令和3年7月の1陸技の試験2回目の無線工学BのB-1～5の問題について解説します。
R.3.7 無線工学B（2回目） B-1
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 B-1
アンテナの散乱断面積に関する問題です。
問題文には半波長ダイポールとありますが、内容的は半波長ダイポールに限った話ではありません。
ア
起電力、放射抵抗、電流が与えられていて、選択肢にも電力の次元を持つ選択肢が3つあるので迷うかもしれません。 起電力からはアンテナの放射抵抗と受信機のインピーダンスが見えるので、この時点での条件では起電力から散乱電力を求めることはできません。
そのため、アには1.$|I|^2R_r$が入ります。
イ
電力束密度は$p=EH=\sqrt{\frac{\epsilon_0}{\mu_0}}E^2=\frac{E}{Z_0}$なので、イには2.$\frac{E}{Z_0}$が入ります。
ウ
アンテナに誘導された起電力から見ると放射抵抗と受信機が直列に接続されています。 入力インピーダンスが整合しているので、散乱電力は受信電力$P_r=\frac{V^2}{4R_r}$と等しくなります。
そのため、ウには8.$\frac{V^2}{4R_r}$入ります。
エ
②に③,④を代入して、$A_S=\frac{V^2Z_0}{4R_rE^2}$となります。
そのため、エには9.$\frac{V^2Z_0}{4R_rE^2}$が入ります。
オ
(4)に記載の通り、受信アンテナの散乱断面積と実効面積は等しくなります。
そのため、オには5.「と等しく」が入ります。
R.3.7 無線工学B（2回目） B-2
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 B-2
TEM波に関する問題です。
ア
電磁波は伝搬方向に対して垂直に電界と磁界が発生するので伝搬方向にこれらの成分は存在しません。 この意味で電磁波は横波です。
そのため、アは2.誤りです。
イ
文の通りでTEM波の電界と磁界は同相です。
そのため、イは1.正しいです、
ウ
TEM波は自由空間を平面波で伝搬するモードです。 導波管ではTE波やTM波で伝搬して、TEM波で電磁波が伝搬することはありません。
そのため、ウは1.正しいです。
エ
並行二線式給電線の2本の給電線の間の電磁界は平面波(TEM波)です。
そのため、エは2.誤りです。
オ
真空の固有インピーダンスは$120\rm{[\Omega]}$ではなく$120\pi\rm{[\Omega]}$です
そのため、オは2.誤りです。
R.3.7 無線工学B（2回目） B-3
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 B-3
マイクロストリップアンテナに関する問題です。
マイクロストリップアンテナはマイクロストリップラインの太さや誘電体の厚さを波長に対して大きな値にすることで、電磁波の放射量を大きくしたものです。
ア
誘電体に給電しても仕方ないのでマイクロストリップアンテナでは放射版と地板に給電します。
そのため、アには6.地板が入ります。
イ
電流は長さ方向（X軸方向）に分布し、これが両端で反射して定在波になればいいので$l$が1/2波長の整数倍になれば共振します。
そのため、イには7.1/2が入ります。
ウ
図2の矢印の向きを見れば答えがわかります。 Y軸方向の磁流は逆方向を向いているので打ち消し合うため、$M_3$と$M_4$が相加されます。
そのため、ウには3.$M_3$と$M_4$が入ります。
エ
地板で電界が遮蔽されるのでZ軸方向の単一指向性を持ちます。
そのため、エには4.Zが入ります。
オ
マイクロストリップアンテナの厚さや幅が広くなるほど共振する周波数が増えるので、広帯域になります。
そのため、オには10.広帯域が入ります。
R.3.7 無線工学B（2回目） B-4
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 B-4
マイクロ波の対流圏伝搬に関する問題です。
ア
屈折率が地表から高さとともに減少するので地表に対して平行になる方向に屈折していきます。 送受信点間の直線からは上方に凸に湾曲します。
そのため、アには8.「上方に凸に」が入ります。
イ
修正屈折率$m$は地表からの高さと地球半径で補正されたものです。
そのため、イには10.半径が入ります。
ウ
$R$に対して$h$は非常に小さいので、1に近い値となります。 これに1を足したところで2に近い値を$10^6$倍したところで意味はありません。
そのため、ウには2.$(m-1)$が入ります。
エ
標準大気のときの曲線の形は標準形と呼ばれています。
そのため、エには5.標準形が入ります。
オ
ラジオダクトは温度などが逆転し、屈折率が地表からの高さに対する変化と逆転した変化をするために起きます。 このような状態になった層を逆転層と呼びます。
そのため、オには7.逆転が入ります。
R.3.7 無線工学B（2回目） B-5
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 B-5
ウィーラー・キャップ法による小型アンテナの測定に関する問題です。
この測定方法自体を知らなくても問題文の誘導にしたがって解けばそれほど難しくはないでしょう。
ア
金属箱をかぶせて電波を放射できなくすることで損失抵抗を測定します。 放射抵抗と損失抵抗の和は入力インピーダンスの実数部になるはずなので、アには1.実数部が入ります。
イ
金属箱を取り除いた状態では前述の通り、電波が放射されるので、損失抵抗に加えて放射抵抗が見えてくるはずです。
そのため、イには2.$R_r+R_l$が入ります。
ウ
放射効率は$\frac{R_r}{R_r+R_l}$となります。 ここで$R_{in}=R_r+R_l, R_{in}’=R_l$なので、これを代入すると$\eta =1-\frac{R_{in}’}{R_{in}}$となります。
そのため、ウには8.$1-\frac{R_{in}’}{R_{in}}$が入ります。
エ
$P_o’=P_o$を代入して計算すると$\eta =\frac{(P_{ref}’/P_o’)-(P_{ref}/P_o)}{1-(P_{ref}/P_o)}$となります。
そのため、エには4.$1-(P_{ref}/P_o)$が入ります。
オ
与えられている反射係数は電圧反射係数なので次の式が成り立ちます。 \[ |\Gamma |^2=P_{ref}/P_o \\ |\Gamma ‘|^2=P_{ref}’/P_o’ \] なので②の式に代入すると$\eta =\frac{|\Gamma ‘|^2-|\Gamma |^2}{1-|\Gamma |^2}$となります。
そのため、オには5.$\frac{|\Gamma ‘|^2-|\Gamma |^2}{1-|\Gamma |^2}$が入ります。
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B-1~5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
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