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マイクロ波通信装置の要点まとめ(電気通信主任技術者試験「専門(無線)」)

電気通信主任技術者試験(伝送交換)の「専門的能力(無線)」で出題されるマイクロ波通信装置ついてまとめました


過去問を解きながら参考書にコピペしたものをもとに書いたものなので、怪しいところがあるかもしれませんが、参考程度に使用して下さい


試験の過去問の他、電気通信主任技術者試験研究会のテキストからも引用しました

電気通信主任技術者無線テキスト

電気通信主任技術者無線テキスト

衛星通信の地球局の動作の概要

端局装置において衛星伝送区間のキャリア単位にまとめられた信号は、変調装置により変調されて中間周波数信号となる
次に、送信周波数変換装置により、送信する周波数に変換される
最後に、電力増幅装置に入力され、増幅後衛星に向け放射される

衛星からの電波の受信においては、受信される信号は微弱であるため、まず低雑音増幅器に入力され、熱雑音の発生を抑えながら共通増幅された後、受信周波数変換装置により中間周波数信号に周波数変換される


静止衛星であってもその位置が変動するため、ビームの鋭い大口径アンテナは自動追尾が必要であり、自動追尾方式には、アンテナをわずかに振って、ビーコン信号レベルが大きくなる方向を見つけ、その方向にアンテナの向きを調整するステップトラック方式などがある


増幅器

電力増幅装置は、地球局の規模・容量などにより、様々な出力を持つものが用いられるが、大電力が必要な場合は、一般に、TWTや クライストロンが用いられる


送信電力が比較的小さい無線局では、増幅器として固体増幅器(SSPA)が用いられる
SSPAではGaNが主に使われている


クライストロンはTWTと比較して消費電力が小さく、通過周波数帯域が狭い


TWTは真空管の一種で、進行電磁波と電子流の運動を同期させ、相互に作用を行わせて電波を増幅するもの

マイクロ波中継装置

マイクロ波中継装置は、空間を伝搬してきた微弱なマイクロ波を増幅し、規定のレベルの出 力にまで高めて送信アンテナから次局へ送出する機能を有する

要求される特性

  • 定常的な伝搬損失だけでなくフェージングによる伝搬損失の変動に対しても一定の電力まで増幅する

すなわち、入力レベルにより利得が変化し、出力が一定の増幅特性を有すること

  • 高周波用低雑音半導体素子などの部品や高度な回路技術を用いることにより、装置内で発生する熱雑音をできるだけ小さくすること
  • 中継装置から発生するひずみができるだけ小さくなるよう、広帯域で平たんな振幅周波数特性を有すること
  • 隣接無線チャネルあるいは他のマイクロ波方式からの干渉波に対し、十分な選択度特性を有すること
  • 送信波が受信側に回り込むことによる干渉を避けるため、一般に、受信波を一定周波数だけずらして送信するが、中継するごとに周波数偏差が累加されないように十分な周波数安定度を有すること

TDMA方式のバースト同期

TDMA方式では各局からのトラヒックバーストがそれぞれの局ごとに異なるタイムスロットに割り当てられているが、割り当てられたタイムスロット内に正確に送信されないと他局からのバースト信号と衝突して互いに干渉の問題が生じるため、このタイムスロットの入れ込みを適切に制御する必要がある


バースト同期外れを引き起こす原因として次の2つがある

  • 衛星の位置変化による距離の変化
  • 自分のクロックで動作している別々のディジタル網間の通信に衛生が使用されている場合


バースト同期方法には、オープンループによるものとクローズドループによるものがある
ざっくり言うと、オープンループは結果を予想して実行するため誤差が大きいが結果を知る必要が無く、クローズドループは結果を知った上で調整し誤差が小さい

オープンループ

軌道衛星の6要素あるいはこれに類似するデータを用いて地球局〜衛生間の距離を計算・予測し、このデータに基づいて送信タイミングを制御する


バースト位置誤差が大きいため伝送効率が悪い


グローバルビームに対する場合とスポットビームに対する場合とで制御方法に違いがない

クローズドループ

基準バーストと自局バーストとの間の時間差を測定し、この結果から規定値との誤差を規格値内にするように自局バーストの送信タイミングを制御する


バースト位置誤差が小さいため、広く用いられる


地球局〜衛生間の距離の変動はあまり問題にならない


スポットビームの場合は自局の送信バーストが自局の受信ビームに戻ってこないため他の地球局の協力が不可欠になる



その他

エネルギー拡散は、衛星中継器や地球局送信機などにおける相互変調雑音を軽減するため にも有効である。

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