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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12期工学第5章DSB送受信機 (2)DSB送信機の構成

今回と2回に分けて前回迄の知識を元にDSB送信機の構成
についてのお話をします。
構成その1では、水晶発信器から周波数逓倍器迄のお話を
します。 DSB送信機には、 高電力変調方式 低電力
調方式
が有りますが、今回は、低電力変調方式を 割愛しま
す。


  
  図-2の左上からお話をします。
(1)水晶発振器 
  送信機で作られる高周波には、
高い周波数安定度が求
  められます

  その為、安定した周波数の振動をする水晶振動子を使用
  した水晶発振器が用いられます。
  幾つかの周波数の内の1つを 切り替えて送信する場合 (
  航空無線やアマチュア無線等)
には、 水晶振動子で作ら
  れる 安定した発振周波数を元にして 安定したいろいろの
  周波数を作るシンセサイザー(PLL)が用いられます。
  
(2)緩衝増幅器
  発振回路が周波数逓倍等、後に続く回路からの影響を受
  けて周波数が変動しない様にするために設けた回路です
  。
  発振回路に直接、 アンテナをつなぐ様な事をしますと、ア
  ンテナの影響で 周波数の安定度が損なわれ周波数が変
  動してしまいます。
  英語では、Buffer Amplifier と言います。
  増幅と言う言葉が入っていますが、
緩衝 と言う意味合い
  が強い
と言えます。
  ここでは、水晶発振器と 周波数逓倍器の間に入れられて
  います。

(3)周波数逓倍器
  お話が少しづれますが、 仮に”ド”の音と同じ周波数の音
  を出す発振器を用意します。 次にその周波数の2倍の音
  を出す発振器、 3倍の音を出す発振器、4倍の発振器、5
  倍の発振器という具合に用意します。
  それぞれの発振器の音の大きさを変えて同時に音を出し
  ますと、様々な楽器の音を作る事ができます。
   この原理を利用しているのが音楽の演奏に用いられるシ
  ンセサイザーです。
  電気的に楽器と同じ音を作れる事をお話しましたが、パル
  スも同じ方法で作る事が出来ます。
  元のSIN波の周波数の2倍から n 倍の周波数でそれぞれ
  の周波数のSIN波の 大きさを 調整して合成しますと 矩形
  波(パルス)が得られます。
  また、 矩形は、 次の様な方法でも結果的にパルス波にな
  ります。

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入学を希望する受験先は、試験を受けてみなければ、合格
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有る程度、 合格が見込めるので頑張ってこられたのでは、
ないでしょうか?
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それでは、 「航空無線通信士」の試験は、 どうでしょうか?
どんな勉強をどれだけすれば合格出来るかお分かりでしょ
うか?
分からずに暗記に頼るのは、無謀です。
目隠しをして車を運転する様なものです。
実際に60%以上の方が、この方法で失敗しています。
その数は、近年、上昇傾向にあります。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期工学第5章DSB送受信機 (1)DSBとは?


今回から電波を使って通信する方法についてのお話をします

第5章では、DSB送受信機。第6章では、FM送受信機のお話
を予定しています。
それぞれの章でお話します送信機は、高周波を発生し、図-
6の灰色の棒で表した空中線に高周波を繋ぎますと空中線の
周りに磁界が出来ます。


  ※図番が以前描いたものを使用している為順不同になっています。


高周波は、 交流ですので電流の大きさと流れる向きが時間と
共に変化しますので、 磁界の強さと向きが変化する為に電界
が生し、その電界の大きさと向きも磁界が時間と共に変化しま
すので電界も同じ様に変化します。 電界が変化しますと 磁界
の変化を生みます。
この繰り返しが電波です。 電波は、 空間を伝搬して相手局へ
届きます。詳しくは、第1章の”空中線と電波伝搬”の”(1)電波
とは?”をご覧下さい。

こうして相手局に届いた電波には 何の情報も含まれていませ
ん。
そこで、送信側では、送ろうとする音声や音楽の信号で電波を
変化させれば相手局は、その変化を元に戻す事で音声や音楽
を聞く事が出来ます。

音声や音楽あるいは、データを含む情報で高周波を変化させ
る事
変調と言います。

電波から元の 情報を取り出す事を 復調 (または、検波)
言います。

それでは、DSBとは、一体どの様な変調方式なのでしょうか?


試験や日本で一般的に言われている DSB とは、 中波のラジ
オ放送とか、航空無線(VHF帯)で使用されている変調方式の
事です。

DSBは、振幅変調{AM変調( Amplitude Modulation)}と
呼ばれます。下の図をご覧下さい。

 ※DSBとは、Dobule Side Band の略です。
  昔は、搬送波を抑圧して上下の側波帯だけを送信する
  変調方式をDSBと呼んでいました。
  側波帯については、後の記述をお読み下さい。




ピンクの線は、音声信号です。
簡単に表す為に音声信号は、単一の周波数で表しています。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期法規第4章無線従事者 (2)主任無線従事者

今回は、主任無線従事者についてのお話です。
主任無線従事者とは、何の事でしょうか?
航空無線通信士とは、別の資格なのでしょうか?
そう言った疑問に今回は、お答えいたします。
法規の試験の中に 「監督と罰則」 と言うカテゴリーがありま
すが、 主任技術者とは、 総務大臣や総合通信局長が行う
監督の一部をなすものですので、 無線従事者試験では、 「
監督と罰則」 同様に「主任無線従事者」も重要になっていま
す。

1.主任無線従事者とは?
  無線局の免許人から総務大臣に 届出 した無線従事者
  資格を持つ人
無線局の無線設備の操作の監督
  行う人
です。
  よってアマチュア無線局の場合は、無線局長一人で運用
  している局ですので監督を受ける人がいませんのでアマ
  チュア無線をやっている方の場合は、主任無線従事者に
  は、なりません。

  主任無線従事者は、 アマチュア無線局の様に 監督する
  他の無線従事者がいない局以外には、必ずいます。
  そして、 無線従事者免許の種類によらず 主任無線従事
  者になる事が出来ます。
  例えば、 航空無線通信士より 上級の資格がありますが、
  航空無線を行う 殆どの局の場合、 航空無線通信士の資
  格より上級の資格を持った人がいませんので、 航空無線
  通信士の資格を持った人の中から無線局の 免許人が主
  任無線従事者を選出します。
  
  航空機も無線局ですので、航空機の中にも必ず、主任無
  線従事者がいます。
  以前、会員の方からの質問で、同じ航空無線通信士の免
  許を持っていれば操縦士も副操縦士も同格では、 ないの
  か?
  との質問を頂いた事が有ります。
  航空会社の事は、分かりませんが、操縦士は、副操縦士
  の上司になります。その為、操縦士が主任無線従事者に
  選出されると思います。操縦士は、通常、操縦を行い、副
  操縦士は、操縦士の指揮の下(もと)で 航空局や他の
  空
機局との通信を行います。
  操縦士は、 副操縦士を指揮している訳ですから通常、 主
  任無線従事者になると考えられます。
  操縦士は、 機内に於いては、 警察権を持っています。機
  内で一番の責任者となりますが、 無線に関しては、 副操
  縦士が主任無線従事者になって操縦士を監督指揮すると
  言う事のなると上手くいきませんね。
  

2.主任無線従事者になれない人(非適格事由)
  ・電波法上の罪を犯して罰金以上の刑に処せられて
   その執行が終わったか刑を受ける事が無くなった日か
   2年以上経過してない人
   刑を受ける事が無くなったとは、 恩赦や判決が確定し
   刑の執行が猶予された事を意味します。
  ・電波法又は、 電波法に基づく 命令や処分に違反して
  
務への従事を停止され、 その処分の 期間が終了し
   てから3か月を経過していない人
  ・主任無線従事者として選任される日の前の5年間の内
   無線設備の操作や監督業務が3箇月未満の人

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期法規第4章無線従事者 (1)免許の交付・返納・訂正等

今回は、 無線従事者免許について交付から返納迄のお話をし
ます。


1.免許の交付
  総務大臣または、総合通信局長は、申請 が有った場合、欠
  格事由にあたらない場合には、免許を交付します。

  ※無線従事者免許は、終身免許ですので、自動車運転免許
    の様に免許の更新の必要は、ありません。
  
2.欠格事由
  総務大臣または、総合通信局長は、次のいづれかに該当す
  る場合、免許を与ません。
 ・電波法に 定める罪を犯して罰金以上の刑に処せられて、 そ
  の刑の執行が終わる
か執行を受ける事が無くなってから2年
 
経過していない者


   刑の執行を受ける事が無くなったとは、 恩赦とか、 執行猶
   予期間の満了がこれに当たります。

 ・電波法の規定により無線従事者免許を取り消され、取り消さ
  てから2を経過しない者
 ・精神病者、 口のきけない人、目の見えない人。耳の聞こえな
  い人。
  ただし、資格により、 総務大臣または、総合通信局長が、申
  請のあった資格の無線設備の操作に支障がない場合は、免
  許が与えられます。(精神病は、免許が与えられません)

3.免許証の
携帯義務
  無線従事者は、その業務を行う時は、 無線従事者免許を携
 
帯しなければ、なりません
  これは、自動車を運転する時に、運転免許を携帯するのと同
  じ事です。



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TOITAの航空無線通信士受験クラブ」第12期工学第4章通信方式その他 (3)ASKとPSK
            

今回は、 通信方式の最後としてデジタル信号で搬送波を
変調する方式の一種である ASK と PSK についてのお話
を致します。
"デジタル変調のASKとPSK"は、平成25年2月に初めて出
題された新設問題です。
よって、 航空無線通信士向けの当受験講座では、初めて
お話をする事となりました。
航空無線通信士より上級の資格試験では、以前から出題
されていましたが、 いよいよ、航空無線もデジタル化が近
づいているのか?と言う気がしてきます。
無線従事者試験において、重要な新設問題は、次の試験
や1回おいて、次の次に出題されるなど、出題の頻度が上
がります。
それでは、本題に入ります。

1.デジタル信号を電波で伝えるには?
第4章の(1)でパルス変調のお話を致しました。 パルスと
聴きますとデジタルと思われる方もいらっしゃったと思いま
すが、

   パルス変調 ⇒ アナログ信号の変調
  (但し、搬送波を変調するのでなく、パルス列を変調
   するもの)

   
それでは、 デジタル信号で搬送波を変調するには、 どの
様にすれば良いのでしょうか?
高周波電流をアンテナに加えますと電波として飛んで行き
ます。
その電波を 受信しても 受信側では、 何の情報もえられま
せん。
航空無線でも電波を出しても何も喋らなければ、受信側で
は、何の情報も得られません。
狼煙(のろし)を考えてみても、 ただ、煙が出続けるだけで
は、何の情報も伝わりません。
搬送波とは、狼煙の煙の様なものなのです。
狼煙を使って情報を伝えるには、 煙の断続の仕方に意味
を持たせればよさそうです。
その他、実現性は、ありませんが、 煙の量を変化させると
言う事も考えられます。
それでは、 搬送波に意味を持たせる(情報を載せる)には
、どの様にすれば良いでしょうか?
それには、 搬送波のどの様な要素を変化させられるかを
考えれば良さそうです。
ご存じの通り、 搬送波の元は、 高周波と言う高い周波数
のSIN波状に変化する交流の電流です。

 (1)搬送波の断続の仕方に意味を持たせる。
 (2)信号の大きさに比例して搬送波の大きさを変える。
 (3)信号の大きさに比例して搬送波の周波数を変える。
 (4)信号の大きさに比例して搬送波の位相を変える。
 (5)(1)と(4)の組合せ。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期工学第4章通信方式その他 (2)PCMその4


今回は、 アナログからデジタルへ変化されたものをどの様
にアナログへ戻すかと言うお話です。
皆様は、パソコンにセーブしてある音楽は、デジタルである
事は、お分かりだと思います。
しかし、皆様がその音楽を聴く為には、デジタルからアナロ
グへ戻さなければなりません。
人間は、アナログ量しか理解できないからです

1.D/A(Ditital to Analog)変換
 
図-5の一番上のパルス列がPCMです。アナログ信号を1回
1回サンプルした時の音声信号の大きさは、前回の続きで,

bits (ビット) のパルスで信号の音の大きさを 表現してていま
す。 そしてのその下の数字は、 パルス列が示す大きさを表
しています。
パルス列は、igiti to nalog Converter (D/A
Converter) へ出力されます。
ここで、 パルスが表す数字の”1”の刻みの大きさを 1 [V]と
しますと。D/A コンバータでは、パルス列の左から2 [V] 、
2 [V]、 3 [V] 、 3 [V] 、 4 [V] ・・・・・・・と言う電圧に変換
されます。その結果が一番下の図のオレンジの線です。
何故、階段状の波形になるかについてお話をします。
図でご説明しています PCM の場合、 1回 1回のサンプリン
グしたデータは、4ビットと言う事が PCM の再生側で分かっ
ていますので、4ビットづつ D/A コンバータへ送られます。
この時、D/A コンバータへ信号を供給しているのは、 レジス
ターと呼ばれる一種のメモリーです。
このメモリーは、 シリアル(直列)に流れて来る PCM 信号を
4ビット貯めては、 4ビットをパラレル(並列)にして D/A コン
バータへ与えます。
レジスターは、 次の4ビットが来る迄、 前のビット列を記憶し
ています。

その結果、D/Aコンバータの出力電圧は
階段状の変
なります



2.スムージングフィルター

D/Aコンバータの出力は、 オレンジ色の線ですので 元の信
号のピンクの細線とは、違います。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期工学第4章通信方式その他 (2)PCMその3

今回は、サンプリング(標本化)したアナログ信号をデジタル
化する所からのお話をします。


1.量子化
 
図-3をご覧ください。
ここでは、音声信号(アナログ信号)を簡単な波形のSIN波
としてお話します。
音声信号は、アナログですので図-3の上の図の様に連続し
た変化をしています。
デジタルにする場合は、 扱うアナログ信号を 何段階に分け
て表すかをあらかじめ決めておきます。
何段階かに分けるとは、 飛び飛びの値、 つまり、 離散的な
量にする訳です。
その表現する段階によりパルスの数 (1回のサンプルしたア
ナログ信号を表現する為に必要な パルスの数) が違ってき
ます。
仮にどの大きさのアナログ信号も 4つのパルス (4bits) で表
現するとします。
各ビットには、重さが有ります。
最少のビット(一番下の桁)が”1”、次のビットが”2”、その次
が”4”、その又次が”8”となります。
一番上の桁が”1”でしたら”8”を表します。
更にビット数を増やして5ビットにしますと最後のビットの重さ
は、16 の様にビット数が1つ増える毎に倍になります。
話を戻しまして4ビットで どの様な大きさを表現できるかを書
きだしてみました。

各ビットの重さ
1   2    4   8   各ビットの合計
0   0   0    0   0
0    0   0    1   1
0    0    1    0    2

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期工学第4章通信方式その他 (2)PCMその2
  

今回は、アナログとデジタルの違いをご理解頂いた所でアナ
ログをデジタルへ変換する前段階のサンプリングについてお
話をします。
私が大学生のころ PCMについて習い、卒業後勤務した先で
は、パルス変調からPCMへ移る時でした。

最近、工学系の学生さんとお話をしていますと PCMと言う言
葉すらご存じない方が多いので愕然とします。
PCM とは、Pulse Code Modulation の事です。
PCM と言う言葉を知らない人も、 日々の暮らしの中で皆さん
は、毎日使用しています。
当時、 PCM は、衛星との通信等極一部で使用されている最
先端技術でしたが、30年程して 一般の暮らしの中に迄 使用
される様になった為、逆に空気の様に感じられる存在の方式
式となりましが、 PCM 無くして 音楽や映像の デジタルコンテ
ンツは、存在出来ない重要な方式です。

その他、 皆さんが普段ご覧になっている地デジの音も映像も
、また、 普段お聞きになっている音楽も携帯電話も全てPCM
です。

皆さんがこれからなられる航空通信士の世界でも現在、アナ
ログ技術である 振幅変調を使用して通信を行っていますが、
近い将来PCMを使用したデジタル変調になります。

前回、身の周りの万物は、アナログであると言うお話をしまし
たが、それらのアナログ量をデジタル機器で処理する為に必
要な技術がPCM です。

それでは、PCM がどの様なものかをお話する前に予備知識
として再度、「パルス」について触れておきます。

1.パルスとは
  アナログにも関係するのですが、デジタル量を扱う時にか
  かせないのがパルスです。
  パルスとは、脈を打つような物です。ご自分の手の平を手
  前にして、もう片方の手の人指し指と中指を手首に乗せま
  すと、一定のリズムで打つ脈拍を感じます。 この感じがパ
  ルスです。
  電気では、0 [V] から一瞬にして何 [V] かになり、 一定
  時間後、一瞬にして0 [V] なり、そして0 [V] が、 一定時
  間続き、その後、一瞬にして何 [V] かになる事を繰り返す
  波形をパルスと言います。


それでは、 パルス、 アナログ、デジタルについて一応ご理解
頂けた所でパルス変調についてお話します。

2.パルス変調
 


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高校や大学の受験の時の事を思い出してみて下さい。
入学を希望する受験先は、試験を受けてみなければ、合格
するかどうか 全然分からない状態で受験しているでしょうか

有る程度、 合格が見込めるので頑張ってこられたのでは、
ないでしょうか?
合格が見込めるのは、受験指導のプロがいるからです。
それでは、 「航空無線通信士」の試験は、 どうでしょうか?
どんな勉強をどれだけすれば合格出来るかお分かりでしょ
うか?
分からずに暗記に頼るのは、無謀です。
目隠しをして車を運転する様なものです。
実際に60%以上の方が、この方法で失敗しています。
その数は、近年、上昇傾向にあります。

合格する為には、合格する為の方法があります。
当塾の受講生の方が、合格の手ごたえを感じながら、受験
勉強が出来るのは、勉強方法がわかり、理解出来るからで
す。
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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期工学第4章通信方式その他 (2)PCMその1



今回から PCM についてお話をします。
PCM とは、Pulse Code Modulation の事で・・・と言っ
てしまえば、それで終わりなのですが、 今回から4回に分
けて航空無線通信士の試験で必要な範囲のお話をします。
PCM は、 アナログをデジタルに変える為の方式で今や身
の周りの電子機器がデジタル化されていますので、 PCM
の技術なしでは、 スマフォもTVも音楽プレーヤーも存在で
きません。
PCMは、今から35年以上前、私が大学を卒業して宇宙関
係の仕事に就いた時、丁度、前回お話をしましたパルス変
調からPCM へ移行する過渡期でした。
当時は、 一般の人は、 PCM 等と言う言葉すら知らない時
代でした。
それから15年位してからでしょうか?
PCM の技術を使った製品が一般化する様になり NHK 等
のTV でも素人向けの説明を行う番組が度々ありましたの
で当時の方は、ある程度、PCM をご存じであったと思いま
す。
しかし、 今や、一般化しすぎてしまい、 理系の学生ですら、
PCM を知らない時代になってしまいました。
現在の航空無線は、アナログの音声で搬送波を振幅変調
していますが、 航空無線も デジタル化していきますので、
改めて皆様は、PCM を勉強する必要が出てきました。
試験に出る項目は、その時、その時、その資格にとって必
要な事が出題されるのは、当然な事です。
試験に合格する為には、その時代の背景を知る事が重要
です。

第3章の最後に論理回路の中で「アナログ」とは?「デジタ
ル」とは?
と言うお話を致しましたが、改めて「アナログ」と「デジタル」
について考えみるところから始めましょう。


最近TV を観ていますと 「アナログ」 と言う言葉の意味を間
違えて使っているケースを良く見かけます。
その使い方は、 機械の中に マイクロプロセッサーを持たな
い機械を指し、電気を使わない機械をも 「アナログ式」等と
言われています。

(1)アナログとは?
  物差しを思い浮かべて下さい。 物差しには、1 [cm] 毎に
  目盛が刻んであり更に 1 [mm] 毎に目盛が刻んでありま
  す。
  物差しで物の長さを測るとき、 4.5 [cm] とか 7.2 [cm] と
  か、 ミリメータの単位まで 読む事が出来ますが更に読も
  うとすると 4.55 [cm] とか7.24 [cm]などと読む事が出来
  るかも知れません。
  もし、1 [mm] の1000分の1(単位は、[μm] になります。
  ) 迄測れる物差しがあれば、4.5 [cm] の長さに作った 物
  を 4.5002 [cm] と読めるかも知れません。
  つまり、アナログは、連続量なのです。

(2)デジタルとは?
  デジタルの例として良く挙げられるのがデジタル時計です
  。
  TVを観ていますと 朝の時間帯とか お昼の時間帯に画面
  の隅に時刻が表示されます。
  その時刻を観ていますと、 分単位で変わるのですが、 変
  わる時に数字が縦に移動して次の数字に変わります。
  つまり、この時計は、分以下を表せないのです。
  例えば10時59分47.235746秒 と言う様に連続的に流れ
  ている時を表示出来ないのです。
  話は、 それますが、 時は、 連続量ですのでアナログです
  ね。
  話を戻します。
  先ほど、TVの時計の表示は、飛び飛びの値しか表せませ
  んのでこれをデジタルと言います。デジタルとは、離散的
  飛び飛びな値)
なのです。

それでは「アナログとは?」、「デジタルとは?」と言うお話をし
た所で、機械式の時計は、「アナログ式」か「デジタル式」かを
考えて見ましょう。

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うか?
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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期工学第4章通信方式その他 (1)パルス変調


今回のお話は、パルス変調です。
まず、パルスとは、何かを考えて見ます。

1.パルスとは?
皆さんの手首に反対側の手の指を当てますと 脈を感じる事
と思います。
これがパルスです。
でも、これは、電気では、ありません。 電気では、図-1の様
な波形です。

               図-1

図-1の τをパルス幅と言います。
T は、パルス周期と言います。T と周波数: f の間には、 以
下の関係が有ります。

         T = 1/f

A は、パルス振幅と言います。

それでは、パルス変調について考えてみます。

2.パルス変調とは?
  変調と言う言葉が付いていますので、 パルス変調した信
  号をアンテンに接続したら電波として飛んで行きそうです
  が、そうは、なりません。
  ここで言う”変調とはパルスを”音声信号”や”データ
  で変化させると言う事です。
  パルス変調した信号で搬送波を変調しませんと 電波とし
  て飛んで行きません

3.パルス変調の種類

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どんな勉強をどれだけすれば合格出来るかお分かりでしょ
うか?
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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期法規第3章無線設備 (4)航法支援施設の定義と周波数



今回は、無線航行業務や無線標識業務に使用される設備
がどの様に法律で定義されているか?
その周波数は、どの様に決めれているかについてお話をい
たします。
          

1.ILS
  計器着陸降下中航空機に水平と垂直方向を誘導して
  つの固定した進入経路 を設定する無線航法方式

  事を言
います。
  また、 この後の4項でお話をします "Zマーカー”により着
  陸基準点迄の距離を知らせるものとしています。

  周波数は、108[MHz]~112[MHz]です。
  (Zマーカーの周波数は、4項を参照して下さい。)


  簡単に言いますと、航空機は、決まった降下角度で降下
  し
滑走路の決まった地点に車輪を接地するように誘導さ
  れま
す。
  もし空港の近くにお住まいでしたら、 滑走路の端で着陸
  す
る航空機を暫く観ていて下さい。
  殆どの航空機が車輪を接地する着陸位置は、各航空機
  とも
ほぼ同じ位置である事を
観る事が出来ます。
  これは、ILSに誘導されて着陸する為です。
  (写真は、CQ 出版社刊 RF WORLD No.7 の見本記
  事に掲載されています。 写真の文字をクリックしてみて
  下さい。)


2.ACAS(Airborne Collision Avoidance System:航
  空機衝突防止装置)



今回は、無線航行業務や無線標識業務に使用される設備
がどの様に法律で定義されているか?
その周波数は、どの様に決めれているかについてお話をい
たします。
          

1.ILS
  計器着陸降下中航空機に水平と垂直方向を誘導して
  つの固定した進入経路 を設定する無線航法方式
の事
  を言
います。
  また、 この後の4項でお話をします "Zマーカー”により着
  陸基準点迄の距離を知らせるものとしています。

  周波数は、108[MHz]~112[MHz]です。
  (Zマーカーの周波数は、4項を参照して下さい。)


  簡単に言いますと、航空機は、決まった降下角度で降下
  し
滑走路の決まった地点に車輪を接地するように誘導さ
  れま
す。
  もし空港の近くにお住まいでしたら、 滑走路の端で着陸
  す
る航空機を暫く観ていて下さい。
  殆どの航空機が車輪を接地する着陸位置は、各航空機
  とも
ほぼ同じ位置である事を
観る事が出来ます。
  これは、ILSに誘導されて着陸する為です。
  (写真は、CQ 出版社刊 RF WORLD No.7 の見本記事に
  掲載されています。 写真の文字をクリックしてみて下さい
  。)


2.ACAS(Airborne Collision Avoidance System:航
  空機衝突防止装置)


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期法規第3章無線設備 (3)周波数の安定条件


今回は、”周波数の安定の為の条件”と“占有帯域幅の許
容値”についてのお話をします。



1.周波数の安定
 (1)周波数を安定させる必要性
  なぜ、 周波数が安定しなければならないのでしょうか?
  航空無線に使用される周波数帯は、25kHz 間隔で通信
  に使用される周波数(チャンネル)が決められています。
  もし、送信周波数が変動してしまいますと、別のチャンネ
  ルへの影響が出るかも知れません。
  また、TVの周波数が変動したらどうでしょう?
  携帯電話の周波数がへんどうしたらどうでしょう?
  これらの事を考えた事もないと思いますが、 この様な事
  がおこれば、 TVが時間と共に見られなくなりますし、 携
  帯電話でしたら、時間と共に通話やデータのやり取りが
  出来なくなります。
  その為、送信周波数は、安定していなければなりません
  。 しかし、50年程前迄は、コイルとコンデンサーからなる
  共振回路を用いて 発振させるのが 主流でしたので周波
  数が不安定な局がありました。


 その為、今でも、電波法規の試験の中で周波数の安定条
 件が出題されています。
 それでは、周波数を安定させる為の条件を見てみます。


 (2)周波数を安定させる為の条件
  1) 電源電圧又は、 負荷の変化により発振周波数に影
    響を与えないものでなければなりません。

    対策としては、 電源電圧を安定化すること。 負荷の
    変化の対応としては、送信機において発振回路の次
    に緩衝増幅器を設け 負荷の変化(空中線等)からの
    影響を防ぎます。

  2) 発振回路は、温度の影響により発振周波数が変化し
    ないものでなければなりません。
   
    コイルやコンデンサーによる 共振回路を使用した回
    路などでは、温度により コ イルやコンデンサーの値
    が変化してしまう事などから周囲の温度の変化が発
    振周波数の変化として現われてしまいます。

    対策としては、水晶振動子の振動を元にした発振回
    路を採用します。    
    水晶とは、 良く占い師の方が丸いガラス玉の様なも
    ので未来とかを観るやつですが、水晶に電圧を掛け
    ますと歪ます。 水晶に力を加え歪ませますと電気が
    発生します。
    この繰り返しを利用して高周波を発振させます。
    この様にしてえられた高周波の周波数は、 安定して
    います。

  3) 移動局の場合、振動により発振周波数が変化しない
    様にしなければなりません。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期法規第3章無線設備 (2)安全施設


今回は、無線設備や無線施設の安全についてのお話を
致します。
安全については、特に無線技術士の場合、 試験で重要
になりますが、 航空無線通信士も 管制用レーダー等の
操作を行いますので安全性についての認識(試験でも重
要)が必要になります。
それでは、 安全とは、 どの様な事に対する 安全なので
しょうか?
その対象は、2つです。

1つ目 無線設備に使われる高電圧
2つ目  無線設備から輻射される高出力の電磁波 (電
      波)

それでは、電圧から考えてみます。
例えば、 送信出力が50 [kW] の送信設備を考えてみす

アンテンに繋ぐ前の 幅回路 (終段増幅と言います。)の
効率が 50 [%] ととしますと、100 [KW] の電力が必
要になります。
終段増幅回路に流れる電流を 10 [A] としますと、10 [K
V] の電圧が無線設備の中にある事になります。

次に、高出力の電磁波の危険性についてです。
皆様のご家庭にある電子レンジは、 電磁波で食品を温
めるものです。
その出力は、500 [W] ~ 1 [KW] 位です。
かつて、 雑誌の取材で、空港施設を見せて頂いた事が
ありました。
その際、レーダーの写真を撮る時、その出力が 500 [KW]
と言う高出力であるため、危険なので電波の発射を停止
して頂きました。

これらの電圧に触れたり、 電磁波を浴びると死に至る大
変なものである事が分かります。

その為、以下の様に定められています。



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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期法規第3章無線設備 (1)電波型式
            
今回は、電波型式のお話です。電波の型式とは、搬送波の変調方式や
伝えられる信号(搬送波を変調する信号) をアルファベットと数字で表し
たものです。。
電波型式は、以下の様に2つのアルファベットとその間の数字で構成さ
れています。


当講座の姉妹校にTOITAの「航空無線通信士受験クラブ」と言うブログ
がありますが、そちらでは、 そのブログを検索した時の検索ワードが分
かる様になっています。
その検索ワードに「電波型式の覚え方」と言うものがありましたが、電波
法は、ハードと通信方法を規定する法律ですので、覚え方でなく、ハード
を理解する事が重要です。
理解すれば、記憶に残りますが、何かに関連付けて覚えると言う様な記
憶方法に頼っていは、正しく、記憶に残りません。

電波の型式は、無線技術士の場合、重要ですので毎回の様に出題され
その範囲も広いのですが、航空無線通信士の場合は、無線通信が主の
業務ですので、航空無線に 使用される範囲の電波型式を知っていれば
充分です。


(1)最初の文字
  主搬送波の変調方式を表します。
  その内の幾つかを列挙します。
 
     A・・・・・・・・・・・・・・・・振幅変調(搬送波と2つの側波帯から
                   成る)

     H・・・・・・・・・・・・・・・・振幅変調の内、1つの側波帯を取り除
                   いた物(搬送波と、片方の側波帯)
     R・・・・・・・・・・・・・・・・低減した搬送波と1つの側波帯
     J・・・・・・・・・・・・・・・・1つの側波帯のみ

     F・・・・・・・・・・・・・・・・周波数変調(FM変調)
     G・・・・・・・・・・・・・・・・位相変調
     C・・・・・・・・・・・・・・・・残留側波帯(搬送波と上側波帯、それ
                   に下側波帯のうち 搬送波に近い部分
                   の一部を残したもの


(2)数字
   主搬送波を変調する信号の種別
   (アナログかデジタルか/副搬送波の有無/信号のチャンネル数)

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期工学第3章半導体・電子管・電子回路 (11)論理回路その2

今回は、論理回路の続きとしてNOT回路からです。

(3)NOT回路
  
  NOT回路の記号は、左上です。真理値表は、右上です。入
  力”A”が出力”Y”では、反転しています。
  NOTとは、否定の事です。
  NOT回路は、エミッター接地増幅回路でも作る事が出来ま
  す。
  ベース電圧が”0[V]”では、コレクター電流が流れませんの
  でコレクター電圧は、電源電圧 (この図には、描いてありま
  せんが、抵抗の上側)と同じになります。
  ベース電圧が”0[V]”の状態を”0”または、 LOWと呼びます
  と、コレクタ-電圧は、電源電圧と同じであり、この状態は、
  ”1”または、HIGHと呼ばれます。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期工学第3章半導体・電子管・電子回路 (11)論理回路その1


今回のお話は、論理回路です。
皆様は、アナログとかデジタルと言う言葉を聞かれた事が
有ると思います。
最近は、「アナログ」とは、「古い」と言う意味で使われてい
る方がいるのには、驚かされます。
まずは、「アナログ」と「デジタル」の違いについてお話をし
た後、 この世の全ては、 「アナログ」だと言うお話を致しま
す。
  アナログとは、
        アナログは、連続した量です。例えば、1.05と
        1.10 の間には、 1.06 もあれば、 1.062 と言う
        具合にどの様な値も存在します。
  デジタルとは、
        ”1”(又は、High) か”0”(Low)しかありません
        。よって、1.01等と言う数字は、存在しません。
        ”1”とか”0”をbit (ビット)と言います。
        一般的な数字の桁の事だと考えても良いで
        しょう。
         例えば、 ”1”と”0” を組み合わせて ”1”や”0”
        以外の数字も表現出来ます。
        1101 とすると十進数の13を示します。
        左から各ビットは、2^3、2^2、2^1、2^0を示しま
        す。

        1101 は、

     1 x 2^3 + 1 x 2^2 + 0 x 2^1 + 1 x 2^0
        = 1 x 8 + 1 x 4 + 0 x 2 + 1 x 1
        = 13

          となります。デジタルでは、bit の数を増やす事
        で 様々な数を表現出来。
        例えば、今のパソコンは、64 [bits] ですから
        1.85x10^19 と言う膨大な数字迄扱えます。
        基本的には、”1”おきの数字しかありませんの
        で例えば、1.02等と言う数字は、ありません。
        この事を離散的と言います。
        デジタルの例としてデジタル体重計を考えみま
        しょう。

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それでは、 「航空無線通信士」の試験は、 どうでしょうか?
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うか?
分からずに暗記に頼るのは、無謀です。
目隠しをして車を運転する様なものです。
実際に60%以上の方が、この方法で失敗しています。
その数は、近年、上昇傾向にあります。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期工学第3章半導体・電子管・電子回路 (10)負帰還増幅回路

今回は、負帰還増幅回路(フィードバック)について
のお話をします。


負帰還増幅回路
帰還回路とは、出力の一部を入力側に戻す増幅
回路です。
増幅回路と言えば、ただ、入力を大きくして出力す
る回路の様に思われるかも知れませんが、中には、
負帰還増幅回路の様に
出力の一部を逆位相で入
力側に戻す
事により出力を抑える増幅回路があり
ます。

出力が大きくなりますと、入力に戻る量が大きくな
りますので、出力レベルが下がります。逆に出力レ
ベルが下がりますと、 入力に戻る量が下がります
ので、出力が大きくなります。
なぜ、この様な回路が必要なのでしょうか?
最後に書いておきましたのでご覧下さい。

俯瞰増幅回路とは、 逆に出力の一部を入力に
位相
で戻す
事により出力を より大きくする 増幅回
路があります。これを正帰還増幅回路と言います。
こちらは、発振回路に使われます。この場合、小さ
な出力が
一瞬にして大きくなるのです。
正帰還の例は、皆様も体験しています。
学校での集会などでマイクを使う時、チョットしたき
っかけでハウリングが起きる事があります。
マイクで拾った音が増幅されてスピーカーから出て
、その音をマイクが拾い、 また増幅と言う具合にど
んどん大きくなります。
これが正帰還です。

負帰還増幅回路は、

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期工学第3章半導体・電子管・電子回路 (9)FETの特性


FET(電界効果トランジスター)には、”接合形”と”MOS”形
がある事は、お話をいたしました。
動作としては、”接合形”は、ゲート電圧を加えるとドレイン
電流が流れににく くなり、”MOS形”では、ゲート電圧を加
えるとドレイン電流が流れと言うお話をいたしました。

実は、"MOS形”の動作のタイプには、前回お話をしました
動作の他に”接合形”の様な動作をするものと、”接合形”
と ”MOS形” の両方を合わせた動作をする3種類がありま
す。
勿論、これら3種類の”MOS”形は、それぞれ、多少、構造
が違います。

試験で必要なのは、 ”接合形” と同じ動作をするものと前
回お話をいたしましたいわゆる ”MOS形” の動作をするも
のです。
これからのお話で重要なのは、 動作のタイプ(特性)を理
解する事とそれぞれの特性の ”MOS形” のFET の 回路
図記
を覚える事そして、FETの特徴を理解する事です。

(1)FET の特性


特性とは、 一つのパラメータを変化させた場合、 どの様な
変化が結果として得られるかと言う事です。
上の図では、 どちらの特性図も横軸が ゲート・ソース間の
電圧になっています。
そして、縦軸がドレイン電流です。
この特性は、VGSによるIDの変化を表しています。



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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期工学第3章半導体・電子管・電子回路 (8)MOS形FET


前回は、接合形電界効果トランジスター(接合形FET)のお
話を致しました。 電界効果トランジスターには、もう一つの
種類としてMOS形電界効果トランジスターがある事は、 前
回お話を致しました。
MOS形については、電界効果トランジスターの中で少し、
触れる事としていましたが、説明を省略出来ない部分があ
りますので、 今回は、 予定を変更いたしまして、MOS形電
界効果トランジスター(FET)についてのお話を致します。

今迄試験では、 回路記号についてしか出題されませんでし
たが、回路記号の意味を知るためにも動作について学んで
おきたいと思います。

1.MOS形FETとは?
  MOS形FET(電界効果トランジスター)とは、Metal Oxide
  Semiconductor の頭文字をとって 通常 MOS (モスと読
  みます。) と言います。
  名前が示します様に 接合形FET(電界効果トランジスタ
  ー) 同様にトランジスターの仲間です。
  前回お話しました 接合形FETトランジスターと同じくゲー
  トに掛る電圧 により ドレイン電流を 制御します。

  いきなり、ドレイン電流と言う言葉が出てきましたが、MOS
  にも3つの端子がありそれぞれの 端子の名前は、 接合
  形 FET と同じく、ソース、ドレイン、ゲートです。

  それでは、MOS形FET と 接合形FET とは、どこが違う
  のか構造から見て行きましょう

2.MOS の構造と動作原理
 (1)MOSの構造
MOSの構造

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期工学第3章半導体・電子管・電子回路 (7)接合形FET


今回は、トランジスターとは、別の能動素子であります、FET
についてお話をいたします。
FETには、接合形とMOS形がありますが、今期は、MOS形に
ついては、深いお話をいたしません。
そして、最後にに前回出題いたしました演習問題の解答をい
たします。



それでは、 今回のテーマである FET についてのお話をしま
す。
前回迄お話をしましたトランジスターは、 バイ・ポーラ・トラン
ジスター
と言います。
何故バイ(2つのと言う意味)が付いているかと言いますと、”
正孔”と“電子”(実際は、どちらも電子に関係します)の移動
が、電流になるからです。
今回お話します FET は、ユニ・ポーラ・トランジスターと呼ば
れます。
何故ユニ(1つのと言う意味)が付いているかと言いますと ”
正孔” か ”電子” のどちらか1つだけの移動が電流になる
からです。
今回は、接合型FET についてその仕組みと動作原理をお話
いたします。
多分ユニ・ポーラ・トランジスターより理解し易いと思います。



  
[構造]
図-1は、NチャンネルFETと呼ばれる物です。 N 形半導体の
左端には、 金属板があり、
ソースと呼ばれます。右端にも金
属板があり、ドレイン と呼ばれます。そしてN 形半導体の中
央部の上下2 箇所が P 形半導体に成っています。それらの
P 形
半導体部分にも金属板がつけられていて これらの電極
ゲートと言います。
トランジスターの場合の各部の名称は、 エミッター、 ベース、
コレクタターでした。名前の違いも覚えておいて下さい


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期工学第3章半導体・電子管・電子回路 (6)増幅率(度)


今回は、前回迄にお話しをしました増幅回路がどの位増幅
するか計算してみます。

それでは、増幅率(度)についてお話をいたします。


1.電力増幅率(度)

図-6をご覧下さい。Apと書いてある四角の箱は、増幅回路
です。左側のVgは、信号源です。信号源の内部抵抗がRin
す。増幅回路の2つの赤い玉の間の電圧は、Vinです。そ
て、増幅回路の入力に流れ込む電流は、Iinです。
一方、 増幅回路の出力側から負荷に向かって流れ出す電
流は、Ioutです。 そして負荷抵抗のRにIoutが流れて負荷
抵抗の両端には、電圧Voutが現れます。

電力の増幅度ですから入力の電力に対して出力の電力が
何倍になっているかを考えれば良いことになります。
電力増幅率をApとしますと

      Ap=(Iout・Vout)/(Iin・Vin)       (1)

となります。
ここでは、 電力とは、(電流)x(電圧)である事と 増幅率は、
入力に対する出力の 比 であることを理解していればOKで
す。




2.[dB]表示の増幅率(度


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期工学第3章半導体・電子管・電子回路 (5)電流増幅率その2


今回は、 トランジスターの電流増幅率の2回目としてトラン
ジスターの回路として一番良く使用されるエミッター接地回
路の電流増幅率のお話をいたします。 前回、お話を致しま
したベース接地回路の電流増幅率が基礎になりますので、
読み返しておいて下さい。


  
          
 図-4をご覧ください。電池Ebeで Ib が流れます。結果として
 Ic が流れます。
 Ebeに直列に微小な信号源 Vi が繋がれています。
 Vi の変化により Ib が ΔIb だけ変化します。 結果として
 Ic が ΔIcだけ変化します。
 Ie は、 Ib + Ic ですので、Ie も ΔIe だけ変化します。
 それでは、エミッター接地の電流増幅率についてお話をしま
 す。 エミッター接地では、Ib が入力でIc が出力となりますの
 でエミッター接地の電流増幅率 β は、

     β = ΔIc/ΔIb   (2)

 となります。
 前回の(1)式のαと(2)式のβの関係を調べてみます。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期工学第3章半導体・電子管・電子回路 (5)電流増幅率その1

今回は、 トランジスターを使った増幅回路の1つであるベース
接地回路に於ける電流増幅率のお話をします。


トランジスターの動作を理解して頂いたところで、 実際にはど
の様にして小さな信号を増幅(大きくする) するか実感して頂
きます。
また、「ベース接地回路」は、 次回お話をします「エミッター接
地回路」のお話為の準備にもなります。


(1)ベース接地の電流増幅率α
 
図-3は、トランジスターのエミッターとベースの間の電池Ebe
 と直列に小さな信号源のVi を繋いだものです。
 Ebc は、ベースとコレクターの間に繋がれています。 そして、
 Ebe は、ベースとエミッターの間に繋がれています。どちらも、
 ベースを中心に電圧を掛けています。
 ベースが電源の基準(0「V])となっていますのでベース接
 地
と言います。
 
 [補足]
 電気の基準は、アース(地球)です。
 アース又は、グランドと言いますが、グランドへ回路の一部を
 繋ぐ事を接地といいます。
 ベース接地は、ベースの電圧(0[V])を基準に考えます。     
   
 EbeによりIbが流れる事でEbcからIcが流れると言うのは、 ト
 ランジスターの原理でした。
 そこえ小さな信号源 Vi が繋がれることでベース電流がΔIb
 だけ変化したとします。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第12期工学第3章半導体・電子管・電子回路 (4)トランジスターの原理

前回は、 n形半導体とp形半導体を接合させたダイオードの
動作原理のお話をしました。 前回お話をしました、ダイオード
は、電源を必要としませんので、 受動素子と言えます。今回
お話をいたしますトランジスターは、動作の為に電源を必要と
しますので能動素子です。


それでは、 今迄の準備を活かしてトランジスターの動作原理
のお話をします。
ダイオードの動作原理が良く理解出来ていない方は、 前回、
又は、前々回の半導体から読み直しておいて下さい。

1.トランジスターの種類
トランジスターには、n形半導体とp形半導体の組合せの仕方
により2種類あります。
PNPトランジスターとNPNトランジスターです。 それぞれの型
名は、それぞれの構造から来ています。
それでは、PNPトランジスターから見てみます。


2.pnpトランジスター
  

 pnpトランジスターは、名前の通り、n形半導体の両側にp形
 半導体を配しています。
 両方のp形半導体の中の白い丸は、電子が不足した正孔で
 す。
 n形半導体の中の赤い丸は、自由電子です。
 左側のp形半導体を エミッター(E)。真ん中のn形半導体は、
 ベース(B)。
 そして、右側のp形半導体は、コレクター(C)と言います。
 これらの名称をしっかり覚えておいて下さい

 pnpの順に半導体を接合して その両端に電池 Eec を繋ぎま
 す。Ece を仮に 3[V]。Ebe を 1.5[V] としますとコレクターと
 ベースの間の電圧は、電池の向きより、(-3 + 1.5) = -
 1.5 [V] の電圧が掛ります。
 コレクター-1.5[ V] で ベースは、+1.5 [V] にな
  ります。
 この状態は、 前回お話をしました 逆バイアスですので電流
 が流れません。
 それでは、その後、 どの様な事が起こるのかベースとエミッ
 ター間から見てみます。

 (1)エミッターの正孔
 エミッター内の正孔は、 エミッターの左端に繋がれたEbeの
 ”+”により、ベースの方へ追いやられます。
 ベースへ近づいた正孔の一部は、ベースの電子と結合して
 消滅します。
 しかし、ベースが非常に薄い為に、殆どの正孔は、 ベース
 を通過してコレクターの中へ入って行きます
 それでは、エミッター内の正孔は、減少してしまうのでしょう
 か?

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その数は、近年、上昇傾向にあります。

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勉強が出来るのは、勉強方法がわかり、理解出来るからで
す。
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TOITAの「航空無線通信士受験塾」第12期工学第3章半導体・電子管・電子回路 (3)ダイオード

今回は、半導体素子として一番簡単な構造であるダイオ
ードについてのお話をします。
ダイオードは、次回、お話をします、トランジスターやFET
、そしてMOS を理解する上で基礎となる大変重要なもの
です。
ダイオードは、 交流から直流を作る過程での整流や、変
調された電波から音声信号を取り出す検波に使用されま
す。整流は、電源の章で、 検波は、DSB送受信機の章で
詳しくお話をいたします。

(1)ダイオードの働き
 ダイオードとは、電流を一方向にしか通さない性質があ
 ります。

 上の図では、交流の電源(丸にSIN波のマーク)に抵抗:R
 が繋がれています。
 抵抗:R には、I = V/R の電流が流れます。
 抵抗:R の両端電圧は V = I・R で電源の電圧と同じ電圧
 が掛ります。
 電流の向きは、赤の矢印の方向で有ったり、水色の方向
 であったり時間毎に変わります。
 次に下の図の様に途中にダイオードを入れます。
 
 すると 上の図の様に電流の向きは、 赤の矢印の方向だけ
 になります。
 この時の抵抗:R の両端電圧は、上の”時間と電圧”のグラ
 フの様になります。
 これを利用して時間的にSIN状に変化する 交流 を 直流 [
 時間的に電圧の ”+”、”-” (極性)が変化せず、電圧が時
 間により変化しない] に変換する時に電流の向きを一方向
 にだけ通す目的で使用します。

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高校や大学の受験の時の事を思い出してみて下さい。
入学を希望する受験先は、試験を受けてみなければ、合格
するかどうか 全然分からない状態で受験しているでしょうか

有る程度、 合格が見込めるので頑張ってこられたのでは、
ないでしょうか?
合格が見込めるのは、受験指導のプロがいるからです。
それでは、 「航空無線通信士」の試験は、 どうでしょうか?
どんな勉強をどれだけすれば合格出来るかお分かりでしょ
うか?
分からずに暗記に頼るのは、無謀です。
目隠しをして車を運転する様なものです。
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