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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17期法規第5章無線設備 (2)航空用救命無線機の一般条件

           第5章無線設備
       (2)航空機用救命無線機の
           一般条件
       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、航空機用救命無線機についてのお話です。皆様が
一生涯に渡ってこれを必要としない事を願いますが、どの
様なものかを知っておきましょう。

航空機救命用無線機」とは、
航空機が遭難した時、その遭難場所を探知させる為の信号
を自動的に送信する無線機です。
A3Eの無線電話を備えた物や 人工衛星による中継で送信
点を探知させる為の信号を併せて送信する物を含みます。


航空機救命用無線機の一般条件 (無線設備規則第45条の
12の2)

1.航空機に固定されていて容易に取り外せない物以外は、
  小型軽量で1人で持ち運べなければなりません
2.水が入らない構造で、 海面に浮き、横転しても元に戻
  り救命浮機に係留できる等の海面で 使用できる物でな
  ければなりません。
3.海面に有る場合、 筐体(きゅたい:電子機器の外観の
  事)は、視認し易い様に黄色又は、オレンジ色
4.電池で動作するもので、 電池の有効期限を明示してあ
    る事。

続きは、記事をお買い求めの上、お読み下さい。


   --- 受験塾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、皆様方の多くの方にとって、
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27年8月20日現在延べ342,600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
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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17期法規第5章無線設備 (1)電波の型式

                規第5章無線設備
           (1)電波の型式 
          斜体 文字は、法規の用語の
          解説のページを参照して下さい。 


 


今回から無線設備のお話を致します。
無線通信士の試験では、通信の仕方に関する法規定が中心にな
りますが、無線技術士の場合、技術操作が主な仕事になります
ので、今回お話をします無線設備が試験の中心になります。
この様に電波法の中心は、 通信の仕方について定めた ”無線局
の運用”と無線設備について定めた”無線設備”になります。
通信士の場合も、”無線設備”について、有る程度、法律の定め
を知らなければ、なりません。
勿論、通信をする上で必要最小限度です。
今回お話をします電波の型式とは、搬送波の変調方式伝えら
る信号の種類とチャンネル数(アナログか?かデジタルか?
はたまた、それらのチャンネル数)と具体的な信号の中身(音
声かTVかFAXか等)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、
覚え方では、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ては、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。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17期工学第5章SSB送受信機 (4)SSB受信機の構成

             第5章SSB送受信機
           (4)SSB受信機の構成


今回は、SSB送受信機の最後として SSB受信機の構成に
ついてお話をします。
ワザワザSSB受信機と銘打ってお話しますのは、AM受信
機FM受信機とは、違う独特の回路が有ったり、求められ
る性能が違うからです。
第4章でお話をしました AM(A3E)の受信機と何処が違
い何処が同じか整理しておいて下さい。


 

左上の空中線の後からお話をします。
なお、 今回のお話では、要点のお話だけですので、 シン
グル・スーパー・ヘテロダイン方式でお話をします。 な
お、A3Eの受信機と同じ所は、第4章のDSB送受信機で復
習しておいて下さい。

(1)高周波増幅器
  これは、A3E受信機の時と同じです。

(2)周波数混合器、第1局部発振器
  これもA3E受信機の時と同じでいきなり高周波増幅器
  で必要なだけ増幅してしまいますと、増幅回路の中で
  発振してしまいますので、発振しない程度の増幅をし
  て、更に増幅する為に中間周波数に変換する回路です
  。

(3)帯域フィルター

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17期工学第5章SSB送受信機 (3)平衡変調器

            第5章SSB送受信機
            (3)平衡変調器

SSBがどの様な電波型式であるかご理解頂けたと思います
が、それでは、振幅変調で出来る搬送波と上側波帯又は下
側波帯どちらかをどの様に取り除くのかと言うお話をしま
す。

SSBを作り出す方法には、幾つかありますが、一般的(誰
にも分かり易い)で良く試験に出題される平衡変調につい
てのお話をします。

図を見ながら信号の流れを追って下さい。

(1)音声信号の流れ

  音声信号は、回路図の左のトランスの左側(一次側)
  から入力される周波数:fs の単一周波数の正弦波と
  します。
  音声信号の赤の部分は”プラス”の時には、 回路図の
  赤の部分を流れます。
  次に音声信号が ”マイナス” の時には、 下の図の 緑
  で表した部分を流れます。





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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17期工学第5章SSB送受信機 (2

            第5章SSB送受信機
           (2)SSBの種類

SSBがどの様なものかイメージして頂いた所で 今回から少
し具体的なお話に入ります。
その前に少し、SSBの用途についてお話をします。
この後でも触れますが、 SSBは、DSBの送信出力の1/4 で
同じ距離迄電波が到達します。また、帯域幅が DSBの半分
である事から 帯域が狭く、遠距離通信が可能な短波帯で使
用されます。航空無線との関係でいいますと、VHF帯の、
DSBは、近距離の航空機局と航空機局または、 地上局(航
空局)との間の無線電話として使用されますが、SSBは、洋
上の航空機局どうし、 又は、航空機局と地上局との間で使
用されます。
また、ILS のローカライザーや VORで空間変調と言う形で
SSBの考え方が使われています。


SSBには、類似の変調方式が幾つかあります。 今回は、そ
れらをパワースペクトラムを見ながらお話をします。この
お話は、「法規」の電波型式の記号による表記とも関係し
ますので合わせて覚えておいて下さい。(電波法規は、無
線工学が有っての法規と言う部分が多いので工学が分かり
ませんと理解出来ない部分が出てきます。)



 
それでは、左上の図 (DSB:A3E) からご覧ください。
これは、振幅変調のパワースペクトラム(どの周波数にど
の位のエネルギーが有るか)を示しています。
この図は、pと言う単一周波数の信号で変調した場合です

例えば 1 [khz] の周波数とかです。
すると搬送波と搬送波から上下に1[Khz]離れた所の3箇所
にスペクトラムが現れます。
Fと言う周波数の高周波(搬送波)を pと言う周波数で変
調しますと、全エネルギーの半分が周波数:Fの搬送波に
なります。
そして、Fより pだけ低い周波数に全体の 1/4のエネルギ
ーが現れます。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17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?



「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。
前回お話をしましたDSBは、 中波帯のラジオ放送を聞
いた事のある方なら DSBと言うものを体感されていま
すし、未経験の方でも 千円程度で受信機を買う事も出
来ますので、体感する事が容易です。
また、 FMは、アナログTVの時代に皆様、 体感されて
いますが、 こちらは、電波状態が良いので無線である
事を感じさせません。しかし、こちらもFM放送を聞い
たことがある方なら、無線としてのFMを体感されてい
ると思います。
ところが、 SSBは、アマチュア無線の経験のある方や
プロの無線従事者の方以外は、 その存在すら知らない
と言うのが実情では、ないでしょうか。
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信号の成
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。
それでは、図-1の上の方の図からご覧下さい。


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。

図-1の下側のパワー・スペクトラムをご覧下さい。
これは、振幅変調(A3E):DSBのパワー・スペクトラ
ムです。
振幅変調は、第4章でお話をいたしましたが、

(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

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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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17期法規第4章業務書類 (2)業務日誌の記載事項

              第4章業務書類
         (2)業務日誌の記載事項他
        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、 航空機局航空機地球局 に備付けるべき業務書類のお
話を致しました。
ここで大切な事は、 航空局 及び航空地球局では、ない事です。
昔と違い、今は、無線局の種別により添え付けるべき業務書類
が違います。
次回の試験で重要と思われるのは、航空機に開設される前者の
局に備付けるべき業務書類です。
さて、今回は、これまた、重要な業務日誌の記載事項のお話と
無線局免許の掲示のお話をいたしますが、その前に前回お約束
いたしました、世界協定時刻のお話をいたします。

1.世界協定時刻
  時刻は、私達が生活する上で必要です。 その時刻の考え方に
 は、2つ有ると思います。
 1つ目は、私達の生活のリズムに合っている。
 これは、明るくなったら起き、暗くなったら寝ると言う事で
   すが、これは、私達の本来の生活のリズムとは、合っていま
 すが、季節により昼間と夜の時間が違いますので時刻も季節
 により変わります。農業従事者だけでしたら、理想的かも知
 れませんが、世の中には、色々の仕事があります。 例えば、
   航空機の運行等は、同じ、時刻でも、季節によって違う様で
   は、北半球と南半球の人とでは、同じ時刻でも時間の違いが
   出てきてしまいます。 


 時間とは、時刻と時刻の間の長さです。
 そして、時刻は、正に、その一瞬一瞬を指します。
 2つ目は、何時(いつ)でも変わらない時間です。

~中略~

2.無線業務日誌の記載事項
 無線業務日誌とは、無線局の業務の状況を記録するものです
   ので原則として、毎日記載しなければなりません
 また、記載事項も定められています
 書式は、定められていませんが、何を記載しなければならな
   いかは、定められていますので覚えておく必要があります。



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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17期法規第4章業務書類 (1)備えるべき業務書類

                 第4章業務書類
            (1)航空機局及び航空機
             地球局が備えるべき業務書類 
             斜体文字は、法規の用語解説
             のページをお読み下さい。 


今回から、業務書類のお話をします。
業務書類とは、何の事でしょうか?又、何の為に必要なのでしょ
うか? そのへんの事からお話を致します。
 
その前に、業務書類が航空無線通信士の試験でどの様に扱われて
いるか、お話をしておきます。 


今回お話を致します、備付けるべき業務書類と次回お話を致しま
す。業務日誌の記載事項は、ほぼ、毎回の試験に出題されます。
どちらか、一方だけの時もありますが、両方の問題が出題される
事の方が多い様です。
また、業務日誌では、航空機に開設された局と地上に開設された
局の場合、違いますので、その違いを理解しておく事が必要です


備えておくべき業務書類は、かつて、無線局の種別によらず(備
える事が合理的でない局を除く)数種類備えなければ、なりませ
んでしたが、何度かの法律改正で、今は、無線局の種別に備える
べき書類が違います

また、共通して殆どの書類の備え付けが 不要となりましたので、
独自に調べて勉強される方古い参考書をお使いの方は、注意が
です。
参考書をお買いになる方は、最新のものをお買い求め下さい。

それでは、航空機局 及び航空機地球局に備付けるべき業務書類の
お話を致します。

無線局が運用を開始する為には、 総務大臣または、総合通信局長
が行う検査を受なければ、なりません。
そして、検査に受かると無線局の免許が与えられます。
しかし、 総務大臣または、総合通信局長は、免許を与えてそれで
仕事が終了した訳では、ありません。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17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
      分に高い周波数です。
  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の高周波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。
   


    振幅変調された信号が左側から検波器に入力されます。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17期工学第4章DSB送受信機 (3DSB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
話を致します。


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
信をする時に先のイメージを 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。 勿論、  スマ
フォや携帯電話の受信部もこの方式です。


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
 
    λ = 3 x 10^8 ÷ 1 x 10^8
                  = 3 [m]

になります。次に、携帯電話の波長;λを計算してみま
す。
計算しやすい様に携帯電話の周波数を 1[GHz] ( 1 x 10
^9 )としますと

    λ = 3 x 10^8 ÷ 1 x 10^9
      = 0.3 [m]

となります。
周波数が違うと アンテナの長さが違う事がお分かり頂け
たと思います。
こらからのお話は、 この誘起した電圧を増幅するところ
からです。


 


 


  

(注:図面番号が前回から飛んでいますがその間の図面は、ありません。)


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17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いきなり電力増幅器で必要な
  電力までに増幅できませんので、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
      為には、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
  終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17期工学第4章DSB送受信機 (2)DSB送信機の構成その1

         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 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


  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色々
  の周波数を作るシンセサイザー(PLL)が用いられます。
  安定した周波数を得る条件として、発振周波数を低く
  する言う事が挙げられます。
  
(2)緩衝増幅器


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17期工学第4章DSB送受信機 (1)AM変調とは?

           第4章DSB送受信機
           (1)DSB(AM)とは?


今回からDSB送受信機のお話を致します。
第1回目は、DSBとは、何かと言うお話です。
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、磁界の強さと向きも時間と共に変
化します。磁界が変化しますと
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
同じく変化します。 
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。

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?


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)
}とも呼ばれます。下の図をご覧下さい。
良く、AM変調とも言われますので 両方覚えておいて下さ
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。
  それでは、下の図をご覧下さい。




ピンクの線は、音声信号です。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17期法規第3章監督と罰則 (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。 

今回は、「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
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。

(5)罰則とは?
電波法や関連法令に違反すると罪になるのでしょうか?
皆様が、航空無線通信士の資格を取り、晴れて航空局 なり航空
機局の無線機を操作する様になりますと、総務大臣は、 貴方に
対し電波法及び関係法令を守らせる必要が有ります。
勿論、 無線従事者の免許や無線局の免許が無くても、電波法及
び関係法令に違反しますと処分の対象になります。
これは、 車の免許が無い人が運転して、無免許で捕まるのと同
じ事です。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17期工学第3章半導体・電子菅・電子回路 番外編”電子菅”

       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
又は、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は、三極管のお話の中でご覧頂きま
す。
それでは、次に二極管の動作についてお話を致します。

               図-2

ヒーターでK:カソードを熱しますと、 金属で出来た カソー
ドから赤の丸で示す電子が出てきます。
次にK:カソードとP:プレートの間に 交流電源と負荷抵抗:
RLを直列に繋ぎます。
プレートの電圧が”+”の時は、 カソードから出てきた 電子を
引き寄せます。 電子は、矢印で示しました様にプレートへ到
着します。
電子の移動方向と電流は、逆方向ですので、電流は、プレー
トからカソードへ流れた事になります。
次にプレートの電圧が”-”の時は、カソードからの電子は、”
-” の電気を持っていますので、 反発して、 プレートへ到着
出来ません。 と言う事は、プレートとカソードの間に電流が
流れない事になります。


これは、ダイオードのアノードと カソードの間に交流の電圧
を掛けた時と同じです。 
抵抗:RLに電流が流れますと、両端に電圧が発生します。
その時の様子は、以下の図の様になります。 
 
               図-3

下側の図からもお分かりの通り、 二極管は、 電流を一方向
へだけ流す物ですので、整流や検波に使用されていました。

[三極管]
回路図は、図-1の右の様になります。二極管と比べますと、
カソードとプレートの間に点線があります。 図では、 記号
を書き忘れてしまいましたが、 G (グリッド・格子)と言い
ます。
グリッドの働きを見てみましょう。 
 
              図-4

プレートとカソードの間には、電池と抵抗:RL(負荷抵抗)
が繋がれています。
そして注目は、カソードとグリッドの間です。
そこには、電池と信号源:Vi が直列に繋がれています。
Vi は、微弱で電池と直列に繋がれていますので、カソード
とグリッドの間の電圧が極わずか変化する事になります。
カソードを温めて出てきた電子の動きは、二極管と同じで
す。
プレートには、”+”の電圧が常に掛かっていますので、プ
レートからカソードへ電流が流れます。
問題は、グリッドの電圧です。グリッドの電圧は、”-”で
す。
カソードからの電子は、 反発しますがグリッドの構造は、
格子状になっていますので、電子の多くは、プレートへ到
着する事が出来ます。
但し、プレートへ到着できる電子の数は、グリッドの電圧
で決まります。
先ほど、カソードとグリッドの間には、電池とVi が直列に
繋がれれいると言いましたが、カソードとプレート管を移
動する 電子の数は、Vi で変化すると言う事になります。
電子の数が変化すると言う事は、プレートからカソードへ
流れる電流量が変化すると言う事です。
結果として、RLに流れる電流が変わりますので、RLの両端
電圧が変わります。
Vi の違いによりプレートからカソードへ流れる電流が大き
く変わりますので、RL の両端電圧が大きく変わります。
つまり、Vi の小さな変化は、 RL の両端で大きな変化とな
ります。
つまり、増幅されたと言う事になります。 
その様子を図-5に示します。


               図-5

Egは、グリッドの電圧を示します。Eg は、カソードに対し
”-”の電圧です。Vi は、Eg を基準に変化します。
図-5の下側は、RL の両端電圧です。
最後に電子管の実際の構造をお見せ致します。

 
               図-6

真ん中にヒーターがあり、 その周りに円筒形のカソードが
あります。
カソードに対しててグリッド、プレートが同心円状に配置
されています。
プレートは、カソードと同じく円筒形ですが、グリットは
、細い導線をらせん状にした物です。
ヒーター、カソード、グリッド、プレートは、チューブで
覆われ、 中は真空になっています。
三極管は、増幅に使用されますが、その他、グリッドの数
を増やした四極管、五極管、七極管などがあります。
また、マイクロ波に使われるマグネトロンやクライストロ
ン 、進行波管は、特殊な電子管です。 
アナログTVに使用されていました ブラウン管も 電子管の
仲間です。

今回は、番外編と致しまして、 電子管のお話を簡単い致し
ました。 




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テーマ:航空無線通信士受験クラブ - ジャンル:学校・教育

TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17期工学第3章半導体・電子菅・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。

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。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17期工学第3章半導体・電子菅・電子回路 (7)負帰還増幅回路

        第3章半導体・電子菅・電子回路
         (7)負帰還増幅回路 

今回は、増幅回路の種類の1つである負帰還増幅回路のお話を致
します。
増幅回路には、通常の入力に比例して出力を拡大する回路の他に
今回お話をします”負帰還増幅回路”と”正帰還増幅回路”がありま
す。

 1.負帰還増幅回路
  帰増幅還回路とは、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。

  正帰還増幅回路とは、逆に出力の一部を入力に 同位相で戻す
  事により出力を より大きくする 増幅回
があります。
  こちらは、発振回路に使われます。 この場合、小さな出力が
  一瞬にして大きくする事が出来ます。
  出力は、入力を1回増幅する毎に大きくなります。
  複数回増幅を繰り返つ事で どんなに小さな入力でも一瞬にし
      て最大出力になります。
  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 ハウングが起きる事があります。



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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17期工学第3章半導体・電子菅・電子回路 (6)増幅率(度)

      第2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。信号源には、内部抵抗
がありRin とします。増幅回路の2つの赤い玉の間の電圧は
、Vinです。そして、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


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17期工学第3章半導体・電子菅・電子回路 (5)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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TOITAの「航空無線通信士受験塾」第17期工学第3章半導体・電子菅・電子回路 (5)電流増幅率その1

      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。
ベース電流:Ib が流れるとコレクター電流:Ic が流れると
言うのがトランジスターの基本です。
Ib の変化に対して Ic がどれだけ変化するかを論じるのが電
流増幅率です。
今回は、ベース接地の電流増幅率とベース接地回路の特徴に
ついてお話を致します。

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、 小
さな出っ張りがある方は、+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。 


基準に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。



「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でしっかり理解して
おきましょう。



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         第2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、それぞれの構造を表しています。
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。Ece を仮に 3 [V]。 Ebe を 1.5 [V] とします。
 ここで、コレクターとベースについて直目してみます。
 コレクターを0 [V]としまと、Ece と Ebe の向きからベー
 スは


 Ece + Ebe = 3 + (-1.5) = 1.5 [V]

 となります。
 これは、前回お話をしました逆バイアスの状態すのでベー
 スとコレクター間に電流がながれません
 
 それでは、この後の話が進みませんね。
 次に、エミッターとベースの関係について見てみます。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17期工学第3章半導体・電子菅・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、半導体素子としては、 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。

 
 一番上のグラフは、交流〈皆様のご家庭のコンセントに
   来ている電気の電圧をグラフにしたものです。
 横軸が時間で縦軸が電圧です。
 時間と共に電圧と極性が変わっています。横軸より上が
   ”+”で下が”-”です。
 その下の回路図では、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
 であったり時間と共にに変わります。
 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、回路図の上のグラフの様
 な電圧の変化となります。
 
 これは、ダイオードが赤の矢印の方向にしか電流を通さな
 い為です。
 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
   向にだけ通す目的に使用します。
 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。
 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。

 ダイオードがなければ、航空無線も成り立ちません。
 その他、電圧を下げる時に電流を減らさずに電圧を下げる
 目的でもダイオードが使われます。
 通常、一定の電源電圧から希望の電圧を作る時に抵抗を使
 います。 例えば、1.5Vの電池に 同じ値の抵抗を2個直列
 に繋ぎますと、 1つの抵抗の両端電圧は、電池の半分の電
 圧になります。しかし、抵抗は、電流を通しにくくします
   ので電流も減ってしまいます。
 ダイオードを使いますと、電流を減らさずに電圧を下げる
   事ができます。その理由については、機会があれば、お話
   を致します。

 
(2)ダイオードの原理
 それでは、 前回お話をしましたn形半導体と p形半導体を
   接合して作られたダイオードの原理をお話いたします。

 上の2番目の図の様にダイオードに交流電源をつないだ場
 合、上の図で、 ダイオードの左側が”+”になる時と右側が
   ”+”に なる時があります。
 交流電源に換えてダイオードに電池の向きを変えて繋いで
 考えてみましょう。


  ア.逆バイアス



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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17期工学第3章半導体・電子菅・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事としま
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
  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する状
  
を言います。この電子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
と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、「熱」、「光」、
  「電圧」等があります。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17期工学第3章半導体・電子菅・電子回路 (1)能動素子と受動素子

      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、

         I = (1/R)・V

    とすれば、 電圧に (1/R) と言う 定数を掛けて電流
    が求まる事を意味します。
 
    この様に定数的な役目をする部品が 受動部品(素
    子)です。
    ここからは、一般的な言い方で受動素子と言う事と
    します。
    受動素子は、回路で電流の通り道となりそれ自体
    に
外部からの電源は、いりません
    受動素子は、 ”受動” と言う言葉の通り、 他からの
    働き掛けにより動作が決まります。

     1-2.能動部品(素子)
    能動素子には、トランジスター、FET、電子管等が含
    まれます。
    これらの素子は、 外部からの 電源を繋ぐ事により
    、は じめて回路に影響を与えます



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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第17期法規第2章無線局の運用 (12)緊急通信

              第2章無線局の運用
          (12)緊急通信(航空局等)が
               緊急通信を受信
                 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て頂くには、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、限りが有ります。その為、同じ周波数を多く
の局が使用します。十分に距離が離れていない限り、ど
こかの局が使用すれば、他の局は、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、 直ちに 現在の通信をやめて
受 
しなければなりません。



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