# 1997/07/02 加筆修正 # 1996/05/22 渡辺りほえむによる加筆修正 # 1995/03/02 新美さんの指摘による修正 # 1993/10/07 出水さんらによる加筆修正 # 1993/05/02 original version by 林周志 # 注意: 以下において、当方で参照した「問題集」は、電気通信振興会による第１級陸 上特殊無線技師 国家試験予想問題解答集のことです。 また，このメモを使用することによって生じたいかなる不利益(不合格)も当方は 一切関知致しません． お願い: このメモを御覧になって受験され，合格された方は是非このメモの内容を 最新の試験問題に照らし合わせて，更新して送ってくださるか，または， 指摘して頂けると幸いです． 送付先: riho-m@sfc.wide.ad.jp ------------------------------------------------------------------------------- 第一級陸上特殊無線技士試験対策メモ == 法規 == 1.電波法の目的・用語の定義 ・電波法の目的 「電波の公平かつ能率的な利用を確保することによって、 　公共の福祉を増進すること」である。（法１条） ・電波とは、３００万メガヘルツ以下の周波数の電磁波をいう。 ( < ３ＴＨz) ・無線電信とは、電波を利用して、符号を送り、又は受けるための通信設備をいう ・無線電話とは、電波を利用して、音声その他の音響を送り、又は受けるための // ・無線設備の定義： 無線設備とは、無線電信、無線電話、その他電波を送り、又は受けるための 電気的設備をいう。 ・無線局の定義 無線設備および無線設備の操作を行う者の総体をいう。 ただし、受信のみを目的とするものは含まない。 ・無線従事者の定義 無線従事者とは、無線設備の操作又はその監督を行う者であって、 郵政大臣の免許を受けたものをいう。 ・主任無線従事者の定義 無線局の無線設備の操作の監督を行う者として選任された者であって、 郵政大臣に対して、免許人から選任の届け出がなされた者をいう。 ・複信方式の定義 相対する方向で送信が同時に行なわれる通信方式 ・送信装置の定義 無線通信の送信のための高周波エネルギーを発生する装置及び これに付加する装置 ・無給電中継装置 送信機、受信機その他の電源を必要とする機器を使用しないで電波の伝搬方向を 変える中継装置をいう。 ・無人方式の無線設備とは、自動的に動作する無線設備であって、 通常の状態においては技術操作を直接必要としないものをいう。 ・周波数の許容偏差 発射によって占有する周波数帯の中央の周波数の割当周波数からの 許容することができる最大の偏差、 又は発射の特性周波数の基準周波数からの許容することができる最大の偏差 をいい、百万分率又はヘルツで表す。 ・占有周波数帯幅 その上限の周波数をこえて輻射され、及びその下限の周波数未満において輻射 される平均電力がそれぞれに与えられた発射によって輻射される全平均電力の ０.５% に等しい上限及び下限の周波数帯幅をいう。 ただし、周波数分割多重方式の場合、ＴＶ伝送の場合等０.５% の比率が 占有周波数帯幅及び必要周波数帯幅の定義を実際に適用することが困難な 場合においては、異なる比率によることができる。 ・高圧電気とは、 高周波若しくは交流の電圧３００Ｖ又は直流の電圧７５０Ｖをこえる電気をいう ・地球局の定義 宇宙局と通信を行ない、又は受動衛星その他の宇宙にある物体を利用して 通信（宇宙局を除く）を行なうため、地表又は地球の大気圏の主要部分に 開設する無線局をいう。 ・小型地球局の代表：ＶＳＡＴ (Very Small Aperture Terminal) 他の一の地球局によって、その送信の制御が行なわれる（小規模）地球局 ・レーダーの定義 (Radio Detection And Ranging) [電波による探知及び測距] 決定しようとする位置から反射され、又は再発射される無線信号と基準信号との 比較を基礎とする無線測位の設備をいう。 2.無線局の免許 ・無線局の開設 無線局を開設しようとする者は、郵政大臣の免許を受けなければならない ・欠格事由（無線局の免許が与えられないもの） 日本の国籍を有しない人(原則)、外国政府又はその代表者、外国の法人又は団体 ・予備免許の "指定事項" 1) 工事落成の期限 2) 電波の型式及び周波数 3) 呼出符号（識別符号を含む）、呼出名称その他の郵政省令で定める識別信号 4) 空中線電力 5) 運用許容時間 ・予備免許の "指定事項" でないもの 無線設備の設置場所、無線局の種別 ・予備免許を受けた者は、 工事が落成したときは、その旨を郵政大臣に届け出て、 その無線設備、無線従事者の資格及びに員数、並びに時計及び書類について 検査を受けなければならない。 ・落成後の検査項目 無線設備 無線従事者の資格及び員数 時計及び書類 ・免許の有効期間 免許の日から起算して、５年を超えない範囲内で郵政省令で定める ・再免許の期間 免許の有効期間満了前、３箇月以上６箇月を越えない期間において行なう、 ただし免許の有効期間が１年以内の無線局は、１箇月前までに行なう。 ・免許状の記載事項 1) 免許の年月日、及び免許番号 2) 免許人の氏名、又は名称、及び住所 3) 無線局の種別 4) 無線局の目的 5) 通信の相手方、及び通信事項 6) 無線設備の設置場所 7) 免許の有効期間 8) 識別信号 9) 電波の型式、及び周波数 A) 空中線電力 B) 運用許容時間 ・免許状の記載事項でないもの 無線従事者の氏名、無線従事者の資格別員数、発振方式、空中線の型式 ・あらかじめ申請し、郵政大臣の許可を必要とする、項目の変更 通信の相手方 通信事項若しくは無線設備の設置場所の変更 無線設備の変更工事 ※変更後検査を受けて許可の内容に適合していると認められてから運用 工事設計の変更 ・届け出だけでよい工事設計の変更 予備免許を受けた者が、工事設計を変更しようとするとき、 郵政省令で定める軽微な事項の変更の場合、電波法の規定により、 変更したときは、遅滞なくその旨を郵政大臣に届け出る。 ・郵政大臣の許可を必要としないもの 主任無線従事者のあらたな選任 ・無免許で開設運用した場合の罰則 １年以下の懲役または、５０万円以下の罰金 ・予備免許を受けたものが指定を変更される場合 郵政大臣が、混信の除去その他特に必要があると認めるとき ・指定事項の変更 ... 混信の除去その他特に必要があると認めるとき、変更できる 識別信号、電波の型式、周波数、空中線電力、運用許容時間の指定の変更 ・変更検査 設置場所、無線設備の変更の工事をうけた者は、検査を受け、適合していると 認められないと、無線設備を運用できない。 ・免許状の記載事項及びその変更 免許状の記載事項に変更を生じたときは、その免許状を郵政大臣に提出し 訂正をうけなければならない。 ・免許人が無線局を廃止したときは、免許はその効力を失う ・免許人の住所変更 免許人は、住所を変更した場合は、免許状を郵政大臣に提出し、訂正を受ける。 ・無線局の廃止、免許が効力を失ったとき 一箇月以内に、免許状を返納する。遅滞なく、空中線を撤去する。 3.無線設備 ・電波の質 送信設備に使用する電波の、周波数の偏差及び幅、高調波の強度 等電波の質は 郵政省令で定めるものに適合するものでなければならない。 ・電波の質に該当しないもの 空中線電力の偏差、電波の型式、信号対雑音比 ・スプリアス発射の強度の許容値 ９６０MHzを超え、平均電力が１０W以下の送信設備 １００μW以下 平均電力が１０W 以上の送信設備 平均電力より５０db 低く、１００mW 以下 ３０MHzを超え ４７０MHz 以下の２５W以下の送信設備 ２５μW 以下、 平均電力が２５W以上の送信設備 ６０dB低くかつ１mW以下である値 ・周波数の安定に関する規定 （許容偏差内の維持） 送信装置は、できる限り電源電圧または負荷の変化によって 発信周波数に影響を与えないものでなければならない ・水晶発信回路に関する規定 （発信周波数の安定） 発信周波数が当該送信装置の水晶発信回路により又はこれと同一の条件の回路 によりあらかじめ試験を行って決定されるものとする ・空中線の型式及び構成の条件 1) 空中線の利得及び能率がなるべく大であること 2) 整合が十分であること 3) 満足な指向特性が得られること ・受信設備からの副次的な電波の発射 受信空中線と電気的常数の等しい疑似空中線回路を使用して測定した場合に、 その回路の電力が、４０００μμＷ以下でなければならない。 ・電波の表示方法 Ｐ０Ｎ ... パルス変調・無変調パルス列（無情報,レーダー）(D = データ伝送) Ｎ０Ｎ ... 無変調搬送波（速度測定用レーダー：レーダースピードメーター） Ｆ７Ｅ ... 周波数変調・ディジタル信号で２以上のチャネル (E = 電話) Ｆ８Ｅ ... 周波数変調・アナログ信号で２以上のチャネル (F = ＴＶ) Ｆ９Ｗ ... 周波数変調・デジタル信号＋アナログ信号の複合 (W = 組み合わせ) ・送信設備の空中線電力の許容偏差 ４７０MHzを超える周波数の電波を使用する固定局と多重無線設備のもの 上限５０% 下限５０% ４７０MHz以下の周波数を使用する固定局 上限２０% 下限５０% 超短波放送、テレビジョン放送又はテレビジョン多重放送を行なう放送局 上限１０% 下限２０% ・安全施設に関する規定 無線設備には、人体に危害を及ぼし又は物件に損害を与えることがないように 郵政省令で定める施設をしなければならない 1) 無線設備は、破損、発火、発煙等により人体に危害を及ぼし、 又は物件に損傷を与えることがあってはならない。 2) 高圧電気を使用するものは、外部より容易に触れることが出来ないように、 絶縁遮蔽体又は接地された金属遮蔽体の内に収容する。 ただし、取扱者ほ他出入りできないように設備した場所に装置する場合は除く 3) 無線設備の電源回路には、ヒューズ又は自動遮断器を装置する。 ただし、負荷電力１０W 以下のものに関してはこの限りでない。 4) 空中線、給電線、カウンターポイズ等の高圧電気を通ずるものは、 人が歩行する平面から、２.５メートル以上のものでなければならない。 ・小規模地球局の無線設備の技術的条件 1 送受信器の筐体は、容易に開けることができないこと 2 変調方式は、周波数変調又は位相変調であること 3 空中線の交差偏波識別度は ２７db 以上であること 4 送信空中線から輻射される ４０KHz 帯域幅当たりの電力は以下のとおり 2.5 度 ≦ θ (離角) ＜ 7 度 ３３ - ２５log10 θ db 以下 7 度 ≦ θ (離角) ＜ 9.2 度 １２ db 以下 9.2 度 ≦ θ (離角) ＜ 48 度 ３６ - ２５log10 θ db 以下 48 度 ≦ θ (離角) ≦ 180 度 (−) ６ db 以下 5 送信装置の発振回路に故障が生じた場合において自動的に電波の発射を停止 6 人工衛星局の中継により制御地球局が送信する制御信号を受信した場合に限り 送信を開始できる機能を有すること。 4.無線従事者 ・無線従事者の定義 無線従事者とは、無線設備の操作又はその監督を行う者であって、 郵政大臣の免許を受けたものをいう。 ・主任無線従事者の定義 無線局の無線設備の操作の監督を行う者として選任された者であって、 郵政大臣に対して、免許人から選任の届出がなされた者をいう。 解任のときは、届け出る。 ・無線従事者以外の者の無線設備の操作 主任無線従事者の監督を受け、無線局の無線設備の操作を行なうことができる。 ・主任無線従事者の職務 1 無線設備の操作を行なう者に対する訓練(実習)の計画を立案し、実施すること 2 無線設備の機器の点検若しくは保守を行ない、又はその監督を行なう 3 無線業務日誌その他の書類を作成し、又はその作成を監督すること 4 職務を遂行するために必要な事項に関し免許人に対して意見を述べる 5 その他無線局の無線設備の操作の監督に必要と認められる事項 ・主任無線従事者の職務でないもの ! 無線検査簿への記入 ・陸上主任講習が実施される。 選任の日から６箇月以内に講習を受けさせる 講習を受けた日から、３年以内に講習を受けさせる ・操作資格範囲 空中線電力５００Ｗ以下の多重無線設備で ３０MHz以上の周波数の電波を使用 ＋第二級陸上特殊の操作範囲 ・免許の取得 免許の申請は、合格の日から３箇月以内に行なう ・免許の与えない場合 無線従事者の免許を取り消され、取消しの日から２年を経過しない者 ・免許の訂正 氏名を変更した場合は、申請し、免許証の訂正を受ける。 ・届出期間 免許証を失ったとき １０日以内 取消処分を受けた日から １０日以内 再交付を受けた後失った免許を発見したとき １０日以内 5.無線局の運用 ・無線局の運用 免許状に記載された目的又は通信の相手方若しくは通信事項の範囲を超えて運用 してはならない 無線局は、多の無線局又は電波天文業務の用に供する受信設備で 郵政大臣が指定するものにその運用を阻害するような混信その他の妨害を 与えないように運用しなければならない ・目的外使用の禁止 ・目的外通信に該当しないもの 気象官署との通信 （気象の照会のための通信） ・免許状記載事項の厳守 無線局を運用する場合において、 次のものは、免許状に記載されたところによらなければならない。 1) 無線設備の設置場所、2) 識別信号、3) 電波の型式、4) 周波数 ただし、遭難通信については、この限りではない。 ・なるべく疑似空中線回路を使用しなければならない場合 無線設備機器の試験又は調節を行なうために運用するとき 実験無線局を運用するとき ・無線通信の原則 必要のない無線通信は、これを行ってはならない。 無線通信に使用する用語は、できる限り簡潔でなければならない。 自局の識別信号を付して、その出所を明らかにしなければならない。 正確に行うものとし通信上の誤りを知った時は、直ちに訂正しなければならない ・秘密の保護 何人も、法律に別段の定めがある場合を除く他、 特定の相手方に対して行われる無線通信を傍受して その存在若しくは内容を漏らし、又はこれをこれを窃用してはならない。 ・無線電話通信における通報の送信 語辞を区切り、かつ、明瞭に発音して行なわなければならない ・無線電話通信に対する準用 特に規定のあるものを除くほか、無線局運用規則の無線電信通信の方法に関する 規定を準用する。 ・無線局の運用の限界 免許人の業務又は業務の遂行上必要な事項についてその免許人以外の者が行う 無線局の運用であって、郵政大臣が告示するものの場合は、当該免許人がする 無線局の運用とする。 ・呼出し方法（呼出事項） 1) 相手局の呼出名称 ３回以下 (必須：省略不可) 2) こちらは（ＤＥ） １回 (確実に連絡の設定ができるとき省略可) 3) 自局の呼出名称 ３回以下 (確実に連絡の設定ができるとき省略可) 省略時は、少なくとも一回以上自局呼出名称を送信 ・応答方法（応答事項） 1) 相手局の呼出名称 ３回以下 (確実に連絡の設定ができるとき省略可) 2) こちらは（ＤＥ） １回 (必須：省略不可) 3) 自局の呼出名称 １回 (必須：省略不可) ・試験電波 調整のための電波の発射を必要とするときは、 他の無線局の通信に混信を与えないことを確かめる。 調整中は、他の無線局から停止の要求がないかどうかを確かめる ・陸上移動局にあっては、 その無線設備の常置場所に免許状を備え付け、かつ、郵政大臣が別に告示する ところにより、その送信装置のある場所に郵政大臣が発給する証票を備え付け なければならない。 6.業務書類 ・無線局に備え付けを要するもの 1) 正確な時計 2) 無線検査簿 3) 無線業務日誌 ・固定局に備え付けを要する書類 1) 免許状 2) 電波法及びこれに基づく命令の集録 3) 申請書の添付書類の写し !) 無線従事者選解任届の写しは該当しない ・免許状の備付け 免許状は、主たる送信装置のある場所のみやすい場所に掲げておく ただし、掲示を困難とするものについては、その掲示を要しない ＶＳＡＴ地球局にあっては、ＶＳＡＴ制御地球局の無線設備の設地場所とする ・免許状の訂正 免許状に記載した事項に変更を生じた時には、その免許状を郵政大臣に提出し、 訂正を受けなければならない。 ・免許証の携帯 その業務に従事しているときは、免許証を携帯していなければならい ・無線検査簿 使用を終わったら次の定期検査まで保存しなければならない 再免許を受けた無線局は、従前の無線検査簿をそのまま継続して使用する。 検査を行った場合、検査の結果について、適当な措置をしたときは、 その措置の内容を無線検査簿又は検査の結果に関する通知文書の余白に記載する とともに、郵政大臣又は地方電気通信監理局長に報告する。 ・無線業務日誌 記載事項 1) 無線従事者の氏名、資格、服務方法 2) 非常の場合の無線通信の実施状況 3) 空電、混信、受信感度の減退等の通信状態 4) 周波数の偏差、およびその措置の内容 5) 機器の故障の事実、原因及びこれに対する措置の内容 6) 電波の規制について指示を受けた場合の、事実と措置の内容 7) 電波法に違反して運用した無線局を認めた場合はその事実 8) その他参考になる事項 !) 「一日の延べ通信時間又は通信回数」は記載しない 保存期間 使用を終わった日から２年間保存する ・免許状の返納 免許が効力を失ったときは免許人は、１カ月以内に返納しなければならない ・無線従事者を選任又は解任した時 遅滞なくその旨を郵政大臣に届け出なければならない ・固定局の免許人は、無線業務日誌によって、毎年１月から１２月までの期間中 における所定の事項を簡明に記載した抄録を速やかに郵政大臣に提出 しなければならない 7.監督 ・電波の停止と試験のための発射 電波の質が郵政省令に適合していないとき、臨時に電波の停止を命ずる 電波の質が適合するに至った場合、試験的に電波を発射させる ・臨時検査 電波法の施行を確保するため特に必要のあるとき（臨時に電波を止める） 検査対象…無線設備、無線従事者の資格及び員数、時計、書類 ・免許人が電波法もしくはこの法律に基づく命令、処分に違反した場合 ３カ月以内の無線局の運用の停止。 一定期間の運用許容時間、周波数もしくは空中線電力を制限することができる ・免許人の免許取消 1 正当な理由がないのに無線局の運用を引続き６カ月以上休止したとき。 2 不正な手段で免許を受けたり、変更を行なわせたとき。 3 無線局の運用の停止の命令、又は運用許容時間、周波数、空中線電力の制限に 従わないとき。 4 電波法等に規定する罪を犯し、罰金以上の刑に処せられ、その執行を終わり、 又は、その執行を受けることがなくなった日から２年を経過しない者に該当。 ・無線従事者の免許の取り消し、または、３箇月以内の従事の停止 電波法若しくは、これに基づく命令・処分等に、違反したとき。 不正な手段で免許を受けたとき。 著しく心身に欠陥があって、無線従事者たるに適しない者になったとき。 ・郵政大臣への報告 遭難通信・緊急通信・安全通信又は非常通信を行なったとき。 電波法又は電波法に基づく命令の規定に違反して運用した無線局を認めたとき。 8.罰則等 ・電波利用料金制度 ・無線通信を妨害 ５年以下の懲役、又は２５０万円以下の罰金 ・１年以下の懲役又は５０万円以下の罰金 無免許で無線局を開設し又は運用した者 電波法に違反して運用したもの ・３０万円以下の罰金 業務に従事することを停止されたのに、無線設備の操作を行なった者 以上 ------------------------------------------------------------------------------- 第一級陸上特殊無線技士試験対策メモ == 無線工学 == 1.多重通信の概念 ・マイクロ波多重通信の特徴 周波数帯幅が広くとれるので、高品質の伝送が可能、多重度が大きくとれる。 周波数が高くなるほど 小型の空中線でも利得を大きくできるので送信器出力が小さくてすむ。 同一寸法の空中線でも指向性が鋭くできるので、混信が少なく、 同一の周波数を繰り返し使用でき、二周波中継方式が採用できる。 直線的伝搬特性のため、原則的には、見通し距離内の通信に限定されるが、 フェージングなどが少なく、安定で信頼度の高い伝送ができる 自然雑音及び人工雑音の影響を受けることが少なく、Ｓ/Ｎの良い通信が可能 大気圏を通過するとき、大気の乱れによって対流圏散乱伝搬することがあるが、 電離層散乱伝搬で遠距離まで伝わることはない。 地形、建物の影響が大きく、周波数が高くなるほど、雨や雪の影響が大きくなる 多重度を大きくとることによって、１チャネルあたりの建設経費を安くできる 中継局では、送受信空中線を同一場所に設置できるので建設保守が容易 給電線として、３GHz以下では同軸ケーブル、３GHz以上では導波管を使用。 １０GHz 以上のマイクロ波では、雲、霧、雨による減衰が著しく、このため 回路設計では、降雨減衰マージンを確保する必要がある。 ※多重通信→多数のチャネルを取る→広い周波数帯が必要になる (HFには不適) ※マイクロ波での雑音→熱雑音・準漏話雑音・干渉雑音 熱雑音 抵抗中の電子の運動によって生じる 準漏話雑音 回線相互間における漏話。非直線形、遅延ひずみ 干渉雑音 中継局でマイクロ波が相互干渉する ・周波数分割多重方式 ＦＤＭ 異なる搬送周波数で振幅変調し、複数の信号に周波数帯域を割り当てる方式 利点 同一周波数帯幅では時分割多重方式より多くのチャネルがとれる 欠点 伝送路に非直線性があると、非了解性の漏話(雑音)が生じ、S/Nが悪化する 一部のチャネルのひずみが全体に影響する 多重化されたチャネルを分割するために他数の高性能帯域フィルタが必要 ＳＳ-ＦＭ方式 搬送端局装置でＳＳＢ(単側波帯)変調された多重信号で 送信機の主搬送波を周波数変調する方式 ※ＳＳ-ＦＭ方式における雑音 三角雑音 準漏話雑音‥‥非直線性 了解性漏話雑音 干渉雑音 ※ＳＳ-ＦＭ方式における準漏話の原因 非直線ひずみ(≠振幅ひずみ) ＳＳ-ＰＭ方式 搬送端局装置でＳＳＢ(単側波帯)変調された多重信号で 送信機の主搬送波を位相変調する方式 電話回線の多重構成 (4 12-5 = 60) 1) 電話１チャネルごとに４kHzの周波数帯を割り当てる 2) これを１２チャネル並べて基礎群とする 3) この基礎群を５個並べて超群とする 4) 超群を必要個数並べて必要チャネルの多重信号を作る ・時分割多重方式 ＴＤＭ 多数の音声信号を時間的にずらして配列し、１つのデジタル信号に変換する。 （多数のデジタル信号を時間軸上に多重化） 搬送波を ４,８相の多相でＰＳＫ変調あるいは、多値で直行振幅変調（ＱＡＭ） した、デジタル変調信号を送信する。 利点 伝送回線の非直線性ひずみは、漏話の原因にならない。 信号が、[0],[1] だけなので、回線のルート変更が容易 端局装置が簡単。たくさんのフィルタは必要ない スライサ・クリッパで、Ｓ/Ｎを改善できる あるチャネルにひずみがあっても全体には影響しない 欠点 パルスを使用するため周波数分割多重方式より広い占有周波数帯幅が必要 同期が崩れると全回線が同時に通信不能になる アナログ系回線と接続する場合は、変換装置の付加が必要 量子化雑音がある ＰＣＭ多重通信方式 アナログ信号をパルス符合変調によってデジタル信号に変換したのち、 時分割多重 (TDM) する方式 ＰＣＭ方式において - 標本化→ パルス波形列 - 量子化→ 近似 - 符号化→ ２進符号 ・アナログハイアラーキ (<-> デジタルハイアラーキ) 伝送周波数帯域の多重化変換手順 基礎群 基礎超群 基礎主群 基礎超主群 基礎巨群 １２ch ６０ch ３００ch ９００ch ３６００ch ・アナログ信号からデジタル信号への変換 アナログでの通話路信号帯域を４[kHz]とすると標本化定理より２倍の周波数 (８kHz)で標本化すれば原音を完全に再生できる。つまり１２５[μs]の周期で 振幅の標本をとればよいから (4KHz, 125us, 64kbps) 8/(125*1/10^6) = 64*10^3(bit/s) = 64(kbit/s) ・ディジタル方式はアナログ方式より信号電力対雑音電力比 (C/N) が小さい (=> 雑音指数) ・デジタルハイアラーキ ・パケット交換方式 データをパケット形式で「交換機」に蓄積させる 比較的小容量のデータ伝送に適する ・衛星通信の特徴 食のときは通信できない。(春分及び秋分を中心に発生) 衛星が見通せる所なら、どこでも、通信可能 同報性、広い周波数帯域が利用可能、コストが一定、回線の設定が柔軟 災害を受けない、信頼性が高い。移動体にも適する。 電波の往復に０.５秒かかる。大気の雨、水蒸気による電波の減衰がある。 ・静止軌道衛星の条件‥‥衛星の質量は関係ない。 (高度：３５,７８６ Km 、速度： 3.075Km/s、周期：23時間56分04秒) ・静止衛星の特徴 常に安定した通信が可能。追尾不要。 ・静止軌道衛星の姿勢安定方式 コマの原理を利用したスピン安定方式(二軸安定方式) アンテナビームを地球に向けるための、ビーム制御が必要 ３軸制御方式 -> 大型衛星、形状の自由度が高い (7.衛星通信) ・衛星通信と周波数 Ｃ バンド 6/4 GHz Ｋｕ バンド 14/12 GHz Ｋａ バンド 30/20 GHz ・衛星通信回線 ポイント・ツウ・マルチポイント型 ポイント・ツウ・ポイント型 双方向型 ・多元接続 周波数分割多元接続方式 ＦＤＭＡ (Frequency Division Multiple Access) (SCPC: Single Channel Per Carrier) 時分割多元接続方式 ＴＤＭＡ (Time Division Multiple Access) ・ＶＳＡＴシステム送受信装置 ＶＳＡＴ制御地球局装置 ＶＳＡＴ地球局装置 2.基礎理論 ・導線へ高周波電流を流した時の電流分布 電流は表皮効果により周辺部に集中する ・圧電効果 水晶等の結晶体から切り出した板に圧力を加えると， 圧力に比例した電荷が現れる現象 ・ ・ ・インピーダンスＺの逆数‥‥ アドミタンスＹ (単位:ジーメンス[S]) ・抵抗Ｒの逆数である ｇ‥‥‥コンダクタンス (単位:ジーメンス[S]) ・アドミタンスの虚数部分 ｂ‥サセプタンス (単位:ジーメンス[S]) . . 1 1 Z = R + jX Y = g - jb = -------- = - R + jX Z ・共振回路 1 共振周波数 fo = ----------- 2π√(LC) 並列共振 ---o----o----o --- | | | ↑ C R L Ｖ | | | ↓ ---o----o----o --- IL V R R Q = ---- = ----*---- = ---- = ωCR IR ωL V ωL 直列共振 o----||-C-o-/\/\/\/-R-o-∬-L----o I-> VL IωL ωL 1 Q = ---- = ----- = ---- = ----- VR IR Ｒ ωCR ※Qが大きくなると共振の尖鋭度が鋭くなる ・四端子回路網 I1 ┌───┐ I2 ○──→┤ Ｚ ├──→○ ↑ └───┘ ↑ E1 ： ： E2 ： ： ○──────────→○ 電流一定 -> I1 = I2 | E1 | | A B | | E2 | ここに ∴ E1 = E2 + Z x I2 | | = | |x| | (AD - BC) = 1 | I1 | | C D | | I2 | I1 I2 ○────→┬────→○ A = 1, B = Z, C = 0, D = 1, |1 Z| ↑ │ ↑ |0 1| ： ┌─┴─┐ ： E1 ： │ Ｚ │ ： E2 ： └─┬─┘ ： ： │ ： ○─────┴────→○ 電圧一定 -> E1 = E2 A = 1, B = 0, C = 1/Z, D = 1, |1 0| ∴ I1 = E2/Z + I2 |1/Z 1| ・平行(並行?)二線式線路 特性インピーダンス Z d d → ← → ← ○ ○ ｜← D →｜ 2D D : 線間距離 Zo = 277 log10(----) (Ω) d d : 導線の直径 同軸ケーブルの特性インピータンス 138 D D : 同軸ケーブルの内径 Zo = ------- log10(---) εr : 比誘電率 √(εr) d d : 内導体の直径 反射係数 特性抵抗 Ro と異なった負荷 Rr で終端すると定在波が生じる。 受端における反射波と入射波の電圧比 反射波 Rr - Ro 1 + |Γ| Γ = -------- = ---------, Ｓ = ---------- = 定在波比 入射波 Rr + Ro 1 - |Γ| ・空洞共振器 Ｐ (共振回路に蓄えられるエネルギの最大値) Ｑ = ω(共振角周波数)x ----------------------------------------- Ｗ (共振回路で消費されるエネルギの平均値) Ｖ = 空洞共振器の体積(空洞空間内に蓄えられるエネルギ) Ｑ ∝ ----------------------------------------------------- Ｓ = 空洞共振器内壁の表面積(表面で失われる損失) Ｑ を高くするには 導電率の良い材料(金、銀、銅等)を用いてＷを小さくする 体積と表面積の比を大きくする 湿度が高く、内壁に水分が付着するとＱが下がるので内部は常に乾燥すべき fo 共振周波数 fo Ｑ = ----- 共振点インピーダンスの1/√２となる周波数までの周波数のずれΔf ２Δf ・フィルタ(基本構成) 低域フィルタ (LPF) o─Ｌ/2＠─┬─＠Ｌ/2─o │ ＝ Ｃ │ o─────┴─────o 高域フィルタ (HPF) o─２Ｃ‖─┬─‖２Ｃ─o │ ＠ Ｌ │ o─────┴─────o 帯域通過フィルタ (BPF) o─2C─L/2─┬─L/2─2C─o ┌──┴──┐ ＝ Ｃ ＠ Ｌ └──┬──┘ o─────┴─────o 帯域消去フィルタ (BEF) ┌─Ｌ/2─┐ ┌─Ｌ/2─┐ o┤ ├─┬─┤ ├o └─２Ｃ─┘ │ └─２Ｃ─┘ ＝ Ｃ o───────┴───────o ・方形導波管 長辺の内壁の長さ: ａ[cm] 遮断波長: λc = 2ａ[cm] 15 遮断周波数:ｆc = 3x10^10[cm]/2ａ[cm] = ---- GHz ａ ・方形導波管内の電磁波の速度 λ 群速度: Vg = c √{1-(λ/(2a))^2} Vg = c √{ 1 - (--)^2} 位相速度: Vp = c/√{1-(λ/λc)^2} 2a Vg×Vp = c^2 = 30x30x10^18 = 900 x G^2 c c: 光速(真空中) Vp = f x λg = --------------- λ: 波長 √{1 - (Λ)^2} λc: 方形導波管内の遮断波長 λ a: 方形導波管の長辺の内壁の長さ Λ = ---- ※群速度は自由空間における速度より遅い。 λc ・円形導波管 基本モードは TE11 方形導波管に比べて高い周波数での使用に適する。 ・導波管のスリット 容量性(リアクタンス)窓 ┌─────────┐ o─┬─o │■■■■■■■■■│ │ │ │ ＝ C │■■■■■■■■■│ │ └─────────┘ o─┴─o 誘導性(インダクタンス)窓 ┌─────────┐ o─┬─o │■■■■ ■■■■│ │ │■■■■ ■■■■│ ＠ L │■■■■ ■■■■│ │ └─────────┘ o─┴─o LC並列回路 ┌─────────┐ o─┬─o │■■■■■■■■■│ ┌┴┐ │■■■ ■■■│ Ｃ Ｌ │■■■■■■■■■│ └┬┘ └─────────┘ o─┴─o 記号の読み方 ┌─────────┐ │ │ │ │ b │ │ └─────────┘ a b 面の山の数 ↑ ↑ Ｈ１０(ＴＥ１０) ↓ ↓ a 面の山の数 ・マジックＴ (問題集: p.33 [36]) Ｅ面Ｔ分岐とＨ面Ｔ分岐を組み合わせた構造 導波管の分岐回路の一種 AとBが整合しているとき Cから電波を入れると AとBから等分に同位相で出る。Dからは出ない Dから電波を入れると AとBから等分に逆位相で出る。Cからは出ない Aから電波を入れると CとDから出る。Bからは出ない 測定器をつないで『反射係数』を求め、『定在波比』を求めることができる ・ファラデー回転形サーキュレータ (問題集: p.33 [37]) 非可逆回路の一種 送受分波回路、フィルタと組み合わせる チャネル分岐回路 位相変調回路 テレビ受信機の局部発信回路の漏洩電波による妨害の除去 送受空中線共用回路には適さない ・反射型クライストロン (問題集: p.34 [39]) 発振 1)Ｋから出た電子はＧ1,Ｇ2に加えている正電圧Vcによって加速され Ｒへ向かう 2)Ｇ1,Ｇ2間には空洞の固有周波数に同調した電界があり電子流は速度変化する 3)Ｒには負電圧ＶＲを加えているため、電子は引き返す 4)引き返す間に集群されて密度変調した電子流の位相がＣに発生した振動と 同じ位相になれば発振は持続する Ｃの電位はＫに対して数百ボルト程度正に保たれている 発振周波数を変化させる方法 リペラ電極Ｒの電圧を変化させる 空洞共振器Ｃの容積を変化させる ・進行波管増幅回路 ＴＷＴ (問題集 p.37 [45]) * 反射型クライストロンと違い、空洞共振器を用いずに 作用空間内を高周波電界と電子流が同じ速度で進行するようにしたもの * 電子流と高周波電界を同じ速度で進行させるためには電界の伝搬速度を 光速度の約１/１０まで遅くするような遅波回路が必要。 これには『ヘリックス(らせん)』が用いられる * 電力増幅 ・同軸型マグネトロン パルスレーダ装置の送信管 レーダー波の発振増幅 (3.半導体、電子管及び電子回路) ・電界効果トランジスタ(FET) 接合形トランジスタ ___ C(コレクタ) |---- D(ドレイン) |/ G(ゲート) ___||--> B(ベース) ---| |---- S(ソース) |\___ E(エミッタ) 入力インピーダンスが高い 高い周波数で使用できる ＭＯＳ形と拡散形(接合形)がある ＭＯＳ形は接合部にシリコン酸化皮膜を作ったもの。 ＭＯＳ形は拡散形より入力インピーダンスが飛躍的に高くなる 「多数キャリア」だけが電子の運び手となる「ユニポーラトランジスタ」 (普通のトランジスタは多数、小数両キャリアが運び手となるバイポーラ) ＧａＡｓ(ガリウムひ素)FETはより高い周波数で使用できマイクロ波帯にも適す ・ダイオード ○インパットダイオード ダイオードに「逆電圧」を加え、徐々に電圧を上昇させ、 ある電圧以上にすると、電界によって電子がなだれ現象を起こし、 電圧変化に対し電流が急激に増加する。この現象を利用して高出力、 超高周波の「発振器」に使用される。 ○ガンダイオード 「Ｎ形ＧａＡｓ」単結晶をある方向で切断した薄板の両端に3000V/cm以上 の電圧を加えると、「マイクロ波帯」の振動電流を得ることができる。 ○ツェナダイオード Ｓｉ接合形ダイオードが降伏状態では、電流変化に対し電圧変化が 小さい現象を利用して定電圧素子に用いる。定電圧ダイオード。 ○バラクタダイオード 可変容量ダイオード。「逆方向電圧」を加えるとコンデンサの働きをする。 電圧を上げると、容量が減り、「可変容量素子」として使える。 「ＡＦＣ：自動周波数制御回路」などに使用される。 ※マイクロ波帯の発振には使用されない。 ○ピンダイオード Ｐ形、真性(Ｉ)、Ｎ形の三層構造を持つダイオード。 逆バイアスにして、β、γ線などの放射線検出器として用いられる。 アバランシェダイオードとも呼ばれる。 ○トンネルダイオード（エサキダイオード） 不純物濃度を非常におおきくした、ＰＮ接合で、順方向特性のトンネル効果 により現われる負性抵抗を利用して、マイクロ波の発振、増幅などに使用 ・負帰還増幅回路 特徴 増幅度(利得)は低下 利得が安定化 周波数特性の改善 ひずみなどの軽減 増幅度 Af A A :帰還をかけない時の増幅度 Af = ----- β:帰還率 1-Aβ ・発振回路 o コルピッツ発振回路 ２つのコンデンサの間にエミッタを接続 (C-E-C) o ハートレー発振回路 コイルに中間タップを出してエミッタに接続 o ピァースＢＥ発振回路 ベースエミッタ(ＢＥ)間に水晶振動子を入れる o ピァースＢＣ発振回路 コルピッツの変形。ＢＣ間の水晶振動子が誘導性、ＢＥが容量性、 ＣＥの同調回路が容量性の時発振。発振を安定させるため同調周波数を 発振周波数より少し低くして容量性リアクタンスとする。 o 無調整発振回路 コレクタ回路に調整を必要とする同調回路がない ・変調回路 コレクタ変調 Ｂ、Ｃ級で動作 平衡変調 トランジスタを向かい合わせて作る リング変調 ダイオード４つでリングをつくる ・比検波回路 大容量のコンデンサを接続している 振幅制限作用あり→振幅制限器不要 出力はフォスターシーレー型の半分 ２個のダイオードのうち、１個は極性を反対に接続する。 ・フォスターシーレー型周波数弁別回路 図はp.66 ・周波数帯域幅の必要以上の制限 符号間の干渉を引き起こす ・マルチバイブレータ 非安定 単安定 (p48) 双安定 (フリップフロップ) ２つの安定状態を持ち、１つの安定状態を保持する ・集積回路(IC) シリコン→半導体IC(モノリシックIC) セラミック→ハイブリッドIC ・周波数帯幅が制限された、方形パルスの影響 パルス波形が丸みをおびて裾が広がった形となり、 前後のパルスとの間に符号間干渉を起こす。 ・ＰＬＬ(Phase-Locked-Loop)回路 電子サーボループを持つ回路、位相検波、ローパスフィルタ、電圧制御発振器 及び、基準発振器から構成されている。 (コンパレータ、ＶＣＯ) ・NAND/AND 等の論理回路 3.多重変調方式 (4.多重変調方式) ・時分割多重方式 PPM-AM パルスを信号で『位相』変調して主搬送波を『振幅』変調する PAM(±)FM パルスを信号で『振幅』変調して主搬送波を『周波数』変調する ・パルス変調方式 PAM パルス振幅変調 パルスの高さ (Amplitude) PFM パルス周波数変調 パルスの周波数 (Freq.) PWM パルス幅変調 パルスの幅 (Width) PPM パルス位相変調 パルスの位置を時間的に動かす (Pulse) PCM パルス符合変調 パルスの符号 (Code) ・周波数分割多重の漏話の原因 非直線ひずみ 送信機における変調器，受信機における復調器→負帰還直線歪み ・ＳＳ-ＦＭ方式の Ｓ/Ｎ 改善率 ＩＦＭ 周波数偏移度が大きいほど Ｓ/Ｎ 改善も大きくなる。 改善の度合は変調指数の２乗に比例 fd0 B fv :通話チャネルのビデオ周波数[kHz] IFM = (----)^2 --- B :受信器の通過帯域幅[kHz] fv fs fs :音声信号の周波数帯域幅[kHz] fd0:周波数偏移の実行値 fd0^2 B IFM = 10log(---------) [dB] fv^2 fs ・ＳＳ-ＦＭ方式における雑音 三角雑音 準漏話雑音:非直線性 了解性漏話雑音 干渉雑音 ・ＳＳ-ＦＭ方式における準漏話の原因 非直線ひずみ(≠振幅歪み) ・ＳＳ-ＦＭ方式における占有周波数帯域幅 ｆB = 2(Lc・ｆd0+ｆm) Lc = 最大負荷係数 fd0 = 試験音により生じる周波数偏移 fm = 最高変調周波数 ・ＳＳ-ＰＭ方式のＳ/Ｎ改善率 ＩＰＭ B m0: 通話チャネルの位相変移量の実効値[rad] IPM = 10log(m0^2 --) [dB] B : 受信器の通過帯域幅[kHz] fs fs: 音声信号の周波数帯域幅[kHz] ・復調回路 ○比検波回路 振幅制限作用を持ち、振幅制限器がなくても良好に動作する ○フォスターシーレー形周波数弁別回路 出力は同じ条件ならば比検波回路の２倍 ・ＰＣＭ通信方式における雑音 量子化雑音→対数圧縮器で軽減する ・２値符号の代表的な伝送符号形式 問題集p.86の図参照。 ・１６値振幅位相変調方式 位相偏移と振幅を変化させる１６値の振幅位相偏位変調(ＡＰＳＫ) 位相と振幅の信号配置点には、円形、直交、三角形、六角形などがある 振幅と位相が直交配置の１６値ＡＰＳＫがＱＡＭ(直交振幅変調)である →問題集p.87解答番号[32]参照。 ・パルススタッフ同期 時分割多重方式において，多重化される各ディジタル信号は、 公称ビットレートが同じでも同一クロックで動作しているとは限らず、 非同期信号として扱う必要があることが多い。この場合、 多重信号の同期化の方法としてパルススタッフ同期方式の技術が用いられる。 4.無線送受信装置 ・マイクロ波中継用送受信回路(ヘテロダイン中継方式) 1) 受信マイクロ波を中間周波数に変換し増幅 2) 再びマイクロ波に変換して増幅し送信する 3) 受信波と送信波の干渉を避けるため、適当な周波数間隔をとる。 発振回路の発振周波数 = 受信周波数 ± 中間周波数 ± 送受信波の周波数間隔 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^->受信局発発生回路の周波数 = 送信周波数 ± 中間周波数 ・マイクロ波中継用の送受信回路に必要なもの アイソレータ，位相推移器，分岐回路，受信混合器 ・送受信装置の構成回路 ＢＰＦ(帯域通過フィルタ) SS-FM方式で送信信号が受信回路に、 または受信信号が送信回路に入るのを防ぐ アイソレータ マイクロ波帯の回路に用いられる 一方向だけの電波を通し、反対方向の電波はほとんど通さず吸収する クライストロンなどの周波数変動の除去 信号波の反響ひずみの除去 周波数変換器におけるひずみ発生の除去 送信アンテナからの入力の吸収 受信混合器からの漏れ出力の吸収 ＡＧＣ回路 (自動利得制御回路) 入力信号の変動に対し自動的に利得を調整して出力レベルを一定にする回路 ＡＦＣ回路 (自動周波数制御回路) 発振器の発振周波数を自動的に調整して常に所要の周波数に保持する回路 周波数弁別回路 周波数変化を振幅変化に変換する回路 ・比検波回路 周波数変調波の検波に用いられる ２個のダイオードが互いに逆方向に接続され負荷抵抗の並列容量が非常に大きい 大容量のコンデンサを持つ、振幅制限器が不要 ・周波数分割多重方式の端局装置で，各通信路を分離するときには， →帯域消去フィルタは用いられない。 ・ＡＧＣ ： 自動利得制御装置 Automatic Gain Control ・ＡＦＣ ： 自動周波数制御装置 Automatic Freq. Control ・受信器で発生する混信 混変調 非直線・混信 スプリアスレスポンス 増幅器系 ハウリング 相互変調 受信器に二つ異常の不要波 ・受信雑音電力 Prn Prn = kTBF k: ボルツマン定数 T: 絶対温度 B: 受信器の通過帯域幅 F: 受信器の雑音指数 ・ＦＭ方式のスレッショルドレベル Pth Pth = 8Prn ・受信性能指数(G/T)(問題集p.98,p.108,[24]) = 受信アンテナ実効利得-受信系の等価雑音温度 ・雑音の種類 三角雑音 ＦＭ検波した出力は周波数変移に比例するため、復調後の周波数の 高い雑音ほど振幅が大となる。 準漏話雑音 振幅器、変復調器に非直線部分があると、信号相互間に漏話を生じる 熱雑音 抵抗体の中の電子の運動によって生じる雑音。装置から発生する 了解性漏話雑音 通話の秘密を損なう危険性があるので厳しく制限されている 干渉雑音 中継局などでマイクロ波通信回線を多数設定する場合に相互干渉 によって生じる。または遠距離からの電波干渉によっても生じる ・雑音指数 伝送系の入力側と出力側の比をいう。(有能信号電力/有能雑音電力) デジタル方式はアナログ方式より信号電力対雑音電力比 (C/N) が小さい ・マイクロ波多重中継回線で生じる各種の問題の対策 フェージング 大気現象、直接波と大地反射波の干渉、電波の回折などで受信電 界強度が変化する現象 対策：『ダイバーシティ』法などで受信入力レベル変動に対して常に 『一定の出力』が得られるようにする 装置内部で生じるひずみ 装置の振幅及び位相特性の非直線性によって生じる 対策：広帯域に渡って装置の周波数特性が『直線性』を保つようにする 干渉波障害 対策：近接波などによる干渉波障害に対しては受信装置を十分な 『選択度特性』のものにする 周波数偏差の累加 中継局の発振器の周波数不安定によるもの 対策：十分な周波数安定度を有する『発振器』を用いる 熱雑音 対策：避け難いものであるができるだけ熱雑音の少ない装置を用いる ・反射形ＰＳＫ変調器 1)入力された搬送波は、サーキュレータをへて変調パルスで動作する ダイオードのついた短絡導波管に入る 2)変調パルスが正(ダイオードが導通)…ダイオードで反射 3)変調パルスが負(ダイオードが遮断)…ダイオードを通過し、短絡板で反射 ダイオードの状態によって搬送波経路長を変えることによって位相変化させる ダイオードと短絡板との距離(短絡導波管の長さ)l λ λ：波長 l = -----θ θ：変調位相量 4π l = λ/4とすると 入力が正のパルスのとき 出力搬送波の位相変化 0 負のパルス π ※ ４相ＰＳＫは ２相ＰＳＫの ２倍の情報量を持つ。π/２位相器。 ※ ２相ＰＳＫ→ ２値 0,π ※ ４相ＰＳＫ→ ４値 0,π/2,π,3π/2 ・デジタル変調方式 ＰＳＫ(Phase Shift Keying) 位相偏移 ＡＳＫ(Amplitude Shift Keying) 振幅偏移 ＦＳＫ(Frequency Shift Keying) 周波数偏移 ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation) 直交振幅変調 ※搬送波の振幅と位相を同時に変化させる ・ＵＢ変換([35],問題p.102,解答p.112) ユニポーラ信号をバイポーラ信号に変換すること。 単極パルスを両極パルスに変換する。 ・同期検波回路 被変調波から無変調搬送波を取りだし、それを用いて被変調波を検波する。 ・ディジタル信号の無線伝送時における誤り率改善方法で ([38,39],問題p.103,解答p.113) 非同期検波・遅延検波は関係ない。 ・ＰＬＬ(Phase-Locked-Loop)回路 入力 → 位相比較器(ＰＣ) → ＬＰＦ ↑ ↓ 電圧制御発振器(ＶＣＯ) 5.レーダ (8.レーダ装置) ・レーダにマイクロ波を用いる理由 o 波長が短い程，電波の直進性が良い o 波長が短い程，小さな物標からの反射が強い o 波長が短くなると容易に指向性の鋭いアンテナが得られる。 o 波長が短くなると短いパルス波を使用でき，外部からの混信妨害が減少する o 波長が短すぎると雨や霧，雪などによる減衰が大きくなる。 ・ドップラー効果 例，自動車の速度測定用レーダ ＣＷレーダの一種 走行する自動車によって生じるドップラー周波数が自動車の速度に比例する ・パルスレーダ装置の送信管→マグネトロン ・レーダの送信電力 せん頭電力 pX で表す。 せん頭電力 pX と平均電力 pY の関係式: pY[W] = せん頭電力 pX[W] * 衝撃係数 Ｄ 衝撃係数 Ｄ = パルス幅/パルス繰り返し周期=τ/T したがって，pX = pY/D = pY*T/τ[W] ・レーダの平均電力 pY = pX*τ/T[W] ・パルスレーダの最大探知距離 (レーダ方程式) [8,9]問題p.116解答p.122 「送信電力」「アンテナ利得」「波長」「目標の等価面積」「最小受信信号電力」 ・距離分解能: Ｒ = １５０τ[m] ・方位分解能: 空中線の水平面内のビーム幅が狭い程良い。 ・レーダの最大探知距離の性能向上のための条件 1)『パルス幅τ』を広くし、『周期Ｔ』を長くする 2)空中線利得を大きく(スロットの数を増やす/パラボラの開口面積を大きく)する 3)空中線の高さを高くする 4)受信機の感度を良くする (参考: 送信電力の４乗根に比例する) ・のこぎり波の非直線性 →距離目盛の誤差 ※最小探知距離は不変 6.中継方式 ・中継用送受信装置の条件 入力電圧のフェージング幅をカバーし、常に一定出力を送出できる 位相ひずみが少なく、雑音量が小さい 妨害波の影響を避けるため、必要な受信選択度を持つ 出力電波の周波数が常に正確に維持される ・ヘテロダイン中継方式の特徴 ○マイクロ波をいったん増幅しやすい中間周波数に変換して増幅した後、 再びマイクロ波に変換、増幅して送信する方式 ○中間周波数は影像周波数や局部発振周波数が 他の無線チャネルとの干渉の原因とならないように選ぶ ○予備回線への切替えは中間周波数の段階で行なうことができ都合がよい ○変復調が中継ごとに繰り返されないので、雑音、ひずみ、レベル変動などの 特性劣化が少ない ○中継の途中で通話路の一部を分岐したり、挿入したりすることはできない ○周波数変換が行なわれるためスプリアス発射を伴いやすく、 高性能のフィルタが必要 ○中継局は通常 ５０-７０kmごとに設けられる ・検波中継方式の特徴 ○中継局ごとに変復調が繰り返されるのでひずみが累加される ○中継の途中でチャネル群を分岐、挿入するのに便利 ○近距離の中継 ・再生中継方式の特徴 ○デジタル多重通信用 ○中継機でいったん復調して受信パルス波形を整形し、ひずみや雑音 などを除去して最初に送り出されたパルスと同じ波形にして伝送する ○長距離でも伝送品質は良好 ○ひずみや雑音が累加することはない ・無給電中継方式で伝搬損失を少なくする方法 ○反射板の面積を大きくする ○反射角度を直角に近付ける(反射板の入射角はできるだけ小さくする) ○中継区間を短くする ○2枚の反射板の位置を互いに近付ける ・二周波中継方式 １往復ルートに２つの周波数しか用いない 7. 空中線及び給電線 (10.空中線及び給電線) ・パラボラアンテナの特徴 o 利得が大きい o 利得は波長の『２乗』に『反比例』する(波長が短くなるにつれて大きくなる) o 指向性が鋭い o 側面及び後方への電波放射が少ない o 導波管は電磁波が管内だけを伝送するため、相互干渉が少ない o 収束作用が周波数に無関係 o 比較的構造が簡単で機械的に作りやすい ・カセグレンアンテナの特徴 o パラボラアンテナに比べて短い焦点距離の反射鏡で実効的には 長い焦点距離の反射鏡として動作し、高い能率が得られる o 『一次放射器と送受信装置を直結できる』ため、給電系の損失が少ない o 一次放射器から直接漏れる電力が主に前方に向き、 背面に対しては少ないので、大地雑音を拾うことが少ない ・ホーンレフレクタアンテナの特徴 開口部以外は遮へいされ、『電波の漏洩が少ない』ので、 主軸方向以外の放射レベルを極めて低くすることができる ・コーナレフレクタアンテナの特徴 高利得。前後比(ＦＢ比)がよい ・電力半値幅(ビーム幅) 電界(電圧)がその最大値の１/√２になる２点ではさまれた角度 電力の場合はその最大値の１/２になる２点ではさまれた角度 ・パラボラアンテナの絶対利得 Ｇ 4πS π^2 D^2 S:開口面積[m^2] G = 10log(----η)=10log(--------η) [dB] D:開口直径[m] λ^2 λ^2 η:開口効率 λ:波長[m] ・パラボラアンテナのビームの電力半値幅 θ 70 θ = ---λ D ・半波長ダイポールアンテナの実効長 he λ he = ---- π ・高さ h = λ/4の垂直接地空中線の実効高 he 2h 2λ/4 λ he = ---- = ------- = ---- π π 2π 8.電波伝搬 (11.電波伝搬) ・超短波以上の電波伝搬の特徴 o 波長が短くなると地表波は大地面による減衰が増加して伝搬距離は短くなる o 波長が短くなると、空間波は Ｅ層、Ｆ層をつき抜けて反射波を生じなくなる o 見通し距離内では周波数が高くなるほど伝わりやすい o 見通し距離より遠くなると周波数が高くなるほど減衰が大きくなる o 直接波と地表面からの反射波が主体となる o 波長が短くなると見通し距離内において干渉じまが生じ、 干渉じまは波長が短いほど細かくなる o 周波数が高くなるほど地形、建物、樹木などの障害物による減衰は大きくなる o 周波数が高くなるほど受信ANT高の変化による電波の強さの変化が顕著になる o 波長が短いほど小さいアンテナで利得が大きくなるが、 アンテナ実効長が短くなるため、強い送信電力が必要となる ・マイクロ波の電波伝搬の特性 o 直進性が強く、主に見通し距離内の伝搬に使用される o より低い周波数帯に比べ、宇宙雑音による影響が少ない o より高い周波数帯に比べ、大気の水蒸気による減衰が少ない o 対流圏を通過するとき、大気の乱れによってエネルギーの一部が散乱して 見通し距離外の地点まで伝搬する o 電離層散乱伝搬はしない ・マイクロ波帯の見通し距離内伝搬でのフェージング o 伝搬距離が大きいほど、発生頻度、変動幅とも増大する o 周波数が高いほど増大する o 電波通路の平均地上高が低いほど大きい o 海上、沿岸伝搬路よりも山岳伝搬路の方が小さい o 天候不良の日よりも晴天で静かな日の方が大きい ・電波の分類 30M - 300M ＶＨＦ 超短波 300M - 3G ＵＨＦ 極超短波 3G - 30G ＳＨＦ 30G - 300G ＥＨＦ 1G - 10G マイクロ波 μＷave 10G - 30G 準ミリ波 ｍＷave (サブミリ波) ・平面大地(導体)での受信電界強度 Ｅ 88h1h2√(GP) h1,h2:送受信アンテナの高さ[m] E = ------------ [V/m] P :空中線電力[W] λd^2 G :空中線利得 λ :電波の波長[m] d :送受信点間の距離 アンテナの高さが２倍になると電界強度は２倍(６dB増加)になる 距離が２倍になると電界強度は１/４(１２dB減少)になる ・自由空間での電界強度 Ｅ √(30GaP) 7√(GoP) Ga:アンテナの絶対利得 E = --------- = -------- Go:アンテナの相対利得 d d 空中線電力が２倍になると電界強度は√２倍(３dB増加)になる 距離が２倍になると電界強度は１/２(６dB減少)になる アンテナの高さには関係がない ・自由空間伝搬損失 Γ 4πd 4πd 4πd d :送受信空中線間の距離 Γ = (------)^2 = 10log(------)^2 = 20log(----) λ:電波の波長 λ λ λ ・等価地球半径 地球の曲率から、高さに対する大気屈折率の減少率 (標準大気中の電波通路の曲率)を差し引いた値を曲率とする仮想的な地球の半径 幾何学的には直線として扱うことができる ・等価地球半径係数 Ｋ := 等価地球半径と地球半径の比、標準大気では Ｋ = 4/3 ・修正屈折率 Ｍ o 標準大気では地上からの高さにつれて気温が低くなり、Ｍは増加する o 標準大気に比較し、気象条件によって上層の大気が下層の大気より 高温又は低湿度となるとＭの値は減少する o Ｍの値が高さとともに減少する大気層を逆転層という o 逆転層と、地表面又は逆転層の上側境界面のＭの値に等しい下層面との間に ダクトが形成される ￣￣￣ ・修正屈折率曲線 h h h | / | / | | | / | / | | | / | / | | | / | | | / | / | | | / +----------M +----------M +----------M 標準形 移転形 準標準形 h h h | / | / | / | / | / | / | / | \ | \ | \ | / | \ | \ | / | / +----------M +----------M +----------M 接地形 Ｓ形 接地Ｓ形 ・ハイトパターン アンテナの高さによって電界強度が変化する現象の様子 ハイトパターンのピッチ p λd λ:波長 p = ----- d:送受信間距離 2h h:アンテナの高さ ・見通し距離 d 標準大気における電波の屈折を考慮したとき d = 4.12(√h1+√h2)[km] h1,h2:地上高[m] 屈折を考慮に入れず幾何学的に見たとき d = 3.57(√h1+√h2)[km] ・第１フレネルゾーン マイクロ波回線を設定する場合は伝搬路の付近の障害物に対して クリアランスを取る必要がある。見通し距離と通路差が λ/2 に なる面の軌跡を第１フレネルゾーンと言う。 ρ ≒ 3.16√{λd1(d-d1)/d} ・フェージングの特性 冬より夏に生じやすい 日中より夜に生じやすい(海岸などでは日中に多い場合もある) 見通し距離内では距離を増すに従って大きくなる 見通し距離外では小さくなり、距離によってそれほど変化しない ・フェージングの種類 ○Ｋ形フェージング 大気の要素の影響を受けて直接波と大地反射波の干渉などによって 生じるもの。大地反射波の強い条件(海上、湿地など)を除いて その変動は大きくない ‐干渉性Ｋ形フェージング 受信アンテナの高さを変えると、大地からの反射波のため、 干渉縞ができることによって生じるフェージング ‐回折性Ｋ型フェージング 伝搬通路となる対流圏の気象条件によって、 電波の回折状態が変化することによって生じるフェージング ○ダクト形フェージング 大地の影響には無関係で主として気象条件によって生じる。 ダクトの中を通って伝搬する超屈折波の屈折率の時間的変動により生じ、 多数波干渉に基づくもので、その振幅変動も大きく、 しばしば致命的なレベル低下を生じることものある ‐干渉性ダクト形フェージング 直接波とダクトによって曲げられた干渉波が 同時に受信点に到着するために、干渉を生じて起きるフェージング ‐減衰性ダクト形フェージング 送受信アンテナの中間の高さにダクト層が存在すると、 直接波が減衰して生じるフェージング ○シンチレーションフェージング 対流圏の大気の屈折率のわずかな不規則による電波の収束、発散、 あるいは波面の乱れ、散乱波の重畳などによって生じるフェージング。 変動は少ない ・覚えておくべき数字 log ２ = ０.３０１０ log ３ = ０.４７７１ (死なない) log ５ = ０.７ c = 3.0×10^8[m] デシベル換算 電圧(電界強度) 20log(倍率) 電圧２倍 → ６dB増加 電力 10log(倍率) 電力２倍 → ３dB増加 20log2=6 20log(1/2)=-6 1[W] = 30[dBm](1[mW] = 0[dBm]) (13.干渉) ・地上系多重回線相互 ・地上系多重回線と人工衛星局 9.電源 ・鉛蓄電池の充電 一個当たり ２.４ - ２.８Ｖ 電解液の比重 放電時 １.１２Ｖ 充電終了時 １.２４-１.２８Ｖ 充電終了時にはガスが盛んに発生し極板からの気泡で電解液は白く濁る 充電終了時は陽極板はチョコレート色、陰極板は青灰色 ・浮動充電(フローティング)方式 ○充電器に電池と負荷を並列に接続し、電池の自己放電を補う程度の 電流で充電を行ない常に充電状態にしておく ○連続負荷と電池の自己放電に対しては充電器から電力が供給される ○負荷が一時的に大きくなった時は蓄電池からも電力が供給される ○供給電力の大部分を充電器が負担するので電池の容量が比較的小さくてすむ ○過充電になったり、充放電を繰り返すことが少ないので、電池の寿命が長い ○充電器にリプルを含んでいても電池がそれを吸収する ○停電時も一時的に電力を供給することができる ・交流供給電源方式 ＭＧ方式 直流分巻電動機と交流発電機とを直結 ＥＧ方式 ディーゼル機関と交流発電機とを直結 ＭＭＧ方式 三相誘導電動機、直流分巻電動機、交流発電機、はずみ車を直結 ・直流供給電源方式 ○３相２１０Vの交流をトランスで低圧し、整流器で整流し、約２０数Vの直 流電圧で蓄電池を充電すると共に浮動の状態で負荷に電力を供給する ○蓄電池の電圧は２１Vで整流器の電圧の方が数ボルト高いため、 負荷と直列にシリコン・ドロッパを挿入する ○停電時には電池から電力が供給され、 シリコン・ドロッパは短絡されるようになっている ○停電すると自動的にディーゼルエンジンが始動し、 これによって交流発電機が動作し、交流電力を供給する ・自動電圧調整器(ＡＶＲ: Automatic Voltage Regulator) 電圧がある範囲以上に変化した場合に自動的に規定値に調整する装置 必要条件： ○感度が鋭敏であって電圧の変動に迅速、かつ正確に応動すること ○電圧制御範囲が広く、かつ調整速度が早いこと ○連続動作で乱調などを起こさないこと ○電圧波形が良好で効率が良く、騒音を発生しないこと ○機械的に堅固で保守が容易であること ・定電圧定周波（無停電）電源 (CVCF: Constant Voltage Constant Frequency) 電圧及び周波数が変動する受電電力を安定した電圧と周波数の交流に 変換する装置をいう。 10.測定 (12.測定) ・計数型周波数計 原理： ○入力信号は入力回路で増幅整形され、１サイクル１パルスとして ゲート回路に加えられる ○ゲート回路はゲート制御回路からのスタートパルスが来ると開き、 ストップパルスが来ると閉じる ○基準時間発生回路でスタートパルスとストップパルスを生成する ○ゲートが開いている間、計数回路へパルスが伝送される 誤差の発生要因： ○基準時間発生器の確度 ○ゲートを通過するパルスの位置とゲート信号の関係(±１カウント誤差) ・電力測定装置 カロリーメータ形、ボロメータ形、ＣＭ形、電流力計形、サンプリング形 ・センサ サーミスタ ○半導体 ○温度上昇と共に抵抗値は減少する ○バレッタに比べ電力感度が大きい ○周辺温度によって感度が変わりやすいので温度補償又は校正が必要 バレッタ ○金属抵抗素子 ○１から２ミクロンの細い白金線 ○温度上昇と共に抵抗値が増大する ・マイクロ波信号発生器の条件 ○発振周波数が正確で変動し難い ○出力レベルが正確で安定である ○出力の周波数特性が良い ○出力インピーダンスが一定 ○変調度が正確 ○高調波、低調波、寄生振動などが少ないこと ○遮へいが良く、出力端子以外からの信号の洩れがない ○外部からの誘導がない ・測定に当たっての注意点 ○雑音スペクトラムは伝送帯域に一致させる ○雑音の入力レベルを規定値に一致させる ○実際の使用状態に調整して測定する ○測定器は所要の特性を満足し、測定誤差を生じないように接続する ○測定周波数を変える場合には周波数の異なった帯域消去フィルタ、 帯域通過フィルタを用意しておく ○測定周波数は実際の運用状態で使われる測定チャネルを用いる ・反射電力 Ｐ、入力電力 Ｐi、反射係数 Γ の間の関係 1 P P = ---Γ^2 Pi -> 4*P = Pi * Γ^2 -> 4(---) = Γ^2 4 Pi P ∴ Γ= 2√(---) Pi 1 + |Γ| Ｓ = ---------- ここに、Ｓは定在波比 である。 1 - |Γ| (14.点検及び保守) 以上