Penguin-AppliedPhysicsのブログ

応用物理に関することを色々と。

令和3年1月1回目 一陸技「無線工学A」A-8

A-8 シングルスーパーヘテロダイン受信機において、受信周波数が、2,800[kHz]のときの影像周波数の値として、正しいものを下の番号から選べ。ただし、中間周波数は、455[kHz]とし、局部発振器の発振周波数は、受信周波数より高いものとする。

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これも知ってるかですなぁ

 

分かりやすい解説は以下参照です。

スーパーヘテロダイン受信機 影像周波数混信 中間周波数 局部発振周波数 中間周波増幅器 選択度の向上 周波数差 - 1アマの無線工学 H14年12月期 B-03

受信周波数に対し中間周波数の2倍高い周波数を影像周波数といいます。

つまり、

2800+2\times 455=3710

 

答えは1です!(イェーイ)

令和3年1月1回目 一陸技「無線工学A」A-7

A-7 図に示す通信回線において、受信機の入力に換算した C/Nが65[dB]のときの送信機の送信電信電力P[W]の値として、正しいものを下の番号から選べ。ただし、送信及び受信アンテナの絶対利得を共に40[dBi]、送信及び受信給電線の損失を共に6[dB]、両アンテナ間の伝搬路の損失を 130[dB]とする。また、ボルツマン定数kを-198.6[dBm/(Hz-K)]及び周囲温度 Tを24.6[dB(K)]、受信機の雑音指数を4[dB]及び等価雑音城幅を20[MHz]とし、1[mW]を0[dBm]、log10 2=0.3とする。

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また計算

 

雑音電力はkTBFと覚えてしまいましょう

今回、Bが20MHzなのでdBに変換します

B=10log_{10}20\times 10^6=3+70=73

なので、雑音電力は

kTBF=-198.6+24.6+73+4=-97

ここで、

送信電力+送信アンテナゲイン-送信給電線損失-伝送路の損失-受信給電線損失+受信アンテナ-雑音電力=C/N

になればよいので

P+40-6-130-6+40-(-97)=65
P=30(dBm)

この単位注意です。1dBmが1mWですから、その10の3乗倍の1000mW(=1W)が正解です。

 

1が正解です(イェーイ)

令和3年1月1回目 一陸技「無線工学A」A-6

A-6 単一通信路における周波数変調(FM)波のS/N改善係係数I[dB]の値として、最も近いものを下の番号から選べ。ただし、変調指数をmf、等価雑音帯域幅をB[Hz]、最高変調周波数をfp[Hz]とすると、I(真数)は、I=3mf^2/(2fp)で表せるものとし、最大周波数偏移fdを6[kHz]、Bを10[kHz]、 fpを3[kHz]とする。また、log10 2 = 0.3とする。

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計算問題

 

これまたよく出ますので暗記しても良いのですが

m_{f}=\frac{f_{d}}{f_{p}}

です

変調指数は最高変調周波数と最大周波数偏移の比です。

なので、

m_{f}=\frac{f_{d}}{f_{p}}=\frac{6}{3}=2

あとは問題の式に当てはめて

I=\frac{3m_{f}^{2}B}{2f_{p}}=20

dB表記にすると

I=10log_{10}20=10(log_{10}2+log_{10}10)=3+10=13

 

答えは2です!(イェーイ)

 

令和3年1月1回目 一陸技「無線工学A」A-5

A-5 次の記述は、図に示すデジタル通信に用いられるQPSK(4PSK)復調器の原理的構成例について述べたものである。⬜︎内に入れるべき字句の正しい組合せを下の番号から選べ。なお、同じ記号の内には、同じ字句が入るものとする。

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よくみるやつ

 

QPSK復調器はこちらが一番分かりやすい解説かと思います。

同期検波を使ったQPSK復調器の問題 | 一陸特の小部屋

A

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第3回 無線通信に必要な変調技術 | 無線方式博士の電波講座 | DENGYO 日本電業工作株式会社

図にもある通り、復調は掛け算です。

 

B

QPSKのPはphase(位相)ですから

 

C

4周期分とってしまったら、平均する必要があるため符号の識別ができません。

 

答えは3です!(イェーイ)

令和3年1月1回目 一陸技「無線工学A」A-4

Aー4 次の記述は、振幅変調(A3E)波について述べたものである。このうち誤っているものを下の番号から選べ。ただし、搬送波を Acosωt [V]、単一正弦波の変調信号を Bcospt [V]とし、Aは搬送波、Bは変調信号号の振幅 [V]を、ωは搬送波、pは変調信号の角周波数[rad/s]を表すものとし、A>Bとする。

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文章問題

 

4が誤りです。

必須級なので、これは暗記しても良いかもしれませんが

上側帯波の電力 P_{U}と下側帯波の電力 P_{L}、搬送波電力 P_{T}の関係は

 P_{U} = P_{L} =\frac{m^{2}}{4} P_{T}

です。

mは変調度ですから、m=0.5のときは

 P_{U} = P_{L} =\frac{1}{16} P_{T}

ここで、問題では  P_{U} P_{L}の和を聞かれてますから

 P_{U} +P_{L} =\frac{1}{8} P_{T}

正しくは1/4ではなく1/8です。

 

答えは4です(イェーイ)

令和3年1月1回目 一陸技「無線工学A」A-3

A-3 次の記述は、QPSK及びπ/4シフトQPSKの信号点の位相変化について述べたものである。⬜︎内に入れるべき字句の正しい組合せを下の番号から選べ。ただし、ここでのπ/4シフトQPS Kは、送るデータが"0,0"であれば、その前に送った信号点に対して+π/4[rad]の位相変化を、同様に、送るデータが"0,1"であれば、+3π/4、"1,1"であれば-3π/4、"1,0"であれば-π/4に
の位相変化をそれぞれ与えて送信するものとする。

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慣れてしまえば?

 

A

QPSKは図1の通り、90°ずつ配置されてますから、IとQが同時に変化したら、90+90=180°すなわちπの変化です。

 

B

これは文章問題。

最初は①にいます。最初は"0,0"ですから本文より+π/4移動して、②に行きます。(反時計回りです)

②から"1,1"なので-3π/4移動して、⑦に移動します。

⑦からは"0,1"なので+3π/4移動して、②に戻ります。

再度②からは"1,0"なので-π/4移動して①に戻ります。

 

答えは5です(いえーい)

令和3年1月1回目 一陸技「無線工学A」A-2

A-2 図に示すように BPSK及び下16QAM変調方式の信号点開距離を等しくよとして、それぞれ同一の伝送路を通して受信したとき、理論的に16QAMと BPSK の搬送機帯における信号号対雑音電力比C/N[dB]の差の値として、最も近いものを下の番号から選べ。ただし、両方式の雑音電力Nは等しく、各信号点は、等確率で発生するものとし、log10_2=0.3とする。

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今の難化傾向を考えると易しく思える…

 

原点からの振幅を考えます。

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なので、BPSKのOA間の振幅は\frac{d}{2}です。

陸技において、電力は振幅の2乗の半分が鉄則(P=\frac{A^2}{2})ですから、

BPSKのOA間の電力は\frac{d^2}{4}です。

※本来は実効値を考え、振幅の\frac{1}{\sqrt{2}}倍が電圧を指します。電力は電圧の2乗ですので、P=\frac{A^2}{2}が出てきます。

 

一方、16QAMの場合は後に平均を取るため、右上の4点だけ考えれば良いです。

OB間では振幅は三平方の定理より\frac{\sqrt{2}d}{2}

OC間とOD間は\frac{\sqrt{10}d}{2}

OE間は\frac{3\sqrt{2}d}{2}

あとはこの4点の電力を求めて平均を取りましょう。

\frac{{\frac{\sqrt{2}d}{2}}^2+{\frac{\sqrt{10}d}{2}}^2+{\frac{\sqrt{10}d}{2}}^2+{\frac{3\sqrt{2}d}{2}}^2}{4}

=\frac{5d^2}{2}

16QAMはBPSKの電力の10倍になっています。電力なので、10dBの差です。

 

答えは2です(イェーイ)

類似問題はこちら

令和1年7月 一陸技「無線工学A」A-3 - Penguin-AppliedPhysicsのブログ