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2018年11月15日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第23期無線工学第7章通信方式そのた (4)デジタル符号の名称
 
                第7章通信方式その他
                 (4)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
を致します。

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

その前にデジタルとアナログの違い及びデジタルとデジタ
ル符号の違いについてお話しておきます。

(1)”アナログ”デジタル”の違い
   アナログとは、”連続量”の事です。
   例えば、 長さを考えてみます。 東京駅のホームの
   北の端から神田駅のホームの南の端迄を google
   earth で測ってみましたら 870 [m]でした。東京
   駅から神田駅に向かって 1 [m] の所もあれば、
   1.01 [m] の所もありますし、 1.0100075 [m]
   の所もありますと言う様に、0 [m] 〜 870  [m]
   と言う距離の間には、0 〜 870 の間のどの様な数
         字も存在します。
   これが、連続量と言う事です。
   一方、デジタルとは、”離散量”の事です。
   ”0”、”1”、”2”、”3”・・・・・・・・・・ 無限大
   迄数字が存在しますが、アナログの様に、”1” と”
   2”の間に”1.0027”等と言う数字は、存在しません
         。
   つまり、デジタルには、連続性が無いのです。

   自然界では  全てがアナログ量です。色も無限にあ
   りますし  音楽でも1曲の中で 最初から最後迄音の
     大きさが同じとか飛び飛びの大きさと言う事は  あ
        りません。(音程は、離散的です。)
 
   デジタルは、電子機器の中でのみ存在します。
   本来、アナログの方が優れているのですが  電子機
   器や通信機器の中では  デジタル量の方が扱い易い
   のでデジタルがモテはやされているだけなのです。
   最近、レコードが見直され  新曲がレコードで発売
   されているのもアナログの優位性の為です。
   デジタル録音された音楽は、 周波数や大きさ及び、
   音同士の大きさの違いに制限があります。

   アナログ録音の場合は、制限が小さい為、高級な再
   生装置を使う程、豊かな音が再現されます。
   一方、デジタル録音されたものは、高級な再生装置
   でなくも、そこそこ良い音が再生されます。

(2)デジタル量とデジタル符号の違い
   デジタル量は、”1”と”0”の組み合わせで表現されま
   す。
   以下にアナログの数字とデジタルでの表現を並べて
   みます。

   アナログ     デジタル
     0         0
     1         1
     2         10
     3         11
      
   デジタルの文字の下に書きました、”0”と”1”の数字
   の組み合わせがデジタル量です。
   このデジタル量を電子機器や通信機器の中でどの様
   に表現するかデジタル符号です。


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2018年11月13日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第23期無線工学第7章通信方式その他 (3)全世界測地システム!(GPS)
 
                       第7章通信方式その他
            (3)全世界測地システム(GPS)

今回から通信方式その他のお話をします。
今回は、皆様が携帯電話や車。あるいは、最近犯罪に使
用されていますGPSのお話です。

私事ですが、商社勤めをしておりまた頃、日本には、GPS
がまだ、有りませんでした。
そんな頃、その商社で、地震研究用にGPSを扱う事となり
ました。
その商社は、GPSに限らず日本に無い科学用電子機器の
輸入をしていましたので、GPS以外にも沢山面白い電子機
器を扱っておりました。
当時、私は、直接GPSの担当でなかった事と多忙であった
事もあり第1級陸上無線技術士の資格を取る迄その仕組
みを知る事もありませんでした。
最近では、GPSがあまりにも身近すぎて、衛星を利用して
いる事さえ意識されていない様な気がします。
それでは、そんなGPSの仕組みをお話します。

[GPS(Grobal Positioning System )とは]
GPSは、アメリカの軍が打ち上げた衛星を使用する高精度
の位置測定システムです。
皆様が携帯や車で使用しているGPSは、アメリカ軍が打ち
上げた衛星を利用しています。

[GPSの概要]

上の図の真ん中の球体は、地球だと思って下さい。
その周りに6つの楕円が有りますが、これは、人工衛星の
軌道です。
60度づつの傾斜角で全部で6つの軌道があります。

それぞれの軌道には、4つづつの人工衛星が周回していま
す。

6つの軌道がありますので全部で 24個の人工衛星周回
ている訳です。

高度は、20,000 [Km] 。
各衛星は、地球を約11時間58分で1周します。

それぞれの衛星は、同じ周波数を使用して時刻信号と軌路
データを地上へ送ってきます。


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2018年11月12日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第23期無線工学第7章通信方式その他 (2)AMに比べてのFMの特徴
 
             第7章通信方式その他
          (2)AMに比べてのFMの特徴

今回お話をしますAM (DSB:A3E)に比べてのFM(F3E)の
特徴は、平成23年8月期からの新設問題です。
残念ながら参考書には、記載されていない事項です。
この問題は、平成23年、平成27年、平成28年の各8月期
に出題されています。
その問題は  年を追うごとに範囲が広くなり難しくなって
います。過去に3回出題された問題は、全て別物です。
無線従事者試験の最高峰である 第 1 級陸上無線技術
士の試験では、同じ問題は、2度と出ないのが当たり前
ですが、航空無線通信士の試験の難易度は  中程度で
すので、同じ問題が出題されるのが普通でした。 今後、
どの様に変化していくか分かりませんが、 理解していれ
ば、 どの様な変化にも対応出来ます。
それでは、 FMの特徴について、過去に出題されました
内容を全てお話し致します。

1.音質が良い(忠実度が良い)
 搬送波の周波数:F と音声信号:Vp が比例しますので
 歪みが少なく、 また、 音声信号の帯域周波数を広くし
   て有りますので、音質が良いと言う特徴があります。
 中波帯のラジオ放送(AM)とVHF帯のFM放送を比較して
   みます。
   AM放送
 音声信号の最高周波数:fp ・・・・7.5 [KHz]
   FM放送
 音声信号の最高周波数:fp ・・・・ 15 [KHz]
   AMとFMの信号対雑音比
  FM放送の変調指数:mf = 5 ですので、
  連続雑音でAMの1/15 
  衝撃性雑音でAMの1/10

2.占有帯域幅:B広い
 
こちらも、AM放送とFM放送で比較してます。 
 音声信号の最高周波数をfp としますと
   AM放送
  B = 2・fp = 15 [KHz]
   FM放送

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2018年11月11日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第23期無線工学第7章通信方式その他 (1)DSBに比べてのSSBの特徴その2
 
             第7章通信方式その他
               (1)DSBに比べての
               SSB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
特徴についてのお話を致します。


          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、搬送波全体の1/2”。 各側波帯は、
それぞれ全体の1/4”づつとなります。以上、DSBの
パワースペクトラムです。

それでは、次にSSBを見てみます。

          図-2

SSB (LSB) と書いてある図と 図-1 の振幅変調と書い
てある図と比べて下さい。 (点線は、搬送波の位置を
示すもので実在しません。)
SSB (LSB) では、上側波帯と搬送波が無くなっていま
す。
SSB(J3E)には、もう1つあります。それが図-3です


         図-3

こちらの場合は、搬送波と下側波帯が無くなっていま
す。
(点線は、搬送波の位置を示すもので実在しません。)
DSBは、Doble Side Band と言いました。
SSBは、Single Side Band と言います。
Side Band がSingle なのです

DSBの場合、搬送波を音声信号で変調して電波として
飛ばせばこの電波を受けた局は、音声信号を聴く事が
出来るのですが、SSB の周波数は、 LSB のを例にし
ますとFc −f1 〜 Fc− f2 迄の周波数の高周波電流を
アンテナから電波として飛ばしたものですので、この
電波を受信した局は、ある工夫をしてやりませんと、
DSB の時と同じ様に音声信号を聴く事が出来ません。

それでは、SSB をDSB の受信機で受信するとどうな
るかと言うお話をします。


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          第7章通信方式その他
           (1)DSBに比べての
            SSBの特徴その1 

今回から 2回に分けてDSBに比べての SSBの特徴につ
いてのお話を致します。SSB は、DSBの仲間である振
幅変調の一種です。 SSBについては、 第5章でお話を
したばかりですが、今回は、DSB との比較と言う事で
、まず、DSB についての知識の整理をしておきましょ
う。
更に、その前に電波とは、どの様なものか? 復習して
おきましょう。 </p>
<p>(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 磁気の力が及ぶ範
囲であるが出来ます。
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およぶ範囲、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。

更に、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。

この繰り返しが電波です。
電波の様子を絵にしたものが、下の図です。

緑が電界で、赤が磁界です。
どちらもSIN波状に大きさが変化しています。
そして、向きは、磁界の場合、左右に変化しています。
電界は、上下に変化しています。
電界が地面に垂直な場合(磁界の変化は、 地面に平行
)、この電波の形を”垂直偏波”と言います。
電界が地面に平行な場合(磁界の変化は、 地面に垂直
)、この電波の型を”水平偏波”と言います。
垂直偏波と水平偏波は、重要ですので これらの言葉を
覚えておいて下さい。
電波は、伝わる空間の性質 (媒質) が変わらなければ、
永遠に飛び続けます。
その証拠に光の飛ぶ速さにして何億光年先からでも 電
波や光が飛び続けています。

(2)電波を使ってどの様に通信するのか?
皆様が航空無線で主にに使用する電波の型式(変調方式
) は、DSB と SSB です。
受信機に 電波の強さを示すメータが付いていれば、メ
ータの振れを見て電波を受けた事が 分かりますが、電
波を受けただけでは、 受信機のスピーカーからは、何
の音も出てきません。
電波を音や音声等の信号で変化させてやらなければ、
通信には、使用できません。


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