令和3年7月の1陸技の試験2回目の無線工学BのA-11～15の問題について解説します。
R.3.7 無線工学B（2回目） A-11
出典：公益財団法人 日本無線協会 第一級陸上無線技術士 R3年7月2回目 無線工学B A-11
角錐ホーンアンテナの利得に関する問題です。
角錐ホーンアンテナの利得は$10\log\left( \frac{4\pi ab}{\lambda^2}\eta_e\eta_h\right)$で表せます。 $a,b$は開口面の縦及び横の長さ、$\lambda$は波長、$\eta_e, \eta_h$はそれぞれ、電界面、磁界面の開口効率です。
これは開口アンテナの利得を表す$G=\frac{4\pi}{\lambda^2}\eta A$(真数)を角錐ホーンアンテナの開口面に当てはめたものです。
この式に与えられた値を代入して計算します。 \[ G=10\log\left(\frac{4\pi ab}{\lambda^2}\eta_e\eta_h \right) \\ =10\log \left(\frac{4\pi 0.4\times 0.83}{0.05^2}\times 0.8\times 0.75 \right) \] ここでは大体の値がわかればいいので$0.83\simeq 0.8, 0.75\simeq 0.8$として計算しましょう。 \[ G\simeq 10\log (2^13\times 10^{-4}\times 3^2 \times 10^{-2} \times 10^{-4}) =39+10-20=29\simeq 30[\rm{dB}] \] となります。
そのため、答えは5です。
R.3.7 無線工学B（2回目） A-12
出典：公益財団法人 日本無線協会 第一級陸上無線技術士 R3年7月2回目 無線工学B A-12
対数周期ダイポールアレーアンテナに関する問題です。
知識を問う問題で明らかに誤った選択肢があります。
誤った選択肢は4です。 一般に対数周期アンテナはインピーダンスが周波数に対して小さな周期的な変動はあるものの広帯域で一定です。 すなわち、八木・宇田アンテナより広い帯域幅を持つことになります。
余談ですが、本サイトのホームページに乗っているパラボラアンテナの放射器には対数周期アンテナが使用されています。 このアンテナはかつて茨城県平磯市にあった平磯太陽観測施設にあったHiRAS2というアンテナです。 放射器に対数周期アンテナを使用することで太陽が出す電波の広い帯域の電波を1つのアンテナで観測できました。
R.3.7 無線工学B（2回目） A-13
出典：公益財団法人 日本無線協会 第一級陸上無線技術士 R3年7月2回目 無線工学B A-13
いろいろなアンテナの特徴に関する問題です。
誤った選択肢は3です。 副反射鏡は回転楕円面です。
グレゴリアンアンテナは放射器と回転楕円面の副反射鏡、回転放物面の主反射鏡をもつ開口型アンテナです。 副反射鏡は放射器の位置と主反射鏡の焦点を焦点に持つ回転楕円面となっています。 回転楕円面は2つの焦点からの距離の和が一定となる点の集まりです。 副反射鏡を回転楕円面にすることで放射器から放射された電波が副反射鏡で反射されると必ず主反射鏡の焦点を通ることになります。 そのため、動きとしてはパラボラアンテナと同等の動きになります。
R.3.7 無線工学B（2回目） A-14
出典：公益財団法人 日本無線協会 第一級陸上無線技術士 R3年7月2回目 無線工学B A-14
平面波の反射に関する問題です。
A
与えられた式から$R=0$となるnを計算しましょう。
このとき(分子)=0となるので、$n^4\cos^2i-n^2+\sin^2i=0$という4次方程式を解くことになります。 この方程式は$n^2$に関する2次方程式と考えることができるので、解の公式を使って$n^2=\frac{1\pm \sqrt{1-4\cos^2i\sin^2i}}{2\cos^2i}$となります。 計算すると$n^2=\tan^2i,1$となるので、Aに入るのは$\tan i$です。
B
反射波がなくなる入射角はブルースター角と呼ばれています。 そのため、Bにはブルースター角が入ります。
C
入射角がブルースター角のとき$n=\frac{\sin i}{\sin \phi}=\tan i$となるため、$\cos i=\cos(\pi /2-\phi)$です。 そのため、入射角と屈折角の和は90°になります。
以上から答えは1です。
R.3.7 無線工学B（2回目） A-15
出典：公益財団法人 日本無線協会 第一級陸上無線技術士 R3年7月2回目 無線工学B A-15
電波の伝わり方に関する問題です。 電波の伝わり方については下記の記事にまとめています。
A
地表波は周波数が低いほど回折しやすく、減衰しにくいので遠くまで伝搬します。 そのためAには低いが入ります。
B
対流圏散乱波は対流圏内での屈折率のゆらぎによって生じます。 そのため、Bには屈折率のゆらぎが入ります。
C
対流圏内で高さ方向に屈折率が変化するとラジオダクトが発生することがあります。 例えば、問題文にある気温逆転現象であればある温度の空気層が屈折率が大きい空気で挟まれる方になるので導波管のような伝搬が発生します。
そのため、Cには高さ方向が入ります。
以上から答えは1です。
まとめ
今回は先日行われた令和3年7月2回目の1陸技の無線工学BのA-11~15を解いてみました。 過去問が多く出題される1陸技の試験ですが、ここ最近は1回の試験で2回分の過去問が出るので過去問もはかどりますね。 次の試験を目指すならこの時期からであれば次の試験まで十分に時間が取れます。 1陸技を目指す方は頑張っていきましょう。
参考文献
電磁気学をちゃんと学びたい人向け
上の難易度が高い人
コメント