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2021年5月13日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第28期無線工学第4章DSB送受信機 (3)スーパー・ヘテロダインその2
 
                第4章DSB送受信機
             (3)スーパー・ヘテロダイン
                 受信機の構成その2

今回は、前回の続きで、第 1周波数混合器からのお話で
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
   。 )


(3)第一周波数混合器 (1st  Frequency Mixer )
    第一周波数混合器では、fo 〜 f1 (”〜”は、高い方か
      ら低い方を引くと言う意味です。)が作られます。
      foを変えても、高周波増幅回路の同調回路と局部発
      振器の発振回路が連動していますので、fo〜f1の関
    係は、一定です。
      つまり、高周波増幅器の同調回路の共振周波数 (受
      信周波数)を変えると 局部発振器の周波数も連動し
      て受信周波数から中間周波数の差だけ離れた周波
      数を発振するのです。
     さて、小学校か中学校の時に 振動数の近い2つの音
      叉を同時に鳴らすとウナリが聞こえたという経験があ
    りませんか?ウナリの周波数は 2つの音叉の振動数
      の差です。
      f0〜f1は、それと同じ事です。
    ウナリが中間周波数 IF1と言う事になります

(4)中間周波数増幅器(Intermediate Frequency
      Amplifier)
    最初の中間周波数増幅器の入口では、IF1 と言う中
      心周波数の高周波とその上下数[kHz]の周波数だけ
      が(TVの場合は 6[MHz]と言う様にそれぞれの変調
   方式の帯域幅だけ。)通過します。
    中間周波数増幅器では、 IF1 を中心とした高周波だ
   けを増幅します。
   復習になりますが RF 増幅回路で共振周波数を変え
     ますと第一局部発振器の周波数も変わりこれらの差
      { 受信周波数 (RF増幅回路の共振周波数) と第一局
      部発振器の周波数との差}は 常に、IF1  になる様に
      作られています。
     中間周波数増幅器の目的は、受信希望周波数を
      い周波数変換する事で増幅しやすくして増幅度を
     上げる事にあります。

続きは、記事をお買い求めの上、お読み下さい。



[受験クラブより]

貴方の受験される航空無線通信士は、自己投資に値し
ない資格なのでしょうか?
新コロナ・ウィルスで中々外へも出掛けられい今だから
こそ、受験勉強をしてみるのも良いのでは、ないでしょ
うか?


合格を手にするかどうかは、貴方次第なのです。


「時は、金なり」と言いますが、50円を有効に使えていま
すか?

本文には、見本部分の数倍の重要な記事が書いてあり
ます。
特に2月期の試験は、航空大学校の入学や就職にと大
変重要
な試験になります。
独学が難しい事は、特集記事でお話した通りです。
試験迄は、思った程、時間がありません。
時間を無駄にして後悔されない様、是非、本文をお読み
下さい。

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2021年5月11日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第28期無線工学第4章DSB送受信機 (3)スーパー・ヘテロダインその1
 
                 第4章DSB送受信機
              (3)スーパー・ヘテロダイン
                受信機の構成その1

前回迄に どの様にして 音声や音響を電波に乗せて送る
かと言うお話しを致しました。
それでは  どの様にして送られた来た電波から音声や音
響を取り出すのかと言う事を考えています。

今回から 3回に分けて  受信機の代表的な方式でありま
す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。
第4章のタイトルが DSB送受信機となっているのに今回
から スーパー・ヘテロダイン受信機 となっていますので
DSB受信機の話では ないのかと思っていらっしゃる方も
おいでの事と思います。
スーパー・ヘテロダイン方式は、FM 受信機にも、SSB受
信機にも、はたまた、TV 受像機にも、スマフォにもと言
う様に 大半の受信機に使われている 受信機の主要部
分の方式(構成)です。

さて、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。

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の 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 受信方式は、この方式が主流です。

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、すでに終了しました
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、地デジより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
に近い周波数の電波が到来しますと  空中線に電圧が誘
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、約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
けた事と思います。
ここからのお話は この誘起した電圧を増幅するところ
からです。


続きは、記事をお買い求めの上、お読み下さい。



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2021年5月10日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第28期無線工学第4章 (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
を致します。
  
※発信器は、発振器の間違いです。

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 必要な電力まで
   いきなり増幅できませんので、 予め有る程度増幅する
    為の回路です。
 (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50[mW]
   (1[mW]の1000分の1[W]) 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  得られな
     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。
   この回路の後は アンテナと言う事で送信機として終わ
   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 所要な電力に増幅する役目があ
    ります。
   航空無線においての送信出力は、VHF 帯でのグランド
  ・コントロールの 10 [W]〜HF 帯における 洋上管制の
   2[KW] 迄の範囲です。
   放送局などでは 数十[KW] 〜数百 [KW] まで増幅しま
    す。
   又、電力増幅器では 変調増幅器からの音声信号で
    幅変調を行います
  
  [電力増幅器で変調出来る仕組み]
    音声信号は 音声増幅器、続いて変調増幅器で増幅さ
    れます。

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2021年5月9日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第28期無線工学第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


前回、DSBとは、どの様なものかと言うお話しをします。
それでは、皆様の声は、どの様な仕組みで相手局に届
くのかと言うお話しをします。まづは、送りて側の送信機
のお話しから始めます。
DSB送信機の構成については、 今回と 次回の2回に分
けてお話しを致します。
構成その1では 水晶発振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。
 発振周波数は、安定した周波数を得やすくする為、発
 振周波数を低くしています。
  
(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
  が強い回路と言えます。
 ここでは、水晶発振器と周波数逓倍器の間に入れて
  周波数逓倍器からの影響を発振回路に与えない為の
  バッファーとなっています。

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2021年5月8日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第28期無線工学第4章DSB送受信機 (1)DSB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。
次回の試験では、DSBに関する出題は 受信機だけだと
思われますが皆様が航空無線通信士になって一番使用
する電波型式 (変調方式)ですのでDSBとは、何かと言う
基本的な事からお話しを致します。
また、 DSB は、 次の章以降にお話しをします SSBや
FM の基礎的な事柄が含まれていますので、 第4章は、
予備的な勉強と位置づけて下さい。
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
共に変化しますので同じく向きと強さが変化します。 
電界が変化しますと 磁界の変化を生みます
( 電界とは、 電気の力がおよぶ範囲で、静電気の力が
およぶ範囲と考えて頂ければ、結構です。)
この繰り返し電波です。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。

注    電界の変化から磁界が生じる仕組みを詳しく知り
     たい方は、メールで質問して下さい。(質問時は会
     員番号を必ずお書き下さい。)

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、その変化から 元の音声
や音楽の信号を再生して聞く事が出来ます。

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?

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。
振幅変調は良くAM変調とも言われますので両方覚えて
おいて下さい。 又、電波法で言う  電波型式としては、
A3Eと表記されます。こちらも 試験に出題される事が
ありますので 覚えておいて下さい。 無線従事者として
常識でもあります。

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。
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。
人の声は、色々の周波数を含んでいますが 3[KHz]位迄
の周波数成分を送れば  誰の声か分かります。ここでの
ピンクの線は、1 [KHz] の周波数だと思って下さい。
音として聞きますと「キーン」と言う感じの  高い音です。

その次の緑の線は、高周波を表しています 。 航空無線
の場合ですと100 [MHz] (1秒間に1 x 10^8の振動数)を
超える周波数です。

その下の図は  ピンクの線と緑の線を掛け合わせたもの
で緑の線の振幅が  ピンクの線の大きさで変化しています。

(一番下の図でピンクの線は、実際には、 有りませんが
高周波の振幅の変化から ピンクの線が 見える様な気が
します。 ここでのピンクの線を包絡線 [envelope] と
言います。)
掛け合わせたと言いましたが送信機の中では 、 正に高
周波と音声信号の掛け算を行っています。


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