかわっていた訳では、ありませんでした

そして、高校では、放送同好会でした。その時は、ア
マチュア無線をやっていましたので、放送設備の沢
山のスイッチやツマミは、説明を聞かなくてもそれぞ
れの使い方が分かりました。

航空無線通信士の免許を取られる方には、パイロット
になる為に必要な方や、航空関連業務で必要になり
取られる方もいらっしゃると思います。
パイロットになる為、 仕方なく取られる方でもコックピ
ットに並ぶ多くの計器や操縦の為の 操縦かんや ラダ
ー・ペダル等をマニュアルに従って操作すれば良いと
思っている方は、いらっしゃらないと思います。
マニュアルは、充分航空機について知っている上でミ
スを無くす為にあります。
ゆえにパイロットは、飛行機の異常にも対応します。

無線工学が必要な理由もそこにあります。
無線設備のスイッチやツマミの意味が分からずに使
い方を覚えたとします。
理解なく覚えただけでは、無線設備に異常が有った
時など、対処が出来なくなります。
電波の伝わり方は時々刻々と変化します。
電波の伝わり方も通信をする上で知らなければなり
ません。
以前、ネットでお話をさせて頂きましたプロのパイロ
ットの方は、以上があれば、代替え機と交換すれば
良いと言われていましたが、無線機器の異常でない
いトラブル。例えば、アンテナと給電線の離脱、電波
の伝搬異常により通信が困難になった等が起こった
際、無線工学を知っているのと知らないのでは、その
際の対応が違ってきます。
実際に合った話で、シンガポールからオーストラリア
に向かった旅客機が突然、 通信不能になった事が
あったそうです。無線機に限らず、電波を使うレーダ
やVOR、DME等が使えなくなると言う事は、目隠し
し、耳をふさがれて街中を歩く様なもので大変なパ
ニックになった様です。
永い時間恐怖の中にいた旅客機は、やがて、無線
機をはじめとする電波を使用する機器が使える様
になったと言う事ですが、この時の原因は、爆発し
た火山の上空を通過した時に火山から噴出した物
質同士がぶつかって起きた静電気でした。
TVのニュース映像で見る機会がありますが、噴煙
の中で雷を見る事がありますが、雷は、静電気です

この時、パイロットが電気の一番の基礎である電磁
気学を知っていれば、飛行コースを変えて、速い内
にこの状況を脱するか、元々、噴火している火山の
上空を通過する事も無かったでしょう。


無線工学は、無線機器の内部をいじる程知らなくて
も最低限知らなければならない内容なのです。
無線通信士の最高峰の第1級総合無線通信士の
場合ですと第2級陸上無線技術士程度の無線工
学の知識が要求されます。
昔は、世界中と通信する手段は、短波帯の通信に
限られていました。世界をまたにかけて航海する船
には、船長や機関長と同列の無線通信士がいまし
た。船の中で一番偉いのがこの3名です。
短波は、時間帯や季節により伝わり方が違います。
また、洋上に居る為、一人で無線関係の事に対象
しなければ船は、孤立してしまいます。
その為、無線工学の知識も必要でした。

帰り見て、航空機の場合ですが、昔は、ご存じの様
に機長、副操縦士、航空機関士、そして無線通信士
がいました。また、船と同じ様に航海士もいた様です


現在では、機長と副操縦士が全てを行っていますの
で航空機関士や無線通信士の知識も必要なのでは
、ないでしょうか?

無線工学が嫌われるのは、分かりやすい教科書が
少ないからです。(内容は、少し電気の知識が有る
事を前提に書かれています。)
そこで、電気の知識のない方向けに始めたのがこ
の講座です。
当受験講座の卒業生のクロちゃんさんも言ってい
ますが、分かると以外と面白いのです。
これは、最近、機械の中身は、ソフトウェアーと思っ
ている人が多い事に起因する様に思えます。
少し前迄は、汎用性のある機械にソフトウェアーで
様々な機能を持たせるのでは、 無く、 全てハード・
ウェアーで行っていました。
最近の方は、今までに経験した事がないハードで
様々な事が出来る事が新鮮に感じられるようで、
ハードが分かると楽しくなるのだと思います。

文系の方でオーディオに興味を持ちアンプ等のハ
ードを趣味で作られる方も沢山います。
通信にしても、携帯電話でなくても、ご自分で作ら
れた無線機で海外と通信する事もそれほど難しい
話では、ありません。

さて、無線工学の試験だけに話を絞ってみます。

理解した事は、覚えようとしなくても記憶に残りま


例えば、サッカーが好きな方は、人から強制され
る事なくルールを理解しサッカー選手の名前を覚
えています。

当講座は、いやいや勉強するのでは、無く、分か
りやすい説明でを読んで頂くだけで理解でき、分
かると楽しくなってきます。
皆さんが参考書を読んで疑問に思われる事が、
当講座の主要テーマです。
当講座には、「な~んだ。そうだったのか!」と
言う知る喜びがあります。
皆様、その喜びを味わって下さい。
合格の二文字は、向こうからやってきます。

さて、次回は、いよいよ「無線工学のシラバス」の
発表です。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」夏休み番外編 ~実は、法規は、面白い(続き)~

   TOITAの「航空無線通信士受験塾」
     ~実は、法規は、面白い(続き)~

        
「実は、法規は、面白い」の続きとして今回は、法規の楽で
楽しくなる勉強方をご紹介します。

実は、 昨年の今ごろ、 ある無線従事者資格の講義用原稿
を書いた時の事なのですが、今までその資格試験の内容を
知りませんでしたので調べてみて分かったのですが、 航空
無線通信士の場合の対応方法と違うのです。



今まで、 第1級陸上無線技術士と航空無線通信士の受験
指導をしてきましたが、これらの資格の法規の試験は、「
解度
」が試される試験です。
一方、講義用資料を書いていました資格の試験の場合は、
その資格で操作する範囲で「必要な事を知っているか」と言
うものでした。
後者の場合、 参考書を読み、覚える事である程度、対応可
能と思います。

しかし、航空無線通信士や上級資格の場合、 そうは、行き
ません。なぜなら理解度を試す試験だからです。

前回、お話をしましたが、 法律の文章は、 分かりづらく、 関
係法令も含めて1つの条文が何を言っているか理解しなけ
ればなりません。

それでは、 皆さんはどの様に「法規」の勉強をしたらよいの
でしょうか?

[用語の意味を知る]

何事もその分野の事を知ろうと思ったらそこで使用される
語の意味を知る事が必要です。
当ブログでは、 「法規の用語解説」と言うカテゴリーを設けて
いますので、 当ブログを読んでいて意味の分からない用語
が出てきましたら、必ず「法規の用語解説」を読んで下さい
。 英語の文書を読んでいても、意味の分からない単語が沢
山ありましたら、全然その文書の意味がわかりませんね。

次に、どの法律文章にも共通する用語を理解します。
例えば「直ちに」と「速やかに」では、行動の取り方が違いま
す。この様に法律用語を知る事で分かりにくいそれぞれの
法律の文書の内容の半分程度は、理解出来る様になります

しかも、この法律用語は、電波法及び関係法令以外の法律
でも共通なのです。
つまり、電波法を読んで理解出来る様になりますと他の法律
、例えば、刑事訴訟法とか半分程度、分かる様になります。
なぜ、半分かといいますと、専門用語があるからです。

どの法律も理解出来る様になるには、

   ・その法律の専門用語の意味を調べる
   ・法律用語の意味を調べる

以上2点です。


[1つの条文から呼び出される法文を調べる]
例えば、無線局運用規則第142条にこう書かかれています。
(航空機局の運用)
第142条 法第70条の2第1項ただし書きの規定により航行
中及び航行の準備中以外の航空機の航空機局を運用するこ
とができる場合は、次のとおりとする。
~以下省略
すると法第70条の2第1項に何が書いているかを調べません
と無線局運用規則第142条の意味が分かりません。
この場合、1つの条文しか呼び出していませんので楽なのです
が第何条の後が幾つもの条文の呼出の塊の様な法文もありま
す。それを調べるのは、大変時間がかかることです。
しかし、その部分は、私TOITAが行っていますので、皆様は、
私の解説をお読み頂くだけで結構です。

[法文の言い回しを理解する]
法文のどの部分とどの部分が"OR"の関係にあるとか”AND"
の関係にあるのかを知る事が大切です。
これを理解する事により前回お話しました第1級陸上無線技術
士の試験に出題される様な法文も理解出来る様になります。

以上お話しました内容を理解して改めて電波法を読んで頂き
ますと理路整然と無駄なく書かれている事が分かり楽しくなり
ます。
この法律文書を理解する手法は、企業でのルール作りをした
時に大変役にたちました。(と言うか法律文書の言い回しをす
る事が楽しくなるのです。一般的には、分かりずらい文書にな
っていたかもしれませんネ)

おいおい当ブログで「法規」の面白さを知っていただければ「
暗記」に頼った勉強方法が、無意味でつまらない事だったと
気がつかれる思います。
但し、全然暗記が不要な訳では、有りません。
それは、数字を覚える事です。その様な暗記作業は、忘れ
ない様に試験前の1週間以内にやればよいでしょう

最近、パイロットの方とネット上でお話をした事があります。
その方曰く「パイロットに無線工学は、必要ない。」と言うもの
でした。
当然、そんな事は、ありませんし、分かってくると楽しいのが
「無線工学」です。(当講座の卒業生のクロちゃんさんの受験


クロちゃんの受験体験記

をお読みください。

次回は、どうしてパイロットに「無線工学」が必要かと言うお
話をいたします。

 
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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」夏休み番外編 ~実は、法規は、面白い~

     TOITAの「航空無線通信士受験塾」
        ~実は、法規は、面白い~


皆様、今日は。当塾を主宰していますTOITAです。
これから半年間では、ありますが宜しくお願いいたし
ます。

さて、航空無線通信士の試験には、4科目ありますが
英語は、皆様が得意とされるところだと思います。電
そして、気通信術は、少し練習すれば、充分です。問
題は、「無線工学」だとお思いの方が多いと思います。
「法規」は、 皆様が得意な暗記ものでしょう! とおっ
しゃる方が多く、以外と失敗する科目なのです。今回
から2回に分けて「法規」は、勉強すると言うより楽し
い読み物に変える方法をお話いたします。

法規」の文章は、分かりにくいですね。
例えば運用規則第262条の第2項の”宇宙通信にお
ける混信の防止”には、こう書かれています。

第262条2
 対地静止衛星に開設する人工衛星局と対地静止衛
 星の軌道と異なる軌道の他の人工衛星局との間で
 行われる無線通信であつて、当該他の人工衛星局
 と地球の地表面との最短距離が対地静止衛星に開
 設する人工衛星局と地球の地表面との最短距離を
 超える場合にあつては、対地静止衛星に開設する
 人工衛星局の送信空中線の最大輻射の方向と当該
 人工衛星局と対地静止衛星の軌道上の任意の点と
 を結ぶ直線との間でなす角度が十五度以下とならな
いよう運用しなければならない。

まるで呪文かお経の様で素人にはサッパリわかりませ
ん。
これは、無線従事者試験の最高峰である第1級陸上無
線技術士の試験に出題される条項です。
学生や企業の技術者向けの講義で1時間位考える時
間を与えて考えてもらった事がありましたが何を言って
いるのか正解に辿りついた人は、1人もいませんでした。

この例は、チョット極端な難解な文章ですが、それでは
、皆さんが受験される航空無線通信士の法規に出題さ
れる以下の法文の意味は、どうでしょうか?


(航空機局の通信連絡)
第百四十九条  法第七十条の五の規定により航空機
局が連絡しなければならない航空局は、 責任航空局
又は交通情報航空局とする。ただし、航空交通管制に
関する通信を取り扱う航空局で他に適当なものがある
ときは、その航空局とする。

意味の分からない用語が幾つかならんでいると思いま
す。まず、
 ・法第七十条の五とは、何でしょうか? そもそも、法
  とは、何でしょうか。おそらく電波法の事だと思われ
  ると思いますが・・・・・・
 ・航空局てなんの事でしょうか?
 ・責任航空局とは、何の事でしょうか?
 ・交通情報航空局とは、何の事でしょうか?
 ・上の3つの局の関係は、どうなっているのでしょうか
  ?
 
以上の様に、意味を理解しようとしてもこれだけの文章
の中に分からない言葉が沢山出てきます。
無線従事者試験の為の参考書は、色々有りますが、
の様に
強したらよいのかを書いた学習の指導書が有
りませ

また、その参考書も法律の文章を十分噛み砕いたもの
とは、言えません。

よって、多くの方は、過去問とその答えを暗記をすると
言う方法を取らざるを得ません。
楽しい「法規」をこの様に勉強するのは、もったいないで
すね。

次回は、いよいよ、「法規」が面白くてなって、楽しみなが
ら実力が身に付いてしまう秘密をお話します。

       


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期受験直前講座 (10)VFH/UHFの電波伝搬とVOR/DMEの解答

            第10期受験直前講座
         (10)VHF/UHFの電波伝搬と
            VOR/DMEの解答

いよいよ今期最後の講座となりました。後一歩です。暑さ
に負けず、今日も頑張りましょう。

それでは、前回出題いたしました演習問題の解答です。

[演習問題17]
次の記述は、超短波 (VHF) 帯から極超短波 (UFH) 帯
の電波伝搬について述べたものです。(    ) 内に入れ
るべき字句の正しい組合せを下の番号から選んで下さい。

(1) 地上波伝搬では、中波 (MF) 帯に比べて減衰が (
    A ) 。


(2) 送受信点の中間に高い山があり、その山頂が送受信
   点から見渡せるとき、電波は、伝搬すること ( B )。

(3) 大気中に温度の逆転層が生じて ( C ) が形成
   され、より遠方まで伝搬することがある。

     A       B       C
1  大きい   がある   ラジオダクト
2  大きい   がある   電離層
3  大きい   はない   ラジオダクト
4  小さい   はない   ラジオダクト
5  小さい   がある   電離層

注 演習問題をするにあたり、今回出題しました事以外に
   次の3項目についても試験に出題されますので、勉強
   してからチャレンジして下さい。

  (1) VHF と UHF での電離層反射の有無。(ある場合
     とない場合があります。その場合を勉強しておいて
     下さい。)
  (2) 直接波と大地反射波。
  (3) 幾何学的(光学的)見通し距離と電波的見通し距
     離

[解答]
(1)地表波とは、地球の曲(球)面に沿って進む電波で中
  波の電波の伝わり方です。
   一方、VHF帯やUHF帯の様に高い周波数の電波は、
   直進します。
    その為、中波に比べて、地球の曲面により見通せない
   (直線で結べない)先は、電波の減衰が”大きく”なりま
   す。

(2)電波には、波の性質がありますので、光や海の波の
   様な性質があります。
   下の図は、左から波が押し寄せて防波堤に当たり、
   防波堤の後ろまで波が届いている様子を示していま
  す。
  この現象を回折と言います。

   この様な事が起きる理由は、ナイフエッジと書いた
   所にあります。
   ナイフエッジとは、ナイフの尖った歯を指します。
   防波堤の先端がナイフエッジになります。
   ナイフエッジでは、ここが波の発生源になり、球面
   波(球状に広がる波。上の図の左からの波は、平
   面波になります。)が発生するからです。

   この問題で、重要な点は、送信点からも受信点か
   らも山頂が見えると言う事です。つまり山頂が尖っ
   ていると言う事です。
   この為、上の図の様な事が山頂でも置きます。
   この回折を山岳回折と言います。
  


  この様にして見通し外へも電波が届きます。

(3)大気は、通常、上空へ行く程、気温が下がります。
   しかし、気温の逆転層が出来て、高度があがると、
   気温が上がる部分が出来る事が有ります。
   ダクトとは、空調用の金属の矩形の管でビルの天
   井で見る物です。このダクトの中を冷気が伝わる
   様にラジオダクトの中を電波が伝わる事により、
  電波が遠方にまで伝わる現象です。


  よって答えは、”1”。

  その他、通常、電離層での反射は、ありませんが、時
  としてスポラディクE層と言う電離層が発生した場合は
  、VHF 帯の電波を反射し遠距離通信が可能になりま
  す。
  また、VHF帯及ぼUHF帯の電波の伝わり方は、一般
  的に下の 図の様に 直接波 と 大地反射波 です。

 そして、下の図の青の細線は、幾何学的(光学的)見
 通し距離を、赤の線は、電波的見通し距離を示します。
 電波や光は、媒質の違う部分へ進みますと屈折します
 。電波も多少の屈折により幾何学的見通し距離より遠
 くへ届きます。
 

[演習問題18]
次の記述は、航空用 DME について述べたものです。 (
) 内に入れるべき字句の正しい組合せを下の番号か
ら選んで下さい。

(1) 航空用 DME は、航行中の航空機が既知の地点ま
   での距離を測定するための装置である。
(2) 航空機の機上 DME (インタロゲータ) は、地上 DME
   (トランスポンダー) に質問信号を送信し、質問信号に
   対する地上 DME からの応答信号を受信して質問信
   号から応答信号の受信までの ( A ) を計測し、 航
   空機と地上 DME との距離を求める。
(3) VOR (超短波全方向無線標識) と併設された DME
   の距離情報と VOR からの ( B ) の情報と組み合
   せることによって、航空機は、自己の位置を 把握する
    ことができる。

     A       B
1    速度    経度
2   速度    磁北からの方位角
3   時間    緯度
4   時間    経度
5   時間    磁北からの方位角

[解答]
 航空機から発せられた質問電波を地上設備が受けて、50
 [μs] 後に応答信号を送り返してきます。電波の速度は、分
 かっていますので、質問電波の発射から応答電波を受信す
 るまでの時間を測れば DME 迄の距離が分かります。
 航空機で VOR の電波を受けますと、VOR からの方位を
 知る事が出来ます。


 よって、答えは、”5”。

[演習問題19]
次の記述は、超短波全方向式無線標識 (VOR) について
述べたものです。このうち誤っているものを下の番号から
選んで下さい。
1 VOR 受信機を設置した航空機は、受信電波より VOR
  局からの磁方位及び相対方位をしる事が出来る。
2 全方位にわたり位相が一定の基準位相信号と、方位に
  より位相が変化する可変位相信号を含んだ電波を同時
  に送出している。
3 基準位相信号と可変位相信号はともに BPSK (2PSK)
  波としてアンテナから送出される。
4 VOR 受信機を設置した航空機が VOR 局に向かって、
  TO 150度の状態で VOR 局の上空を通過したとき、そ
  の指示器には、 FROM-330度に変わる。
5 超短波 (VHF) 帯の電波を用いるため、有効通達範囲
  は、ほぼ見通し距離内に限られる。

[解答]
3番以外は、全て正しいのでその通り覚えておいて下さい。
基準位相信号は、30[Hz] です。そして、可変位相信号は
9960[Hz] です。基準位相信号は、振幅変調されて、VOR
の真ん中にある無指向性のアンテンから輻射されます。
可変位相信号は、9960[Hz] で振幅変調したあと搬送波
を取り除き、基準位相信号用のアンテナの周りを同心円上
に配置した48本のアンテナから 1/30秒ごとに切り換えて
給電されます。
給電されるアンテナが切り替わる事可変位相信号を輻射
しているアンテナと航空機まで距離が絶えず、変わる事で
航空機は、可変位相信号を FM変調波として捉えます。
この電波を復調しますと30[Hz] の信号が取り出せます。
この信号と基準位相信号の30[Hz] とでは、VORからの
航空機の方位に等しい位相差を検出する事ができます。


よって、答えは、”3”。

今回をもちまして、平成24年8月期向けのお話は、全て終
了です。
半年間のご利用誠に有難うございました。

皆様からの良い知らせをお待ちしています。

                               TOITA


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期受験直前講座 (10)VHF/UHFの電波電波とVOR/DME


             第10期受験直前講座
          (10)VHF/UHFの電波伝搬と
               VOR/DME

今回は、VHF と UHF の電波伝搬についての演習問題と
VOR と DME についての演習問題を出題いたします。

その前に前回出題致しました演習問題の解答をしておき
ます。

[演習問題16]
入力電圧が 2[mV] で、出力電圧が 400 [mV] であっ
た時、電圧増幅度:Av は、何 [dB] でしょうか?

[解答及ぼ解答方針]
この問題は、国家試験に出題される問題より少し難しくし
てありますが、この問題が解ければ、実際にこれからもデ
シベルの計算が出来る様になる問題です。
どうせなら、試験の時だけ出来るのでなく、ほんのチョット
の理解を+することで、実用となる知識にしたいものです。
それでは、解答です。

  Av = 20 x Log10(400/2)
    = 20 x Log10(200)
    = 20 x Log10(2 x 100)
    = 20 x {Log102 + Log10100)}
    = 20 x ( 0.3 + 2)
    = 46 [dB]

となります。

それでは、VHF と UHF の電波伝搬に関する演習問題を
出題いたします。

[演習問題17]
次の記述は、超短波 (VHF) 帯から極超短波 (UFH) 帯
の電波伝搬について述べたものです。(    ) 内に入れ
るべき字句の正しい組合せを下の番号から選んで下さい。

(1) 地上波伝搬では、中波 (MF) 帯に比べて減衰が (
   A ) 。


(2) 送受信点の中間に高い山があり、その山頂が送受信
   点から見渡せるとき、電波は、伝搬すること ( B )
   。

(3) 大気中に温度の逆転層が生じて ( C ) が形成
   され、より遠方まで伝搬することがある。

     A       B       C
1  大きい   がある   ラジオダクト
2  大きい   がある   電離層
3  大きい   はない   ラジオダクト
4  小さい   はない   ラジオダクト
5  小さい   がある   電離層

注 演習問題をするにあたり、今回出題しました事以外に
   次の3項目についても試験に出題されますので、勉強
   してからチャレンジして下さい。

  (1) VHF と UHF での電離層反射の有無。(ある場合
     とない場合があります。その場合を勉強しておいて
     下さい。)
  (2) 直接波と大地反射波。
  (3) 幾何学的(光学的)見通し距離と電波的見通し距
     離

[演習問題18]
次の記述は、航空用 DME について述べたものです。 (
) 内に入れるべき字句の正しい組合せを下の番号か
ら選んで下さい。

(1) 航空用 DME は、航行中の航空機が既知の地点ま
   での距離を測定するための装置である。
(2) 航空機の機上 DME (インタロゲータ) は、地上 DME
   (トランスポンダー) に質問信号を送信し、質問信号に
   対する地上 DME からの応答信号を受信して質問信
   号から応答信号の受信までの ( A ) を計測し、 航
   空機と地上 DME との距離を求める。
(3) VOR (超短波全方向無線標識) と併設された DME
   の距離情報と VOR からの ( B ) の情報と組み合
  せることによって、航空機は、自己の位置を 把握する
   ことができる。

     A            B
1     速度    経度
2   速度    磁北からの方位角
3   時間    緯度
4   時間    経度
5   時間    磁北からの方位角

[演習問題19]
次の記述は、超短波全方向式無線標識 (VOR) について
述べたものです。このうち誤っているものを下の番号から
選んで下さい。
1 VOR 受信機を設置した航空機は、受信電波より VOR
     局からの磁方位及び相対方位をしる事が出来る。
2 全方位にわたり位相が一定の基準位相信号と、方位に
  より位相が変化する可変位相信号を含んだ電波を同時
  に送出している。
3 基準位相信号と可変位相信号はともに BPSK (2PSK)
     波としてアンテナから送出される。
4 VOR 受信機を設置した航空機が VOR 局に向かって、
  TO 150度の状態で VOR 局の上空を通過したとき、そ
  の指示器には、 FROM-330度に変わる。
5 超短波 (VHF) 帯の電波を用いるため、有効通達範囲
  は、ほぼ見通し距離内に限られる。

解答は、次回行います。







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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期受験直前講座 (9)FETの解答とdBの計算


            第10期受験直前講座
          (9)FETの解答とdBの計算

今回は、前回出題いたしました FET の演習問題の解答
と dB (デシベルの計算) についてお話をいたします。

それでは、前回出題いたしました演習問題の解答からで
す。

1.演習問題の解答
[演習問題15]
次の記述は、電界効果トランジスタ (FET) について述べ
たものです。(   ) 内に入れるべき字句の正しい組合わ
せを下の番号から選んで下さい。

(1) ソース及びドレインと呼ばれる電極間に設けられた
    半導体層(チャンネル)中を流れる多数キャリアの
    量(ドレイン電流)を ( A ) と呼ばれる電極に加え
    られる電圧で制御する半導体である。
(2) チャンネル中の多数キャリアが ( B ) のとき、これ
    を Nチャンネル形FET と言う。
(3) FET は、バイポーラトランジスタに比べて入力イン
    ピーダンスが極めて ( C ) 。
     A     B    C
1  ベース  正孔  低い
2  ゲート   電子  低い
3  ベース  正孔  高い
4  ゲート   電子  高い
5   ベース   電子   低い

[解答]
(A) ソースとドレインの間は、Nチャンネルの接合形FET
       でしたら N形半導体。Pチャンネルの接合形FET で
   したら P形半導体です。
       N形でしたら 電子がキャリアとなってチャンネル内を
   移動します。
   このキャリアの量を制限するのが ゲートです。
   ゲートとは、門の事ですが、学校でも門を開ける量を
   変えたら人の流れが制限されますよネ。
   よって、答えは、”ゲート”です。

(B)(A)の問題でもお話をしました通り 答えは、”電子”で
   す。
   Pチャンネルの接合形FET の場合は、正孔になりま
   す。

(C)前回のFET の復習を見直してほしいのですが、ゲー
   トとソース間は、逆バイアスですので電流が殆ど流れ
   ません。
   電流が流れないと言う事は、インピーダンスが高いと
   言う事です。
       ここで、”順バイアス”と”逆バイアス”の意味がお分か
   りにならない方は、5月5日の記事を読み返しておい
   て下さい。
   よって、答えは、”高い”と言う事になります。

(A) から (C) の答えを合わせますと 全ての答えは、”4”
と言う事になります。

2.dB(デシベル) の計算
 人間の感覚、例えば、音の大きさの感じ方とか辛さの感
 じ方とかは、2倍、3倍の様に直線的には、感じません。
 実際の刺激が2倍、3倍になっても、それほど、刺激が増
 した様に感じません。
 2倍、3倍の刺激を感じたとしたら実際の刺激は、遥かに
 大きいのです。
 この様に人間の刺激の感じかたは、対数的なのです。
 電気で対数を使うのは、今、お話しました様に音の感じ
 方が対数的だからと言う事があります。
 その他、対数を使う理由として、電気では、扱う大きさが
 極めて大きかったり、小さかったりする事で対数の方が
 扱いやすいと言う事があります。その他、対数ですと、掛
 け算と割り算が足算と引き算で済むと言う理由がありま
 す。

 対数とは、

    102 = 100                                 (1)

         ※ ^2 は、2乗を意味しmす。

 を

    Log10100 = 2                                 (2)

  と書くやつでした。
 ここで電力増幅度:Ap を対数で表してみます。
 入力電力を Po 。出力電力を Pi としますと

   Ap = 10 x Log10(Po/Pi)                (3)

  とないます。
 次に電圧増幅度:Av を考えてみます。入力電圧を Ei 、
 出力電圧を Eo としますと

   Av = 20 x Log10(Eo/Ei)                (4)

  となります。なぜ、先頭の数字が10でなく20なのでしょう
 か?
 じつは、(4)式の先頭には、”10”が入っています。
 出力回路及び入力回路のインピーダンスを簡単にお話す
 る為に どちらも R [Ω] としますと Pi と Po は、以下の様
 に表せます。

   Pi = Ei^2/R                                (5)
       Po = Eo^2/R                             (6)


  となります。(5) 式と (6) 式を (3) 式に代入してみます
 と

  Ap = 10 x Log10 (Eo/Ei)^2
           = 10 x 2 x Log10(Eo/Ei)
           = 20 x Log10(Eo/Ei) 
           = Av (7)

   となります。電圧の比も実は、電力の比として計算してい
 たのです。勿論電流の比でも電力の比として計算出来ま
 すので 20 が先頭に付きます。
 
 対数で覚えておかなければならない事は、10倍、100倍
 、1000倍が何 [dB] になるかとい言う事と 電力2倍
 したら 3 [dB] 、電圧と電流でしたらそれぞれ 6 [dB] に
 なると言う事です。この数字は、電気をやる者でしたら、一
 生忘れない数字です。

 それでは、db 計算の演習問題を出題いたします。

[演習問題16]
入力電圧が 2[mV] で、出力電圧が 400 [mV] であった
時、電圧増幅度:Av は、何 [dB] でしょうか?

解答は、次回行います。
次回は、”VHF と UHF の電波伝搬”と"VOR/DME”に関す
る演習問題を出題いたします。



  


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期受験直前講座 (9)FET

今回は、FETの一般的性質に関する演習問題を出題いたし
ます。

その前に少しFETの復習をしておきましょう。

 FETとは、電界効果トランジスターの事です。そして、FET
 には、大きく分けて2種類あります。

 下の図は、接合形FETの動作の説明の為に描いた図です。

 図の水色の部分は、N形半導体です。
 3本の直列の電池が N形半導体の右側に(+)、左側に(-)
 が繋がれいます。
 この状態でドレイン電流(Id)が一番多く流れます。 
 そこで、G(ゲート)とS(ソース)の間に図の様に電池を繋ぎ
 ますとピンクのP形半導体と水色のN形半導体の間に灰色
 の空乏層が出来てId の通り道が狭くなり、 Idが流れにく
 くなります。

 Id は、ゲート電圧が高くなるほど流れにくくなります。
 この様子をグラフに描いて見て下さい。

 横軸にゲート電圧(縦軸より左は、マイナスです。)
 そして縦軸を、ドレイン電流とします。
 ゲート電圧vsドレイン電流の特性図になります。
 この特性を何と言うか考えてみて下さい。(ヒント:空乏層
 の事をディプレッションと言います。)

[FETの特徴]
  ・ゲート電流は、殆ど流れませんので入力インピーダンス
 
大変高いと言う事になります。
 ・トランジスターは、ベース電流の量でコレクターの電流の
  量がが変わります。
  FETでは、ゲート電圧でドレイン電流が変わる電圧制御
  
です。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期受験直前講座 (8)オペ・アンプの解答

今回は、前回、出題いたしました、オペ・アンプの解答
と解説をいたします。

[演習問題11]
(1)図-8のオペ・アンプを用いた増幅回路において
  Ri = 450[Ω] 、Rf =13.5[kΩ] とした時の、電
  圧増幅度は、幾つでしょうか?
(2)入力と出力の位相関係は、同相でしょうか?
  逆相でしょうか?



[解答及び解答方針]
(1)電圧増幅度を Av としますと

     Av = Rf/Ri              (1)
                   = 13500/450 
                   = 30

        答えは、30倍。

   増幅度は、(1)式だけで決まります。
   出力が何V[V] になるか?と言う問題でしたら
   (1)式に入力電圧を掛ければ求まります。
   また、増幅度が”1”より大きい時のRf と Ri の
   比(Rf/Ri) を問われる問題でしたら Rf の方が
   大きいと答えば良い事になります。

    ちなみに図-8の回路を減衰器(入力を小さくし
    て出力する)とする時は、 Rf が 100[Ω] で 
    Ri が 1[kΩ] としますと、出力電圧は、入力 
         の 1/10 になります。

(2) オペ・アンプには、”+”の入力と”-”の入力が
   あります。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期受験直前講座 (8)オペ・アンプ

今回は、オペ・アンプに関する演習問題を2問出題
いたします。

[演習問題11]
(1)図-8のオペ・アンプを用いた増幅回路において
  Ri = 450[Ω] 、Rf =13.5[kΩ] とした時の、電
  圧増幅度は、幾つでしょうか?
(2)入力と出力の位相関係は、同相でしょうか?
  逆相でしょうか?


[演習問題12]
次の文書は、オペ・アンプ(演算増幅器)の基本的

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第10期受験直前講座 (7)半導体の性質他の解答

前回出題いたしました演習問題の解答と考え方をお話
いたします。

[演習問題9]
次の記述は、半導体について述べたものです。正しい
ものには、”1”、間違っているものは、”2”と答えて下
さい。

(1) 真性半導体に不純物として5価のひ素 (As) を加
   えると、N 形半導体になる。
(2) シリコン (Si) やゲルマニウム (Ge) などの単結晶
   は真性半導体である。
(3) P形半導体の多数キャリアは、電子である。
(4) N形半導体を作るために真性半導体に加える不
   純物は、アクセプターという。
(5) 一般に、温度が上がると抵抗率が小さくなる。


[解答及び解答方針]
(1)シリコンは、4価です。5価のヒ素を少量、シリコンと
  混ぜますと”シリコン”と”ひ素”が結びつきますが、1
  価余ります。余った電子は、自由電子となります。
  こうして出来た半導体を "N形半導体” と言います。

  よって、答えは、”1”。

(2)物質には、電気を通す ”導体” と電気を通さない”
   絶縁物” 、そしてそれらの中間の ”半導体” があり
  ます。ゲルマニュウムやシリコンは、半導体です。
   これらの半導体から不純物を取り除いて精製した
   ものを ”真性半導体” と言います。

  よって、答えは、”1”。

(3)キャリアとは、”電子” 又は、電子が1つ足りない原
   子の事でこれを ”正孔” と言います。
   電子が1つ足りない原子へ他から1つ電子が来ます
   とその原子は、安定します。そのかわり、他の原子
   は、電子が1つ足らなくなりますので、その原子は、”
   正孔” となります。電子を水に例えますと、正孔は、
   泡です。水中から水面へ移動する泡は、水の無い
   部分が移動しているのを見ている事になります。
   泡は、水の移動と考えられます。
   正孔の移動は、電子の移動であります。
  
   電子正孔移動する事電流と言います。

   P形半導体は、シリコンに3価の原子を少量混ぜて
   ありますので、”正孔” が出来ます。

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