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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15期工学第5章SSB送受信機 (1)SSBとは?

         第5章SSB送受信機
          (1)SSBとは?


今回からSSBの送受信機についてお話をします。
ところで、SSBってなんでしょう?
「SSBとは、 Single  Side  Band の事です。」と言って
しまえば一言で済むのですが、聞いた事のない方には、ピ
ンときませんネ。
経験した事のない事を分かれと言うのは、無理な話です。
今回は、「SSBとは何?」と言うお話から始めます。

図-1をご覧下さい。

               図-1

図-1は、パワースペクトラムと言いまして、横軸が周波数。
そして縦軸が電圧(又は、電力)を表しています。 つまりど
の周波数に どれだけの大きさを持った成分が 有るかと言
うものを表しています。
一般的には、 パワー・スペクトラムですので縦軸は、 電力
です。
オレンジ色は、 音声のパワー・スペクトラムを表しています

その周波数は、f1 ~ f2 で実際の通信で扱われる範囲は、
200 [Hz] ~ 3 [KHz] 位です。
その電力は、 f1より高くなるに従って電圧が高くなり、 ある
周波数を過ぎると周波数が高く成程、電圧が小さいくなって
います。
この音声のパワースペクトラムは、ほぼ 、実際の携帯電話
や航空無線等の通信の場合と同じです。
そして Fc と書いてありますのは、搬送波です。
周波数の高さの順は、f1ちなみに、Fcは、数 [MHz] ~数十
[MHz] です。
第4章でお話をしました振幅変調は、

(音声信号) x (搬送波) = 振幅変調 


と言う様に”音声”と”搬送波”の掛け算で得られました。
その振幅変調のパワースペクトラムが、図-1 の下の図です

搬送波を示す線の線対称に音声のパワースペクトラムが現
れています。
次に 図-2 のSSB のパワースペクトラムをご覧下さい。

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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?
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
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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第15期法規第4章無線従事者 (2)主任無線従事者

          第4章無線従事者
         (2)主任無線従事者
         斜体文字は、法規の用語
         のページを参照して下さい。


前回、主任無線従事者についてのお話を少し致しましたが
、今回は、まとめもかねて、前回、お話していなかった内容
についても、お話を致します。
そもそも、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、 主任無線従事者とは、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」と言うカテ
ゴリーが、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
   
 資格を持つ人で  無線局の無線設備の操作の監督
  を行う人
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
  事者になれません。

  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。
  と言う事は、 1つの無線局に複数の無線従事者がいる
  場合は、必ず、1名いると言う事になります。
  勿論、航空機内に開設される 航空機局 の中にもいま
  す。 副操縦士を指揮する操縦士や 訓練機の訓練生を
  指導する教官が主任無線従事者になります。
  管制等の航空局にも必ず、1名います。
  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 
  許人
任無線従事者を選出します。
  
  
  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した。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第15期法規第4章無線従事者 (1)航空無線通信士の操作範囲

           第4章無線従事者
       (1)航空無線通信士の操作範囲 
                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、「操作範囲」と「主任無線従事者」が出題され
ると考えられます。
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、運転の技量と知識に大きな差があります。
皆様の中には、すでに特殊航空無線技術士の免許をお持ちの
かたもいらっしゃるかもしれませんが航空無線技術士とは、 操
作範囲が大きく違いますので試験の難易度が全然違います。
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に
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 監督の下で 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?

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第15期工学第4章DSB送受信機 (3)DSB受信機の構成その2

         第4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、数十[Hz]~3 [KHz]です。


  DSB では、 搬送波の振幅が 音声信号の大きさで変化させ
  られています。
  455 [kHz] のDSB から音声信号を取り出すのが検波器です
  。

  図-11 に検波の原理を示しておきます。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第15期工学第4章DSB送受信機 (3)DSB受信機の構成その1

        第4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
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、 お話を致しました送信機では、 発振回路で発生さ
せた高周波の振幅を 音声信号で振幅変化をさせた変調
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、航空通の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になります。


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、 使用する周波数に同調しています。 その為、TV
のアンテナを例にとりますと、数年前に終了しましたアナログ
放送のアンテンは、 VHF帯 (地域により違いますが、  概ね、
都市部の場合)で、 現在の地上デジタル放送の UHF帯の ア
ンテナより大きいものを使用していましたが、これは、周波数
が低いからです。
空中線は、その空中線の 大きさにより決まる  共振周波数の
前後の 周波数の電波が到来しますと、空中線に電圧が誘起
します。
電波には、波長(:λと表されます。)と言うものがあります。
電波の速度:v は、30万[Km/s] です。
航空無線の周波数を計算し易い様に  100 [MHz] ( 1 x 10^8 ) 
として波長の長さ:λを計算してみますと


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第15期工学第4章DSB送受信機 (2)DSB送信機の構成その2

                   第4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
をいたします。
  
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
  増幅する為に、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
  いからです。)

(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
  。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第15期工学第4章DSB送受信機 (2

          第4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、高電力変調方式と 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


  
  お詫び 図の”発信器”は、正しくは、”発振器”です。

  図-2の左上からお話をします。
(1)水晶発振器 
  送信周波数が変化してしまいますと、受信する側は、送
  信される周波数に受信周波数を合わせ続けなければな
  りません。  航空無線の場合、 受信周波数は、切り替え
  式ですので 送信周波数のづれが大きくなりますと 受信
  出来なくなります。 これは、TV放送の場合も同じで、 皆
  様のご家庭にあるTVのチャンネルを 希望のチャンネル
  に合わせても、TV局の送信周波数が大きくづれてしまい
  ますと周波数の合わせ様がありませんので受信できなく
  なります。 よって、 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




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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第15期工学第4章DSB送受信機 (1)DSBとは?

         第4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4章では、DSB送受信機。 第5章では、SSB送受信機、そし
て第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、その
高周波を図-6 の灰色の棒で表した空中線に繋ぎますと空中
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。

磁界とは、磁石の力が及ぶ空間を言います。
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?”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、データを含む情報高周波を変化させ
る事
変調と言います。


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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15期法規第3章監督と罰則 (2)総務大臣への報告

             第3章監督と罰則
          (2)総務大臣への報告
        斜体文字は、法規の用語解説
         のページを参照して下さい。


今回のお話は、総務大臣への報告です。
総務大臣は、無線局を監督する義務が有ります。
そして、適正な運用をさせる為に従わない局の免許人や無線
従事者へ罰則を与える事があります。
総務大臣が監督をすると言っても、各無線局の当事者でない
とそれぞれの局の事については、分からない事があります。
そこで、無線局の免許人等に対して、報告を義務付ています。


1.総務大臣への報告
報告を義務付けているのは、以下の3つの場合です。
(1)遭難通信、緊急通信、安全通信又は 非常通信を行った時

  この事は、遭難通信の章でお話をしましたので見直してお
  いて下さい。

(2)法律や規則に違反して運用をしている局を見つけた時

  総合通信局は、違法局を探知していますが、それでも、全
  ての違法局を探知しきれません。 そこで、 各無線局の免
  許人等に報告を義務付けています。
  道交法には、ありませんが、あるとすれば、道交法に違反
  した運転をする者をみつけた ドライバーは、  警察に報告
  告する義務があると言う様なものです。


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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。
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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第15期法規第3章監督及び罰則 (1)無線局の検査他

            第3章監督と罰則
           (1)無線局の検査他 
             斜体 文字は、法規の用語解説 
         のページを参照してください。 

今回より「監督と罰則」についてのお話をします。
”監督”とか“罰則”と聞いても今一つピーンとこない方もおられる
事と思います。
何故その様な事が電波法に書いてあるのでしょうか?


”監督”とは、”何の事”で”誰が”、 ”誰に対し”、 ”何を”するので
しょうか?

(1)誰が監督するのか?
監督は、総務大臣が行います。
正確には、総務大臣の名の下に総務省のお役人が行いますが、
法律上、監督責任は、総務大臣にあります。

(2)何を監督するのか?
”電波法及び関係法令が守られているか”を監督します。

(3)誰を監督するのか?
対象は、”無線局及び免許人” と "無線従事者”です。

(4)何故、監督をするのでしょうか?
何時も、お話しています”免許”は、”特別に許す”と言う事から来
ています。
基本的に電波は、 誰しも使用しては 、いけないと言う事から始ま
っています。
しかし、ある条件をクリヤーすれば 特別に許すと言うのが免許で
す。

免許を与えるのは、総務大臣ですので免許を与えてしまえば、後
は、知らないと言うのでは、無責任です。
、総務大臣には、監督の義務があります。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第15期工学第3章半導体・電子管・電子回路番外編 電子管

      第3章半導体・電子管・電子回路
          番外編 ”電子管” 

今回は、 第3章の番外編として”電子管”のお話を致しま
す。
章のタイトルに電子管と入っているにも関わらず、試験に
出題されない為にお話をする機会がありませんでしたが、
今の電子機器の発展の礎は、何といっても”電子管”です
。そこで、今回は、番外編と致しまして、電子管のお話を
する事と致しますた。
電子管は、能動素子です。現在、能動素子の大半は、IC
を始めとした半導体です。
しかし、大電力を扱う場合や、マイクロ波を扱う場合は、”
電子管”が今でも活躍しています。
また、オーディオ・マニュアの方の中には、その音の暖かさ
から、 今でも”電子管”を使用したアンプを使用されている
方もいらっしゃいます。

それでは、電子管とは、どの様な物か見て行きましょう。

[二極管]
まず、最初にご紹介するのは、”電子管”の基礎でもある、
二極管です。これは、半導体の基礎がダイオードであるの
と同じ事です。

                           図-1

回路図記号は、図-1の左の様になります。
名前に様に P (プレート:陽極)と K (カソード:陰極)で構成
されていますので、二極管と呼ばれます。
Hと書いてある部分は、ヒーターです。そして、細線で描かれ
た円は、チューブを示しています。チューブは、ガラスまたは
、金属で出来ています。そして、チューブの中は、真空です。
電子管は、その昔、真空管と呼ばれていました。
実際の構造につきまして、三極管のお話の中でご覧頂きま
す。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第15期工学第3章半導体・電子管・電子回路 (8)PLL

           第3章半導体・電子管・電子回路
                     (8)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。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第15期工学第3章半導体・電子管・電子回路 (7)おペアンアプその2

         第3章半導体・電子管・電子回路
           (7)オペ・アンプその2


今回は、反転増幅回路の増幅度を求める式を誘導してみます。
ここで誘導される式は、大変重要な式です。
前回の回路図と式を見ながら、ご自分でノートに書きながら
変化を確認して下さい

オペアンプを使用した増幅回路には、 反転増幅回路と非反転
増幅回路の2つがありますが、 試験には、反転増幅回路が出
題されますのでその増幅度の計算の仕方、 そして入力と出力
の位相関係をしっかり理解しておいて下さい。

1.反転増幅器の増幅度
それでは、(15)式と(16)式を書き換えます。

   (Vi - Vi-)/Ri = Ii          (19)
  (Vi- - Vout)/Rf = If         (20)

(17)式より(19)式と(20)式は等しい事になります。
(19)式の左辺と(20)式の左辺同士を”=”で結びます。その際 
(2) 式よりVout を Vo と書き換えます。

      (V i - Vi-)/Ri = (Vi- - Vout)/Rf
Vi/Ri = (Vi-/Ri) + (Vi-/Rf) ― (Vo/Rf) 
                           (21)


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第15期工学第3章半導体・電子管・電子回路 (7)オペアンプその1

     第3章半導体・電子管・電子回路
        (7)オペ・アンプその1

今回と次回の2回に分けてオペ・アンプのお話をいたしま
す。
今回の最後には、 半導体に関する演習問題とその解説
を行います。


オペ・アンプは、その名の通り、日本語で演算素子と言い
ます。皆さんは、信じられないかも知れませんが、ウン十
年前には、アナログの計算機が有りました。
一般的では、 在りませんでしたが 電気関係の高校や大
学には、有りました。 私も、一度、実験で使用した記憶が
有ります。
そんな昔から有った物ですが、現在は、IC化されています
のでまさに1つの部品として扱われていますので図-7の様
に1つの部品として回路記号で描かれています。
現在は、オペ・アンプを使う事により、今まで、複数の部品
を組み合わせて作っていた増幅回路や 発振器回路等 が
簡単に作れる様になりました。
 
入力は、2つ有り、”-”と書かれた方から入力しますと、出
力は、入力に対して180度位相がずれます。
”+”と書いてある方から入力しますと入力と出力の位相差
は、有りません。
オペ・アンプは、差動増幅器と言いまして、 
2 つの入力の
を増幅
します。

オペ・アンプの重要な性質を以下にまとめます。

 (1)入力インピーダンス Z1 と Z2 が無限大です。
   (入力への電流の流れ込みが無いと言う事です。)
 (2)出力のインピーダンス Zo が”0”です。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第15期工学第3章半導体・電子管・電子回路 (6)増幅率〈度)

      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15期工学第3章半導体・電子管・電子回路 (5)Trの電流増幅率その2

      第3章半導体・電子管・電子回路
    (5)トランジスターの電流増幅率その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。


  
 ※平成26年4月1日以降の試験からトランジスターの記号から丸が無くなりま
  す。
          
 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。
 次に、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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      第3章半導体・電子管・電子回路
          (5)トランジスターの
            電流増幅率その1 

前回、トランジスターの原理をご説明いたしました。
トランジスターを使った増幅回路には、3つの種類があります。

   1.ベース接地回路
   2.エミッター接地回路
   3.コレクター接地回路

この3種類の回路の違いは、トランジスターのどの端子を接地
するかの違いによります。
”接地”とは、読んで字のごとく、地面に接すると言う事ですが、
地面へ接地するとは、どう言う意味があるのでしょうか?
電子回路に地面が関係するのでしょうか? と言う 2つの疑問
を感じられている事と思います。
2つ目の疑問から先にお答えします。
地面とは、 地球の事で地球は、英語で earth (アース) と言い
ます。 電気器具には、 安全の為にアースを付けると言う事を
聞いた事がありませんか?
このアースとは、earth の事です。
earth(地球⇒地面) は、電気の世界で基準になります。
次に1番目の疑問についてお答え致します。 
接地するのは、電子回路の基準となる部分です。
簡単に申しますと、電圧の基準点を接地します。


電源(電池を含む)の端子電圧は、両端間の電圧の差です。
電池を例にしますと、電池の平らな方を基準とすれば、出っ張
った方は、+1.5 [V] と言う事になります。
逆に出っ張った方を基準と考えれば、平らな方は、-1.5 [V]
となります。 


基準を物理的な意味合いを持たせる為に基準としたい方を接
地します。電源の-側を接地すれば、+の電源と言う事になり
ます。逆に+側を接地すれば、-の電源と言う事になります。


今回は、 ベースを基準とするベース接地回路のお話を致しま
す。



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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第15期工学第3章半導体・電子管・電子回路 (4)トランジスター

      第3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
の違いにより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



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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第15期工学第3章半導体・電子管・電子回路 (3)ダイオード

       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、 次回以降にお話をします、 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、赤の矢印の方向であったり、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。
 この様に、電流の流れる方向を制限する働きを整流といい
 ます。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第15期工学第3章半導体・電子管・電子回路 (2)半導体とは?

       第3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3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して働くかと言うお話を
次回以降に行います。

 
(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て移動
  る状態を言います。この電子を自由電子と言います。

  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。
  ここで、外力と言いましたものには、


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第15期工学第3章半導体・電子管・電子回路 (1)受動素子と能動素子

      第3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・プレイヤー等で使われいます。  ま
た、 大きなものでは、 放送局の放送設備や送信機等で使
われています。
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
管の場合、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、 電流の量により抵抗の両端電圧が決まる
    事を意味しています。
    また、


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第15期法規第2章無線局の運用 (6)緊急通信

       第2章無線局の運用
      (6)緊急通信(航空局等が
       緊急通信を受信した
          した時の措置 
         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頂くには、 少し、 次回の試験の予想
出題範囲に偏っていますので、 多少の補足を含めて 全
体像を描いてみます。
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
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、限りが有ります。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。
※宰領局・・・重要ですので、法規の用語解説のページで
         意味を確認しておいて下さい。
その為、その他の局は、現在の通信を 直ちに やめて
受 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15期法規第2章無線局の運用 (5)遭難通信その2

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

今回は、遭難通信の取扱にについてのお話を致します。
遭難通信 を受信した時の措置については、 電波法第66
条で規定されています。
同条は、海岸局海外地球局船舶局船舶地球局 
難通信を受信した時の措置について定めています。
一方、 航空関係での遭難通信 については、 無線局運用
規則第171条の3 から5で航空局航空地球局航空機局
について定めていますので、 それぞれについて ご紹介い
たします。

1.概要
 1-1. 航空局 航空地球局 ・ 航空機局 航空機地球 
   
岸局 海岸地球局 船舶局 船舶地球局 は 
   、遭難通信 を受信した時は、 他の一切の通信をや
   め、直ちに  応答し遭難船又は、遭難機を救助すの
   に 最もふさわしい 位置にある局に対して通報する
   等 救助の為の通信に最善を尽くさなければいけま
   せん

   遭難通信、通信の優先順位の中で優先順位が1
   番高い事を覚えておいて下さい。

 1-2.遭難信号又は、 総務省令で定める無線通信を
   受信した時は、 遭難通信を妨害する恐れのある 
   波発射を中止しなければいけません

2.航空局 の取るべき措置
 2-1.自局宛に送信された遭難通報を受信した時は、
   ちに 応答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15期法規第2章無線局の運用 (5)遭難通信その1

           第2章無線局の運用
          (5)遭難通信その1
         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「遭難通信」のお話をします。 「遭難通信」は、航空機
の通信に於いて最も重要な事柄です。
よって、一番出題数が多いのも「遭難通信」です。しっかり理解
していざと言う時に対処出来る様にして下さい。
また、今迄、法規の用語の確認を促すため、用語を赤紫にして
まいりましたが、今回からクロの斜体文字と致します。 


さて。今回は、比較的新しい問題で「遭難通信が行われる場合
」と言う問題があります。
この問題に絡めて遭難通信は、誰を相手先とすれば良いか等
のお話をします。
航空機 のパニック映画の 主人公にでもなったつもりで 読んで
頂くと頭に残るかもしれませんね。


それぞれの無線局には、無線局の種別毎に通信内容が決まっ
ています。
例えば、放送局でしたら、放送を目的とします。また、航空関連
の無線局でしたら、航空管制・運航管理等の為の通信です。
その目的は、無線局の免許状にも書いてあります。 その他は、
目的外通信として認められている以外の通信は、できません。
勝手に好きな内容を 通信していたら 収拾が付きません。 その
為、「目的外通信の禁止」が定められています。 遭難通信は、
目的外通信の例外事項ですので 通常ならばしては、 いけない
事なのですが、必要な時には、しなければならない事ですので、
れを行った時には、その後の措置迄、定められています。

1.遭難通信が行われる場合
遭難通信とは、航空機が墜落や衝突、火災等の重大かつ急迫
の危機に陥った時自力で人命や財貨(財産的価値のある物)
を守れなくなった事態において
遭難信号(遭難信号とは、「遭難
」または、「メーデー」と言う言葉です。) を 
前置(前置き)して
います


2.遭難通信の特例

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第15期法規第2章無線局の運用 (4)航空移動業務の一般通信方法その3

        第2章無線局の運用
       (4)航空移動業務の一般
         通信方法その2 
             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、航空移動業務の一般通信方法その3として"
連絡設定が出来ない場合の措置” 他のお話を致しま
す。 

1.連絡設定が出来ない場合の措置
  連絡設定が出来ないとは、電話を掛けたけれど、
  相手が電話に出ない状態と同じです。
 (1)航空無線電話通信網 に属する責任航空局 
    場合 
  ア.航空機局を第1周波数でで呼出ても応答が無
   い場合、第2周波数で呼出ます。
  イ.第2周波数で呼出しても応答が無い場合、 該
   当(通常、当該と言います。)の航空機局 と通
      信可能な範囲の航空局又は、 航空機局 に対し
      て通信の仲介に入ってもらいます。
    通信の仲介を求められた航空局又は、 航空機 
      は、当該航空機局呼出又は、適当な措置
    らなければなりません。 

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