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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13期工学第5章DSB送受信機 (3)

         第5章DSB送受信機
        (3)DSB受信機の構成
             その2


前回迄は、電波と言う高周波を捉え周波数を変換して増幅する
所迄のお話でした。
前回の最後にお話した所は、中間周波数増幅器で、まだ、周波
数が低くなったと言っても、高周波です。 今回は、この高周波か
ら音声信号を取り出す検波器からのお話です。


   
6.検波器( Detector )
  航空無線では、118 [MHz] ~ 137 [MHz] の周波数を使用し
  ています。
  図-10の最初の中間周波数増幅器の周波数は、10.7 [MHz]
  です。
  第二の中間周波数増幅器の周波数は、455 [kHz] です。
  118 [MHz] ~ 137 [MHz] の間の周波数から 選ばれる 受信
  周波数は、最終的に全て455 [kHz] に変換されるのですが、
  455 [kHz] と言う周波数も、高周波と呼ばれるのに十分な高
  い周波数です。
  それに比べて電波に乗せて送られて来る音声信号は、遥か
  に低い周波数で 低周波と呼ばれます。 英語では、 Audio
  Frequencyと呼ばれます。


  航空無線の場合は、

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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。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期工学第5章DSB送受信機 (3)DSB受信機の構成その1

           第5章DSB送受信機
            (3)DSB受信機の
               構成その1


今回と次回の2回に分けて、 受信機の代表的な方式である
スーパーヘテロダイン受信機の動作(構成)についてのお話
をします。
前回、 送信機の発振回路で発生させた高周波の振幅を 音
声信号で変化をさせ変調波を アンテナへ繋ぐ事で 音声を
遠くへ送る事が出来ると言うイメージが出来た事と思います

私が中学生の頃は、その知識を元に送信機を作り実践する
環境が社会に有りましたが、 今は、なかなかそうもいきませ
んので想像をして頂き、免許を取って通信をする時に実感し
て頂く事になるかと思います。

さて、 送信については、 ある程度、 イメージされた事と思い
ますが、飛んでくる電波からどの様に音声を取り出せばよい
のでしょうか?

ここからは、先に述べました受信機の受信方式の1つである
スーパー・ヘテロダイン方式についてお話をいたします。
受信機の方式には、 スーパーヘテロダイン方式以外にも有
りますが、 50年以上前から 無線通信の為の受信機に限ら
ずTV受信機等でもこの方式が主流です。 趣味で昔の方式
の受信機を作られる等特別な場合を除き受信機は、 全てこ
の方式と言っても過言では、ないと思います。
勿論、携帯電話の受信部もスーパー・ヘテロダイン方式です


試験には、それぞれの資格にとって 重要な事柄が良く出題
されると言う事をお話していますが、 当然、 無線通信を行う
航空無線通信士にとって、 受信機は、無くては、ならない物
ですので良く出題されます。

それでは、 スーパーヘテロダイン方式とは、 どの様な 方式
の物なのか見ていきましょう。
そして 最後にスーパーヘテロダイン受信機の動作全体を振
りかえってみます。

空中線と電波伝搬の章で空中線から電波を輻射する原理を
お話しましたが、空中線には、 可逆性があり、 受信にも使え
ます。
空中線は、

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期工学第5章DSB送受信機 (2)DSB送信機の構成その2

            第5章DSB送受信機
        (2)DSB送信機の構成その2


今回は、DSB送信機の構成の続きで励振増幅器からお話
いたします。
  
前回に続き図-2をご覧ください。

(4)励振増幅器( Drive Amplifier )
  周波数逓倍器の信号を電力増幅器で
必要な電力に増
  幅する為
予め有る程度増幅する回路です。
  ( この後にお話します電力増幅器で必要な電力を得る
  ためには、 有る程度の大きさに信号を電力増幅器して
  おく必要があります。 例えば、周波数逓倍器の出力が
  1 [mW]{1 [W] の1000分の1}とした時、その信号を
  電力増幅器でいきなり数 [KW] と言う程の 増幅率は取
  れないのです。)

(5)電力増幅器
  試験では、 電力増幅器 と呼ばれていますが、 通常

  段電力増幅器
と呼ばれます。
  終わりの段ですので良く Final (stage) とも呼ばれます
  。
  励振増幅器の出力を 所要の電力に増幅する役目があ
  ります。
  航空無線では、VHF帯の振幅変調の電波では、10 [W]
  (グランド・コントロール等)~ 2 [kW](洋上管制の場合)
  の電力迄に増幅します。
  放送局などですと数十[KW] ~数百[KW] まで増幅しま
  す。
  又、 電力増幅器では、

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期工学第5章DSB送受信機 (2)DSB送信機の構成その1

           第5章DSB送受信機   
            (2)DSB送信機の
               構成その1


今回と次回の 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変調
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。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期工学第5章DSB送受信機 (1)DSBとは?

            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
が生まれ、その電界の大きさと向きも元となった磁界が時間と
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
って何?”と”(2)電波って何?”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)と言
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?



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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期法規第4章無線従事者 (2)免許の交付・返納・再交付

             第4章無線従事者
         (2)免許の交付・返納・再交付等
        斜体 文字は、法規の用語解説
          のページを参照して下さい。


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
 

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期法規第4章無線従事者 (1)無線設備の操作

             第4章無線従事者
            (1)無線設備の操作
           斜体文字は、法規の用語
         解説のページを参照して下さい


今回から無線従事者についてのお話をします。
無線従事者の章で勉強しなければならない事は、「操作範囲」
、「無線従事者免許の交付・返納・再交付・訂正」と 「主任無線
従事者」です。
次回の試験では、前の2つが出題されると考えています。
さて、今さらと言う感じもしますが、「無線従事者とは?」と聞か
れたら皆様は、どの様に答えられますか?
法律を論じる時、用語は、論じる相手と共通のものでなければ
議論がかみ合いません。
また、無線従事者の意味が分かった所で、無線従事者の資格
には、 沢山の種類がありますので、取得を目指す、 資格の操
作範囲を知る事は、大変重要な事です。
例えば、車関係の免許を取ったとします。
それは、原付バイクしか運転出来ないのか?大型車両を運転
出来るのかでは、大きな差があります。
その操作範囲を超えて操作をしては、いけませんので試験で
良く出題されるのは、当然な事です。
それでは、「無線従事者とは?」と言うお話から始めます。

1.無線従事者とは?
 この事については、電波法第39条で定めています。
  ・電波法第40条で定める種類の無線従事者の資格を保有
  
した者で主任無線従事者の監督の下無線設備の操作
   を行う人



  それでは、主任無線従事者とは、どの様な人なのでしょうか
  ?
  主任無線従事者は、以下の条件を備えた人の事です。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期工学第4章半導体・電子管・電子回路 (7)PLL

         第4章半導体・電子管・電子回路
               (7)PLL

今回は、平成24年8月期から出題される様になりましたPLL
のお話を致します。

電波は、高周波(周波数の高い交流)をアンテナへ繋ぐ事で
輻射出来ます。
高周波は、発振器で作られます。
発振器とは、振動を発すると言う意味です。
日本語では、エンジンの事を発動機と言います。これは、動
きを発すると言う事から来ています。

発振器には、 コンデンサー(C) と コイル(L) または、 抵抗を
使用してコンデンサーへ電気を蓄えたり、 放電させると言う
繰り返しを起こさせる事で発振する方法と、水晶振動子を振
動させて高周波を得る方法があります。
コンデンサーとコイル、又は、抵抗の組合せを使って振動を
得る方法は、振動数が周囲の温度やこれらの部品を揺らす
事による物理的振動等で周波数が変動し易い短所がありま
す。
長所としては、可変式のコンデンサーを使う等して発振周波
数を簡単に変えられる事が挙げられます。

一方、水晶振動子を使用した発振器の場合は、周波数が極
めて安定していると言う長所があります。
無線局の周波数が1つに決まっている場合は、これで良いの
ですが、航空無線の様にチャンネル数が多い場合は、チャン
ネル数分だけ水晶振動子を用意して切り替えなければなりま
せん。
水晶振動子は、高価ですので経済的でありません。

そこで周波数が安定していて、なおかつ、様々な周波数を発
振する事を目的に考えられたのが今回お話をしますPLLです


PLLとは、Phase Locked Loop の事で試験では、”位相同期
ループ”と呼ばれています。

[PLLの原理]

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期工学第4章半導体・電子管・電子回路 (6)負帰還増幅回路他

            第4章半導体・電子管・電子回路
               (6)負帰還増幅回路他



今回は、 負帰還増幅回路と言う具体的な回路についてのお話
を致します。
その前に、前回迄、お話をして参りました”トランジスター”と”接
合形FET"等の半導体のまとめとして、近年、再び出題される様
になりました”半導体の性質”と言う問題に絡めて問題の解説を
行います。

1.半導体の性質
 (1)真性半導体
   前回迄にお話をして参りました”ダイオード”・”トランジスタ
   ー”そして”接合形FET”には、不純物半導体である n 形半
   導体と p形半導体を使用していました。
   これらの半導体は、 真性半導体と呼ばれるシリコン(Si)や
   ゲルマニューム(Ge)に 不純物を加えたもので、 不純物半
   導体と呼ばれます。
   不純物半導体は、 正孔又は、 過剰な電子が存在しますが
   真性半導体は、通常の状態では、、正孔も過剰電子も存在
   しません。
   つまり、シリコンまたは、 ゲルマニュームは、 安定した状態
   にあります。
   そこへ、熱や光を加えますと電子が放出されます。
   電子を失った原子は、正孔を持った事になりますので、真性
   半導体は、同じ数の電子と、正孔を持つ事になります。
   この正孔と電子のに電圧を掛けますとこれらの移動が起こり
   ます。つまり電流になります。

   真性半導体とは・・・・混じりけのないシリコンまたは、ゲルマ
                 ニューム等の半導体


   ※半導体とは・・・・・原子の外側を廻っているでんしが、金属
                程では、ないが外力により電子を放出し
                易い原子の事。

 (2)不純物半導体のキャリア
   n形半導体では、過剰電子。p形半導体では、正孔の移動が
   電流になります。
   電子及び正孔は、

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期工学第4章半導体・電子管・電子回路 (5)s都合形FET

                 第4章半導体・電子管・電子回路
             (5)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、接合形
FETのお話をいたします。



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。

多分バイ・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
ソース(source)は、”源”です。キャリアの源になります。
ドレイン(drain)は、

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期工学第4章半導体・電子管・電子回路 (4)トランジスター

         第4章半導体・電子管・電子回路
              (4)トランジスター


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、前々回の記事から読み直しをしておいて下さい。

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。
それは、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 Ece を繋ぎま
 す。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期工学第4章半導体・電子管・電子回路 (3)ダイオード

        第4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
 が加わります。
 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流れは、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。
 これからは、電流の流れる方向を制限する働きを整流とい
 います。
 先に述べましたが、
この働きを利用して、 変調された電波
 から信号を取りだす事もダイオードの仕事です。
 変調波から信号を取り出す事を検波と言います。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期工学第4章半導体・電子管;電子回路 (2)半導体とは?

         第4章半導体・電子管・電子回路
              (2)半導体とは?

前回、能動素子と受動素子のお話をしました。
受動素子には、抵抗・コイル・コンデンサー等がありますが、
これらについては、最終章の電気回路でお話をするとしまし
て、今回は、第4章のタイトルの最初に出てきます、「半導体
とは、そもそも何?」と言うお話をします。
また、半導体がどの様に能動素子とて働くかと言うお話に続
いて行きます。

 
(1)半導体とは?

  電気の世界には、 電気を通す“導体”、電気を通りにく く
  する“抵抗”(電気を全然通さない物は、 絶縁体 と言いま
  す。)と今回お話をします”半導体”があります。
  電気が流れる事を電流が流れると言いますが、電流とは、
  どんなものなのでしょうか?
  電流とは、原子の中で一番外側を廻っている電子が原子
  核の中にある陽子の力を振り切って 自由になった電子(
  自由電子移動する状態を言います。

  上の図の真ん中の赤い丸は、原子核で陽子と中性子から
  出来ています。(もっと他にもありますが、電気において原
  子核で重要なのは、陽子だけです。)陽子は、 ”+の電気
  を持っています。
  そして水色の丸は、電子です。
  電子は、 幾つかの軌道を廻っています。電子は、”” の
  電気を持っています。 電子は、
飛び飛びの軌道のどれか
  しか回れない
言う事が重要になります。

  金属原子の一番外側を廻る電子は、少しの外力で自由電
  子になり 自由に金属分子の間を 移動する様になりますの
  で電気が流れ易いと言う事になります。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期工学第4章半導体・電子管・電子回路 (1)受動素子と能動素子

           第4章半導体・電子管・電子回路
             (1)受動素子と能動素子


今回から 電子機器を構成している電子回路に 使用される
電子部品ののお話をします。
第1回目は、電子部品の分類です。
電子部品は、皆様の身近な所では、スマホやパソコン、TV
、デジタル・オーディオ・プレイヤー等があります。 また、 大
きなものでは、 放送局の放送設備や送信機等があります。
これらに使用される部品は、 放送局で使用される様な電子
管では、 長さ数が 数 [m] で、 重さが 数100 [Kg] の巨大な
物があります。 そして、小さい物では、 LSI 内部での トラン
ジスターで大きさは、 20 [nm] (20 x 10^-9 [m]: 20 [m] の 1
億分の1 の大きさです。)。 電子部品の大きさは、様々です
が、その原理は、皆、似ています。


それでは、電子部品の分類からお話をいたします。

1.電子部品の分類
 1-1.受動部品(素子
     受動部品には、 電気回路でお話をします抵抗・コイ
     ル・コンデンサー等が代表的です。
     これらの部品は、 関数における 定数の様な役目を
     します。
     例えば、 抵抗の値を R と し、抵抗の両端電圧を V
     とし、抵抗に流れる電流を I としますと

          V = R・I

     この式が意味するところは、R と言う 定数が同じで
     あれば、


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期法規第3章監督と罰則 (1)電波の質に関する処分他

            第3章監督と罰則
         (1)電波の質に関する処分他
         斜体文字は、法規の用語の
         解説ページを参照して下さい。


今回は、監督と罰則についてのお話をします。 これまでにも何度
述べましたが、 周波数は、有限で貴重な人類共通の財産です

その為、電波は、 基本的には、使っては、いけないと言う事が原
則です。。しかし、条件
が満たされれば、 特別に 使って良いと言
う事で総務大臣または、総合通信局長には、遅滞なく 免許を与
えなければならないと言う義務があります。
た、無線設備を運用するに足ると判断された人には、総務大臣
は、無線従事者免許を与えなければならないと言う 義務がありま
す。


総務大臣、には、免許を与える権限と義務がありますが、同時に、
監督も
義務付けられています。
違反した者には、 罰則を与えて、 電波の効率的で適正な使用が
される様にしています。 電波法及び関連法規を 勉強する為に
は、
以上の原理原則を頭に置いておくと理解が早くなると 思いま
すし、知らない条文についての問題にも有る程度解答を出す事が
出来ると思います。 (但し、数値を含むものなど、多少暗記を必要
とする項目があります。 暗記を必要とする項目は、試験直前に勉
強した方が忘れる事なく試験に臨む事が出来ます)


それでは、本題です。

1.電波の発射の停止
  総務大臣ないし総合通信局長といえども、1度免許を与えた無
  線局に電波の発射の停止を命じる事は、通常できません。
  しかし、 設備規則第5条~7条の規定に照らし合わせて、 当該
  無線局の発する 電波の質適合していない と 認められた時
  には、
電波の発射の停止を命じる事が出来ます。 総務大臣又
  は、 総合通信局長は、 法的根拠がなければ、 電波の発射の
  停止を命じる
事が出来ません。 しかし、

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期工学第3章通信方式その他 (4)PCMその3デジタルからアナログへ

             第3章通信方式その他
           (4)PCMその3デジタルから
                 アナログへ

今回は、デジタル化された信号がパソコンのデータとして 蓄えら
れたり、変調されて電波として飛ばされた後のお話です。
私達、人間は、 デジタルデータを見て数j字に直す事は、 出来ま
すがそのデジタルデータから “音”や ”映像”を感じとる事ができ
ません。
ドラマに出て来る中年の男性が「私は、アナログ人間ですから。
」と言うセリフを言う事がありますが、人間は、 皆、アナログ人間
なのです。
デジタル人間が居たら、 世界中の注目を浴びる事間違いなしで
す。
それでは、 今回の本題、デジタルからアナログへの変換方法に
ついてのお話をします。

[ステップ1:デジタル量から電圧へ]
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を
4bits (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) へ送られます。
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

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期工学第3章通信方式その他 (4)PCMその2アナログからデジタル続き

              第3章通信方式その他
           (4)PCMその2アナログから
                デジタルへ続き


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。

その前に、”0”と”1” だけでどの様に様々な数を表すかと言
うお話をしておきます。
通常私達が使用してる数は、0~9です。9より1だけ大きくな
りますと10の様に2ケタになります。2ケタでは、0~99迄を表
す事が出来ます。
もう1ケタ増やせば0~999迄表せます。
桁を増やせばいくらでも、大きな数字を扱う事が出来ます。
それでは、 デジタル量である”0”と”1”の場合は、どうでしょ
う。
1桁ですと、0~1までです。それより1だけ大きくなりましたら
1桁増やしたらどうでしょうか?
つまり、”1”より1だけ大きくなったら "10"とするのです。
それより更に1だけ大きくなりまshたら”11”とします。
”10”は、2を表し、”11”は、3を表します。
1桁目は、”0”か”1”を表していますので、2桁目が1である事
は、2が有る事を示し、0 である場合は、2 が無い事を表しま
す。
”01”でしたら1を表す訳です。”11”でしたら1桁目が1で、2桁
目が2ですので、1+2=3 となります。
2桁で 0 から3 までしか表せないとは、 私達が使用している
10進数に比べて何と頼りないのでしょうか?
それぞれの桁の事を bit (ビットと読みます。)と言いますが、
私が使用していますパソコンは、少し古いので32 bitsです。
32bits ですと 4,294,967,296迄を表せます。
結構、大きい数を扱う事が出来ます。 更に64 bitsでは、どう
なるるかエクセルで適当なセルへ ”=2^64”と打ちこんでエ
ンターを押してみて下さい。 最新のパソコンで扱える数が出
てきます。

それでは、本題に入ります。


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。

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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13期工学第3章通信方式その他 (4)PCMその2アナログからデジタルへ

            第3章通信方式その他
          (4)PCMその2アナログから
                 デジタルへ

今回は、アナログ信号をどの様にデジタル信号にするかと
言うお話をします。
皆様の中には、それならAnalog to Digital Converter
を使えば良いのでは?とお思いの方もいらっしゃるかと思
いますが、それは、アナログをデジタルに変換する為の一
部なのです。

今回のテーマである、アナログ信号をデジタル信号へ変換
するお話をする前に、 周波数と言う 概念を確立しておきた
いと思います。

              図-1

上の図は、SINを簡単に理解して頂く為に以前描いた図で
す。
O点を中心に長さ”1”の棒が左回りに回っています。
棒の左から2つの電球で棒に光を当てます。
灰色の壁に当たった影の長さは、横軸より上を”+”、下を”
-”としますと、”+1”~”-1”の間を動きます。
灰色の壁の右側は、 横軸を時間としたグラフになっていま
す。
影の長さの変化は、SIN状に変化しています。
図の棒と横軸のなす角度を θ とします。単位は、[rad] (
ラジアン) です。
棒が1回転すると 2π [rad] (360°)です。
1秒間に1回転する場合を考えます。
0.5秒でひたら棒は、π [rad] (180°)回転します。
10秒でしたら、20π [rad] ですが、2π [rad] と同じ位置です

影の長さを y とします。 時間を t とします。 ここまでの事を
式にして見ます。棒と横軸のなす角度 が θ ですので、これ
も式に入れておきます。ちなみにθは、動き始める位置と言
う事でこれを位相と呼びます。

       y = sin(2π・t + θ)       (1)

となります。

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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、
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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13期工学第3章通信方式その他 (4)PCMその1デジタルとは?
 

           第3章通信方式その他
              (1)PCMその1
              デジタルとは?

今回から数回に分けて PCM のお話をいたします。
PCM とは、何か?と言うお話をする前に電気を勉強される
文系の皆さまには、 頭の切り替えをして頂かなければなり
ません。
私の様な電気を勉強してきた者には、2つ 違和感を感じる
事があります。

その1 百万ボルトの大電流
 ドラマ等でこの様な表現を耳にします。
 百万ボルトは、電圧
 電流では、ありません。
 大電流と言いたければ、数百アンペアと言うべきです。

 当講座の最後の方で電気回路のお話をしますが、 電圧
 と電流 の区別がつかない様では電気系資格の取得は、
 無理です。
 オームの法則と言うのを皆さまは、ご存じだと思います。
 ある抵抗にある電圧を掛けるとある電流が流れると言う
 ものです。
 先ほどの間違った言い方をしますと、”ある抵抗にある電
 圧が流れる”と言う事になり、その言い回しは、 分析的で
 でなく、論理的では、ありません。
 
その2 私は、アナログ人間だから
 これまた、ドラマ等で中年の方がこの様なセリフを言いま
 す。
 ここで言われる“アナログ”とは、 古い物または、ドライな
 人間では、 なく情緒的な人間である事を言いたいのだと
 思います。

 アナログとは?
 ”連続量”の事です。 我が家のベランダには、 面白半分
 で蒔いたメロンがありますが、その葉っぱを見ますと、葉
 の表面の色は、 所により色が多少違いますが、 その変
 化 は、連続的です。
 ある所で急激に変化していると言う事は、ありません。
 
 デジタルとは?
 ”離散量”です。デジタルである例をここで挙げるのが説
 明の常道手段ですが、実は、デジタルとは、人間が便宜
 的に考え出したもので、自然界にも人工的な物にも本当
 の意味でのデジタルは、ないのです。
 この様に言いますと 、皆様から 大ブーイングを受けそう
 ですね。
 「パソコンだって、TVだって、身の回りの電子機器は、皆、
 デジタルじゃないか。」と言われそうです。
 例えば、 パソコンの中では、”0”と”1”の2種類の信号で
 処理をしています。
 離散的とは、”0”と”1”の様に飛び飛びの値の事で、アナ
 ログとは、 ”0”と”1”の間でも無数の値をとる事が出来ま
 す。
 と言いますと、やはり、パソコンは、デジタルじゃないか!
 と言われそうです。
 それでは、 パソコンの中で、”0”とか”1”とは、 どの様な
 ものとして扱われいるのでしょうか?


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期工学第3章通信方式その他 (3)デジタル符号の名称

            第3章通信方式その他
           (3)デジタル符号の名称

今回は、 平成25年8月に航空無線通信士としては、 初め
て出題されました ”デジタル符号の名称” についてのお話
をします。

航空無線通信士としては、 初めてと言いましたが、航空無
通信士より上級資格試験では、 以前から出題されていまし
た問題です。

新設問題は、この様に、 受験しようとされる資格より1つ上
の資格試験で出題されていた問題から出題されます。

そして、 新設問題で重要な問題は、 初めて出題された
の試験でも出題されると言う様に連続性があります。
また、それほど、重要でもない新設問題は、初めて出題さ
れた時から1~2回後に出題される様です。

それでは、デジタル符号の名称についてのお話を致します。

1.NRZ (Non Return to Zero)

               図-1

 図-1が NRZ 符号です。NRZ 符号には、単極性NRZ符号
 と複極性NRZ符号が有ります。
  
 (1)単極性NRZ符号


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期工学第3章通信方式その他 (2)インマルサット通信衛星システム

           第3章通信方式その他
       (2インマルサット通信衛星システム


今回は、インマルサット衛星のお話です。
インマルサットは、航空機地球局航空地球局の間を
人工衛星を使用して通信するシステムです。

※試験には、出ませんが、その他、船舶など様々な分
  野で使用されています。

人工衛星は、静止衛星3個以上で北極、南極を除く
全世界をカバーする事が出来ます。

現在、太平洋上、大西洋上、インド洋上に合計8個のイ
ンマルサット衛星が打ち上げられています。高度は、赤
道上35,768 [km] です。
ちなみに、航空地球局は、世界に14箇所あり全ての航
空路をカバーしています。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期工学第3章通信方式その他 (1)DSB方式に比べてのSSB方式の特徴その2

             第3章通信方式その他
              (1)DSB方式に比べての
             SSB方式の特徴その2

今回は、前回に続いてDSB方式に比べてのSSB方式の特
徴についてお話を致します。

               図-1

図-1の上側の図は、音声信号と搬送波を並べたものです

そして、 下側の図は、 音声信号で搬送波を変調したもの
です。
図からは、チョットわかりませんが、搬送波のレベルを”1”
としますと、下側帯及び上側波帯は、それぞれ、搬送波の
レベルの”1/2”になります。
搬送波と下側波帯及び上側波帯の合計のレベルを ”1”
としますと、搬送波は、全体の1/2”。それぞれの側波
は、それぞれ全体の”1/4”づつとなります。

それでは、次にSSBを見てみます。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13j期工学第3章通信方式その他 (1)DSB方式に比べてのSSB方式の特徴

          第3章通信方式その他
        (1)DSB方式に比べての
            SSB方式の特徴

今回から通信方式その他についてのお話を致します。
通常の期ですと「通信方式その他」は、 DSB送受信機
や SSB送受信機の後にお話をするのですが、 次回の
試験では、それらより問題数が多い様に思われますの
で先にお話をする事と致します。

1.DSB とは?
皆様は、 航空無線通信士の免許を取られれて電波を
使用して通信を行う事になります。
最近、 電波そのものを意識しない方が多くなり、 無線
を教える者として、苦労しています。

(1)電波とは?
電波とは、 アンテナに高周波電流 (周波数の高い交
流)を流しますと、 アンテナの周りに 磁気の力が及び
磁界が出来ます。
磁界の強さは、 アンテナに流れる電流が交流で有る
為に磁界の”強さ”と”向き(磁気の力が働く方向)” が
変わります。
すると静電気の力が及び範囲、これを電界と言います
が、その電界の”強さ”と”向き”の変化が生まれます。

電界の変化は、磁界の変化を生みます。
磁界の変化は、電界の変化を生みます。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期法規第2章無線局の運用 (10)緊急通信

           第2章無線局の運用
             (10)緊急通信
         斜体 文字は、法規の用語
       解説のページを参照して下さい。



前回で一応、 遭難通信のお話は、 終わりですが、 全体
的なイメージを描いてみましょう。
遭難通信をする必要が有る場合とは、 操縦不能等の切
迫した状況で自力では、 人命の安全が守れない状況で
す。
人命に関わっている事ですので、全てに優先されるため
、 通常は、 許されない事、 例えば、 無線局の目的外通
信が許されるます。
次に、 通信そのものの問題ですが、 通信に使用される
周波数には、限りがあります。その為、同じ周波数を多く
の人が使います。十分に距離が離れていない限り、誰か
が使用すれば、他の人は、使えません。
遭難通信に於いては、 遭難機及び、 宰領局が使用しま
す。その為、その他の局は、現在の通信を直ちにやめて
傍受しなければなりません。
そして、 救助の体制ですが、 多くは、 洋上での遭難と言
う事になると思いますので、船舶による救助と言う事にな
るかと思います。
その為、海岸局から船舶局へ通報してもらわなければな
りません。
遭難通信が終了した時は、 通常、許されない事をした訳
ですから、遅滞無く 総務大臣又は、 総合通信局長へ報
告しなければ、なりません。
大まかにお話をしましたが、全体的なイメージを掴まれた
所で再度、 前回までにお話をした事を 読み返しておいて
下さい。一番重要な箇所ですから。

それでは、今回のテーマの緊急通信のお話です。

1.緊急通信が行われる場合


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第13期法規第2章無線局の運用 (9)遭難通信その3

            第2章無線局の運用
            (9)遭難通信その3
          斜体文字は、法規の用語
         解説のページを参照して下さい

今回は、「遭難通報等に 応答した航空局 の取るべき措置」につ
いていのお話です。

7.遭難通報等に応答した航空局 の取るべき措置
  ・遭難機が海上に有る場合は、直ちに 救助に適当な海岸局
   に遭難通報を送信してもらう(船舶等へ対し)
  ・遭難機を運航する団体へ遭難の状況を通知する。

8.遭難通信の宰領
  ・応答した局は、当該遭難通信の宰領(指揮)を行う事が適当
   な航空局 へ宰領を依頼しなければなりません。
  ・宰領を依頼した場合は、 遭難機へ その事を通知しなければ
   なりません。

9.通信停止の要求
 (1)宰領する局は、遭難通信に妨害又は、その恐れが有る全て
   の通信の停止を要求する事が出来ます。 総務大臣にしても
   、総合通信局長にしても、 簡単には、 通信の 停止をさせる
   事は、 出来ませんが、 遭難通信に於いては、 一航空局 が、
   通信の停止を要求出来るのです。

  その際の呼出(送信)事項

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