今回はマイクロドローンなどを飛行させる時に必要なる5Ghz帯の周波数を利用するのに必須な免許「アマチュア無線4級」の試験に出てくるわけのわからない機器の概要を説明している記事です。
アマチュア無線免許の試験は「法規」と「無線工学」にわかれています。
なんだかよくわからん回路の呼び方
FM(F3E)受信機、F3E送信機
いわゆるFMラジオ放送のモノラルが該当することになる。
但し、現在の商用FMラジオ放送はみなステレオ放送なので、F3Eではない。同様の条件でステレオの場合はF8Eになる。
SSB(J3E)受信機
電波の型式の一つ。「振幅変調(AM)の単側波帯(SSB)の抑圧搬送波、アナログ1チャンネル、電話・音響の放送」を意味する。
DSB(A3E)
通常のモノラルAM放送に用いられており、信号が音声の場合、電波の型式はA3Eで表わされる。
単位
・リアクタンス(抵抗)の単位はオーム[Ω]。
BCIの発生原因
送信設備から電波が発射されているとき、BCIの発生原因として挙げられるものは以下のとおり
・送信アンテナが送電線に接近している。
・過変調になっている。
・寄生振動が発生している。
回路図
スケルチ回路
FM(F3E)受信機の図であり空欄に入るのはスケルチ回路である
受信機
・受信機で、影像周波数に対する選択度を上げるのに最も重要な役割をするものは高周波増幅器である。ちなみに高周波増幅器の役割は「高周波電流を増幅する」「選択度を良くする(混信を減らす)」「S/N比を上げる」「局部発振器の出力がアンテナから漏れるのを防ぐ」などがある
・受信機にAGC回路を設ける理由は、フェージングの影響を少なくするためである。
・DSB(A3E)：搬送波、上側波帯及び下側波帯
・SSB(J3E)：上側波帯か下側波帯のみ
・FM(F3E)
スーパーヘテロダイン受信機
- スーパーヘテロダイン受信機の局部発振器に必要とされる条件は、スプリアス成分が少ないことである。
- スーパーヘテロダイン受信機では周波数混合器で受信周波数を中間周波数に変換してから検波する。
- スーパーヘテロダイン受信機の周波数変換部の働きは、受信周波数を中間周波数に変える。
- スーパーヘテロダイン受信機において、近接周波数による混信を軽減する最も効果的な方法は、中間周波数増幅部に適切な特性の帯域フィルタ(BPF)を用いる。
スーパーヘテロダイン受信機の近接周波数に対する選択度特性に最も影響を与えるものは中間周波数増幅部である。
中間周波増幅器には中間周波変成器(IFT)が使われている。中間周波変成器(IFT)の調整が崩れると、帯域幅が広がり、近接周波数による混信を受けやすくなる。
スーパーヘテロダイン受信機では周波数混合器で受信周波数を中間周波数に変換してから検波する。
スーパーヘテロダイン受信機に直線検波器が用いられる理由
大きな中間周波数出力電圧が検波器に加わるから。
忠実度を良くすることができるから。
大きな入力に対してひずみが少ないから。
FM(F3E)受信機
・FM(F3E)受信機で、周波数弁別器は復調器として用いられる
・FM(F3E)受信機において、受信電波の振幅を一定にして、振幅変調成分を取り除く機器を「振幅制限器」という。
・FM(F3E)受信機の、周波数弁別器の働きは「受信電波の周波数の変化を振幅の変化に直し、信号を取り出す。」
SSB(J3E)受信機
上の図は一般的な受信回路図 wiki引用
SSBの電波を受ける受信機のこと。
・基本的な機構はDSBと変わらないが、SSB独自の回路が幾つかある。特徴的なものはクラリファイヤとSSB検波器の構成である。
・SSBには搬送波がないため、DSB用の直線検波器ではノイズだけしか聞こえない。そこでSSB検波器(プロダクト検波器)は別途搬送波に相当するものを受信機側で用意する。この発振器をビート発振器(BFO)という。
・SSB(J3E)受信機において、クラリファイヤを設ける目的は、局部発振器の発振周波数を変化させ、受信信号の明りょう度を良くする
・SSB(J3E)受信機には構成上、スピーチクリッパが必要である。
・送信機の構成について、SSB(J3E)波を得るために用いられる変調器は、平衡変調器で搬送波を除去し、帯域フィルタで下側波帯又は上側波帯を取り出す。
・SSB(J3E)トランシーバの送信部において、VOX回路(Voice Operated eXchange)は送話の音声の有無によって、自動的に送信と受信を切り替える働きをする
DSB(A3E)方式と比べたときのSSB(J3B)方式の特長↓↓
・占有周波数帯幅が狭い。
・受信機出力のS/N比が良い。
・送信電力が経済的である。
送信機
(1) 送信電波は、周波数が安定で、占有周波数帯幅ができるだけ狭いこと
(2) スプリアス発射電力が小さいこと
F3E送信機
・F3E送信機の変調波は搬送波の周波数が変化しているものである。
・F3E送信機は周波数変調。
・F3E送信機において、波数偏移を常に一定値以下に収めるための回路をIDC(Instantaneous Deviation Control)という。
・FM(F3E)送信機では、音声信号によって搬送波を周波数に変化させる
同じ音声信号を用いて振幅変調（しんぷくへんちょうAM）と周波数変調(FM)を行ったとき、AM波と比べてFM波の占有周波数帯域は、周波数変位があるため、AMに比べて周波数帯域が広い。
FM(F3E)送信機
FM(F3E)送信機において周波数偏移を大きくするには、周波数逓倍器の逓倍数を大きくする。
・送信機の周波数逓倍器(しゅうはすうていばいき)は、発振器の発振周波数を整数倍して、希望の周波数にする。
周波数弁別器
周波数弁別器は、周波数の変化を振幅の変化に変換する回路であり、主としてFM波の復調に用いられる
音声信号を取り出す復調器として、FM(F3E)受信機では周波数弁別器、AM、SSB受信機では検波器を使う。
八木アンテナ
短波、超短波
アマチュア局から発射された電波のうち、短波の基本波によって他の超短波(VHF)帯の受信機に電波障害が生じた。この防止対策は受信機のアンテナ端子と給電線の間に、受信機のアンテナ端子と給電線の間にハイパスフィルタ(高域フィルタ)を挿入する。
電波が電離層を突き抜けるときに受ける減衰は、周波数が高いほど少なく、また、反射されるときに受ける減衰は、周波数が高いほど大きくなる。
定在波比測定器(SWRメータ)は、アンテナと給電線の整合状態や送信出力電力の測定に使用する。
SSB(J3E)
・SSB(J3E)の電波図は上側波帯か下側波帯のみ。
・音声信号で変調された電波の中で、SSB波は占有周波数帯幅がかなり狭い
DSB(A3E)
・DSB(A3E)の電波図は「搬送波、上側波帯及び下側波帯」がある。
・DSB送信機は振幅変調である
帯域フィルタ(BPF)
SSBでは帯域フィルタ(BPF)を使って下側波帯又は上側波帯を取り出す。
給電点
給電点において、電圧分布を最大にする給電方法を電圧給電という。
給電点において、電流分布を最大にする給電方法を電流給電という。
インダクタンス
インダクタンスの単位はヘンリー[H]
周波数逓倍器（しゅうはすうていばいき）
定在波比測定器(SWRメータ)
アンテナと同軸給電線の整合状態を正確に調べるには、アンテナの給電点に近い部分に「定在波比測定器(SWRメータ)」を挿入する。
ダイオード
接合ダイオード
・接合ダイオードの特性は、順方向電圧を加えたときの内部抵抗は小さい。
ツェナーダイオード
電源の定電圧回路に用いられるダイオードを「ツェナーダイオード」という。
定電圧ダイオード
シリコン接合ダイオードに加える逆方向電圧を次第に増加していくと、ある電圧で急に大電流が流れるようになる。このような特性のダイオードを定電圧ダイオードという。
アンテナ
超短波(VHF)帯において、通信可能な距離を延ばすための方法は、
- 利得の高いアンテナを用いる
- 鋭い指向性のアンテナを用いる
- アンテナの高さを高くする
垂直接地アンテナ
高さが10[m]の垂直接地アンテナの固有波長は40mである
八木アンテナ
八木アンテナは指向性を鋭くするためスタック(積重ね)に接続する場合がある。
電離層
電離層が作られるのに、最も影響があるのは太陽である
スポラジックE層
・スポラジックE層は、夏の昼間に多く発生し、VHFの電波も反射することがある。
ゼロオーム調整
アナログ方式の回路計(テスタ)で抵抗値を測定するとき、準備操作としてメータ指針のゼロオーム調整を行うには、2本のテストリード(テスト棒)を先端を接触させて短絡(ショート)状態にする。
回路
測定しようとする回路に、ディップメータの発振コイルを疎に結合し、可変コンデンサを調整して、ディップメータの発振周波数をその回路の共振周波数に一致させると、ディップメータの発振出力が吸収されて、電流計の指示が最小になる。このときの可変コンデンサのダイヤル目盛から、その回路の共振周波数が直読できる。
AGC回路
受信機にAGC回路を設ける理由は、フェージングの影響を少なくするためである
増幅回路
小さい振幅信号を大きな振幅信号にする。
発振回路
搬送波を発生する。
検波回路
変調された信号の中から、音声信号を取り出す。
変調回路
搬送波を、音声又は音楽等の電気信号によって変化させる
VOX回路
音声の有無によって自動的に送受信を切り替える回路をVOX回路という。
電波
電波は、磁界と電界が直角になっていて、電界が大地と平行になっている電波を水平偏波といい、垂直になっている電波を垂直偏波という。
気象は短波帯の伝搬で生じる不感地帯と特に関係はない
倍率器
倍率器は電圧計の測定範囲を広げるために用いられるもので、計器に直列に接続して使用する
分流器
分流器は、電流計の測定範囲を広げるために用いられるもので、計器に並列に接続して用いられる。
トランジスタ増幅器
トランジスタA級増幅器
・特徴は入力の有無にかかわらず、いつでもコレクタ電流が流れている。
・増幅効率、ひずみ、高調波ともにいちばん小さい
トランジスタc級増幅器
トランジスタc級増幅器は増幅効率、ひずみ、高調波ともにいちばん大きい
音声信号を取り出す
・FM(F3E)受信機：周波数弁別器
AM、SSB受信機：検波器
スケルチ調整つまみ
スケルチ調整つまみは、雑音が急に消える限界付近の位置にする。
ディップメータ
周波数の測定などに使用する。
定在波比測定器(SWRメータ)
アンテナと給電線の整合状態や送信出力電力の測定に使用する。
