無線工学A1209

R7.07-1A12
R7.01-1A14
R5.07-1A13

解答

R7.07-1A12

3 30  -45  32

ワンポイント解説
 ・\(Fmr\)はデシベル変換(\(P_{ir}\)に注意)
 ・Prはデシベルで計算
 ・フェージングマージン\(F_m=P_r-(P_{rni}+C/N_{th0})\)もデシベルで計算
  \(P_r\):平常時受信入力電力
  \(P_{rni}\):受信機熱雑音電力 \(P_{rni}=k_BTBF\)
  \(C/N_{th0}\):フェージング時の熱雑音に対する所要C/N

デシベル計算(素因数分解)
+10dB=10倍  +3dB=2倍
-10dB=1/10倍  -3dB=1/2倍
✕は+、÷は-

(1)\(F_{mr}=10\log{(k×PR)/(P_{ir}×d)}\)はデシベル計算でOKです。
 \(F_{mr}\)真数:\(\frac{(k×PR)}{(P_{ir}×d)}\)は、\(P_{ir}=(5×10^{-5}/D)\)より、
      \(\frac{k×PR}{\frac{5×10^{-5}}{D}×d}=\frac{2×0.00837}{\frac{5×10^{-5}}{150k}×50k}=\frac{2×837×10^{-5}×3}{5×10^{-5}}≒1,000\)
 \(F_{mr}\)真数:1,000=10×10×10
 \(F_{mr}\)[dB]:  =10+10+10=30[dB]

\(P_r\):平常時受信入力電力はデシベルで計算
 送信機出力1[W]をデシベルに変換しますが、、、
 ※求める\(P_R\)は[dBm]に注意してください。[dBm]の基準は1[mW]です。
  →0[dBm]=1[mW]より
 真数:1[W]=1,000[mW]=10×10×10[mW]
 [dBm]: =10+10+10=+30[dBm]

 表にまとめると、

(2)フェージングマージン\(F_m=P_r-(P_{rni}+C/N_{th0})\)もデシベルで計算
 \(P_r\)は(1)最後で求めた-45[dBm]
 \(P_{rni}=k_BTBF\)ですが、
  ・\(k_B=-228.6\)[dBW/Hz/K]は単位を[dBm]にするため((1)の※と同様にして)
   \(k_B=-228.6+30=-198.6\)[dBm/Hz/K]
  ・\(B=9.5M\)[Hz]は単位を[dB]に変換すると
   真数:9.5M=9.5×10×10×10×10×10×10
   [dB]:  =9.8+10+10+10+10+10+10=69.8
         ↑9.5[真数]が9.8[dB]になるのは、問題文の\(\log_{10}9.5=0.98\)より
  したがって、 \(P_{rni}=k_BTBF\)は
  真数:\(P_{rni}=k_BTBF\)
  [dB]:\(P_{rni}=k_B+T+B+F\)
       \(=-198.6+24.6+69.8+4=-100.2\)[dBm]
 \(C/N_{th0}\)は問題文より、23.2[dB]

 フェージングマージン\(F_m\)は、
  \(F_m=P_r-(P_{rni}+C/N_{th0})\)
    \(=-45-(-100.2+23.2)=32\)[dB]

R7.01-1A14

2 -3.0  8.7  62.7

ワンポイント解説①
 等価等方輻射電力(EIRP)
 EIRPは、送信機→給電線→送信アンテナから電波が発射した直後の電力レベルの事です。
 ・送信電力[W]を[dBW]にデシベル計算 ※1[W]=0[dBW] 1[W]が基準の0[dBW]
 ・送信電力、給電損失、送信アンテナ利得の足し算をする。

デシベル計算
+10dB=10倍  +3dB=2倍
-10dB=1/10倍  -3dB=1/2倍

ワンポイント解説②
 性能指数G/T
 ・システム雑音温度[K]を[dBK]にデシベル計算 ※1[K]=0[dBK] 1[K]が基準の0[dBK]
 ・受信アンテナ利得、給電損失、システム雑音温度の足し算をする。

デシベル計算(素因数分解)
+10dB=10倍  +3dB=2倍
-10dB=1/10倍  -3dB=1/2倍
✕は+、÷は-
+4.8dB=3倍 ←問題文の最後(\(log_{10}3=0.48\))より

 システム雑音温度
  真数 300[K]=3×10×10
  デシベル[dB/K]=4.8+10+10=24.8[dB/K]

・受信アンテナ利得、給電損失、システム雑音温度の足し算をする。
 性能指数G/T=34.5[dBi]-1.0[dB]-24.8[dB/K]=8.7[dB/K]
 ※システム雑音温度は雑音なのでレベルの計算ではマイナス(-)します。

ワンポイント解説③
 受信\(C/N_0\)
 ・等価等方輻射電力(EIRP)、伝搬損失、受信機の足し算をする。

受信\(C/N_0\)は、(問題の表と見比べて下さい) ※赤色はマイナスにします。
・等価等方輻射電力(EIRP)-3dBW
・伝搬損失       -171.6dB
・受信アンテナ利得    34.5dBi
・給電損失(受信)     -1dB
・ボルツマン定数    -228.6dBW/Hz/K  ←問題文に記入 
・システム雑音温度[dBK]  24.8dBK ←②で求めた[dBK]の方です。[K]ではない。

∴受信\(C/N_0=-3-171.6+34.5-1-(-228.6+24.8)=62.7\)[dBHz]

R5.07-1A13

4 27  30.2  76.8

ワンポイント解説①
 等価等方輻射電力(EIRP)
 ・送信電力[W]を[dBW]にデシベル計算 ※1[W]=0[dBW] 1[W]が基準の0[dBW]
 ・送信電力、給電損失、送信アンテナ利得の足し算をする。

・システム雑音温度[K]を[dBK]にデシベル計算

デシベル計算
+10dB=10倍  +3dB=2倍
-10dB=1/10倍  -3dB=1/2倍

ワンポイント解説②
 性能指数G/T
 ・システム雑音温度[K]を[dBK]にデシベル計算 ※1[K]=0[dBK] 1[K]が基準の0[dBK]
 ・受信アンテナ利得、給電損失、システム雑音温度の足し算をする。

デシベル計算
+10dB=10倍  +3dB=2倍
-10dB=1/10倍  -3dB=1/2倍

・システム雑音温度[K]を[dBK]にデシベル計算

・受信アンテナ利得、給電損失、システム雑音温度の足し算をする。

 選択肢Bから+29dB~+32dBの答えを選択して、30.2[dB/K]
 ※30.2[dB/K]より、受信システム雑音温度=55-30.2=24.8[dBK]=300[K]

ワンポイント解説③
 受信\(C/N_0\)
 ・等価等方輻射電力(EIRP)、伝搬損失、受信機の足し算をする。

受信\(C/N_0\)は、(問題の表と見比べて下さい) ※赤色はマイナスにします。
・等価等方輻射電力(EIRP) 27dBW
・伝搬損失        -209dBW
・受信アンテナ利得     57dBi
・給電損失(受信)     -2dB
・ボルツマン定数    -228.6dBW/Hz/K  
・システム雑音温度[dBK]  24.8dBK ←②で求めた[dBK]の方です。[K]ではない。

∴受信\(C/N_0=27-209+57-2-(-228.6+24.8)=76.8\)[dBHz]

検索用キーワード(問題文の最初の一文)

・無線中継回線の回線設計の概要等
・表は、衛星通信のダウンリンクにおける回線設計の一例を示したもの
・表は、衛星通信のダウンリンクにおける回線設計の一例

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