電験三種 機械 問71：制御・プログラム

電験三種「機械」の「制御・プログラム」に関する問題（令和5年度上期 問13）。正答は(3)です。

【基本公式】電気通信の基本概念を整理する。

正答(3)「雑音(ノイズ) 多重化 変調波 標本化 圧縮」の根拠：

(ア)雑音（ノイズ）：伝送路から混入して信号を変化させる不要な成分。

(イ)多重化：1本の伝送路で多数の通話を同時に伝送する技術（FDM/TDM/CDM等）。

(ウ)変調波：信号波と搬送波を合成した電波（AM変調波/FM変調波等）。

(エ)標本化：A-D変換でアナログ信号を2倍以上の周波数でサンプリング（標本化定理）。

(オ)圧縮：データサイズを削減する処理（JPEG：静止画圧縮の国際標準規格）。

【制御・プログラム（電気通信）の解法と要点】（令和5年度上期 問13）

【各空白の解析】

(ア)雑音（ノイズ）：通信で信号に混入する不要な電気的成分。S/N比（信号対雑音比）で評価。

(イ)多重化：一つの伝送路に複数の信号を乗せる技術。

FDM（周波数分割）：アナログ多重通信（ラジオ/テレビ）

TDM（時分割）：デジタル多重通信（固定電話網）

CDM（符号分割）：スペクトル拡散（3G/4G携帯）

(ウ)変調波：信号波（情報）を搬送波に乗せた合成波。

AM（振幅変調）、FM（周波数変調）、PM（位相変調）

(エ)標本化（サンプリング）：標本化定理→サンプリング周波数≥2×最高周波数→元のアナログ再現可能。

(オ)圧縮：ロスレス（可逆）圧縮・不可逆圧縮（JPEG：静止画・MP3：音声）

→選択肢(3)「雑音・多重化・変調波・標本化・圧縮」全て正しい→正答(3)

【制御・プログラム（電気通信）の深層解析と電験三種合格戦略】（令和5年度上期 問13）

【核心論点と正答根拠】

(ア)雑音、(イ)多重化、(ウ)変調波、(エ)標本化、(オ)圧縮→選択肢(3)正答。

【標本化定理の詳細（シャノン-ナイキスト）】

標本化周波数fs≥2fmax→アリアシングなし。

音声（電話）：fmax=4kHz→fs=8kHz（ITU-T標準）→8000サンプル/秒×8bit=64kbps（PCM）。

音楽CD：fmax=20kHz→fs=44.1kHz→16bit×2ch=1.41Mbps（元データ）。

量子化：アナログ振幅→デジタルN段階（量子化ビット数nbit→2ⁿ段階）。

【デジタル変調方式と電力通信】

BPSK（2相）：1bit/シンボル・耐ノイズ強・低速。

QPSK（4相）：2bit/シンボル・汎用。

QAM（直交振幅変調）：256QAM=8bit/シンボル→高速・S/N高要求。

OFDM（直交周波数分割多重）：マルチパスに強→LTE/WiFi/地上デジタル放送の基盤。

【電力通信技術（実務関連）】

電力線搬送通信（PLC）：電力線を通信路に利用→スマートメータ・変電所監視。

光ファイバ通信：電力会社の光ケーブル→系統監視・DG（分散電源）連絡用。

電験二種：通信・制御システムの設計が電力系統監視/保護と関連する範囲で出題。