【過去問解説】令和4年7月の1陸技試験問題を解いてみた（R4.7 1回目 無線工学A A-6~A-10）

令和4年7月の1陸技の試験、無線工学AのA-6～10の問題について解説します。

R.4.7 無線工学A（1回目） A-6

デジタル変調方式の理論的なBER特性に関する問題です。

A

(1)の文では64QAMと16QAMについて比較しています。 与えられているグラフから$BER=1\times 10^{-8}$を得るには

• 64QAM:28[dB]
• 16QAM:22[dB]

となっているのでその差は6[dB]です。 6[dB]は4倍を表すのでAには「4」が入ります。 ちなみに16QAMと64QAMは同じQAM方式でビットレートが64QAMでは4倍になっています。 ビットレートが高いほどBERは劣化することからも4倍と考えてもよいでしょう。

B

与えられた式からBPSKの所要$C/N$はQPSKの1/2倍(=-3dB)となります。 そのため、BPSKの所要C/Nは12dBです。 グラフから16PSKの所要C/Nは26dBなので、その差は14dBとなります。 \[ 14[\rm{dB}]=20-6=10\log 10^2 -10\log 2^2 \\ =10\log \frac{100}{4}=10\log 25 \] となるので25倍です。 そのため、Bには「25」が入ります。

C

与えられた式から$E_b/N_0=\frac{1}{3}C/N$です。 8PSKの所要C/Nはグラフから20.3[dB](くらい)なので$20.3-4.8=15.5[\rm{dB}]$となります。 そのため、Cには「15.5」が入ります。 以上から答えは3です。

R.4.7 無線工学A（1回目） A-7

スーパーヘテロダイン受信機のスプリアスレスポンスに関する問題です。 スーパーヘテロダイン受信機では所望周波数$f=f_0 \pm f_{IF}$の周波数が局部発振器の出力と合成され$f_{IF}$の中間周波数を取り出す方式です。 つまり、局部発振器からの出力と合成されて周波数$f_{IF}$の信号となる周波数が混信妨害を生ずる周波数といえます。

A

(1)の文では局部発振器からの出力に所望の周波数以外の成分が含まれていた場合の状況を考えています。 局部発振器から出力された$f_0/2$の周波数と乗算されて$f_{IF}$に変換される周波数$f_{SP}$は \[ f_{SP}=(f_0/2)\pm f_{IF} \] となります。 そのため、Aには「$(f_0/2)\pm f_{IF}$」が入ります。

B

(2)も(1)と同様の考えから \[ f_{SP}=2f_0 \pm f_{IF} \] です。 そのため、Bには「$2f_0 \pm f_{IF}$」が入ります。

C

ここまでと同様に$f_{IF}$が中間周波数となるような周波数を考えます。 局部発振器とスプリアスの周波数の2倍高調波が信号に含まれるので、発生しうる組み合わせとその時混信妨害が生ずる周波数は次の通りです。 \[ f_0 \times f_{SP}:f_{SP}=f_0 \pm f_{IF} \\ f_0 \times 2f_{SP}:f_{SP}=f_0 \pm (f_{IF}/2) \\ 2f_0 \times f_{SP}:f_{SP}=2f_0 \pm f_{IF} \\ 2f_0 \times 2f_{SP}:f_{SP}=2f_0 \pm (f_{IF}/2) \] このうち選択肢に含まれているのは局部発振器の基本波とスプリアスの周波数の2倍高調波の組み合わせである$f_0 \pm (f_{IF}/2)$です。 そのため、Cには「$f_0 \pm (f_{IF}/2)$」が入ります。 以上から答えは5です。

R.4.7 無線工学A（1回目） A-8

減衰器と増幅器を縦続接続したときの雑音指数の計算問題です。 減衰器の雑音指数を考えるときは雑音指数$L$、利得$1/L$とします。 雑音指数$F_i$、利得$G_i$の回路を$n$子縦続接続したときの雑音指数(真数)は \[ NF=F_1+\frac{F_2-1}{G_1}+\frac{F_3-1}{G_1G_2}+\ddots +\frac{F_n-1}{G_1G_2 \ddots G_{n-1}} \] となります。 各装置の雑音指数や利得の真数は$\log_{10}2=0.3$をうまく使って$10-3$や$10+3$をうまく使って計算しましょう。 この式に問題の状況を当てはめると \[ NF=L_A+L_A(F_B-1)+\frac{L_A(F_C-1)}{G_B} \\ =10+10\times (2-1)+\frac{10\times (5-1)}{20}=22 \] となります。 以上から答えは5です。

R.4.7 無線工学A（1回目） A-9

直列型定電圧回路の電流制限型保護回路に関する問題です。

A

負荷に流れる電流$I_L$が増加すると$R_5$を流れる電流も増加するので$R_5$の両端の電圧が増加します。 そのため、Aには「$R_5$」が入ります。

B

Tr3が導通するとTr1のベースに流れていたベース電流がTr3方向に流れるのでTr1のベース電流が減少します。 そのため、Bには「Tr1」が入ります。

C

$R_5$に流れる電流は$I_L$とほぼ等しいので、保護回路が動作し始めるとき、$V_S=R_5I_L$なので、 \[ I_L=V_S/R_5 \] となります。 そのためCには「$V_S/R_5$」が入ります。 以上から答えは1です。

R.4.7 無線工学A（1回目） A-10

無停電電源装置(UPS)について誤った選択肢を選ぶ問題です。 誤った選択肢は4です。 共通予備システムは常用UPS故障時に共通用予備UPSに切り替えるシステムです。 共通予備UPSに切り替えるので常用UPSの分をまかなえる十分な容量は必要ですが、容量を合わせる必要はありません。 そのため、答えは4です。

まとめ

今回は令和4年7月無線工学Aの1回目のA-6~A-10について解説しました。 BER特性やスプリアスに関する問題など計算が必要な問題も多く対数がからむ計算も多いので$3\rm{dB}\simeq 2\rm{倍}$や$5\rm{dB}\simeq 0.48\rm{倍}$あたりは覚えておくといいでしょう。 勉強法 第一級陸上無線技術士の勉強法とおすすめ参考書

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