一陸技｜無線工学B｜過去問
令和2年1月期 B－3
要点（wavelane の要約）: 導波管の端をラッパ状に広げたアンテナについて、広げる目的、開口面で一様であるべき量、開口の面積と波長で書いた正面の利得、広げ過ぎると利得が頭打ちになる寸法と開口中心の位相の進み遅れを語群から選ばせる問題。
原文（公式問題文）
B－3 次の記述は、角錐ホーンアンテナについて述べたものである。［ ］内に入れるべき字句を下の番号から選べ。 (1) 方形導波管の終端を角錐状に広げて、導波管と自由空間の固有インピーダンスの整合をとり、［ ア ］を少なくして、導波管で伝送されてきた電磁波を自由空間に効率よく放射する。 (2) 導波管の電磁界分布がそのまま拡大されて開口面上に現れるためには、ホーンの長さが十分長く開口面上で電磁界の［ イ ］が一様であることが必要である。この条件がほぼ満たされたときの正面方向の利得 G（真数）は、波長を λ〔m〕、開口面積を A〔m²〕とすると、次式で与えられる。 G ＝ ［ ウ ］ (3) ホーンの［ エ ］を大きくし過ぎると利得が上がらない理由は、開口面の中心部の位相が、周辺部より［ オ ］ためである。位相を揃えて利得を上げるために、パラボラ形反射鏡と組み合わせて用いる。 1 反射 2 振幅 3 32λ²/(πA) 4 長さ 5 進む 6 屈折 7 位相 8 32A/(πλ²) 9 開き角 10 遅れる
出典: 令和2年1月期 第一級陸上無線技術士「無線工学B」（FB201）B－3（本試験問題）。公益財団法人日本無線協会
解かずに正答と解説を見る
正答: ア 1／イ 7／ウ 8／エ 9／オ 5
要確認: この正答と解説は、公式解答表との機械的な照合は済んでいますが、人による照合はまだです。 公式と食い違って見えるときは、出典の解答PDFを優先し、サポートからお知らせください。
wavelane の解説（公式の解説ではありません）
導波管の端をラッパ状に広げて自由空間へ整合させるホーンの性質を問う。開口面で位相がそろうほど利得は面積に比例して伸びるが、開き角を広げ過ぎると中心が周辺より位相が進み、利得が頭打ちになる。
- ア: 解答 1（反射）
- 導波管の端をそのまま開放すると、管内と自由空間の固有インピーダンスが違うので、端で電波が反射して戻る。徐々に広げると整合が取れて反射が減る。
- イ: 解答 7（位相）
- 開口面全体で位相がそろっていれば、正面方向へ同相で足し合わされ、面積に見合った利得が出る。振幅分布は導波管の分布が拡大されたものでよい。
- ウ: 解答 8（32A/(πλ²)）
- 開口面アンテナの利得は 4πA/λ² に開口効率を掛けた値である。ホーンの開口効率を約 0.81 とすると 4π×0.81 ≒ 32/π になる。
- エ: 解答 9（開き角）
- 長さを変えずに開き角だけ広げると、開口は大きくなるが、頂点から開口の周辺までの距離が中心までより長くなり、位相差が増える。
- オ: 解答 5（進む）
- 頂点から中心までの経路のほうが周辺までより短いので、同じ時刻に見ると中心の電波のほうが先へ進んでいる。この位相差を反射鏡で補正する。
ア〜オの解答は 1・7・8・9・5 である。
つまずきやすい点
- ウで λ と A を入れ替えた 32λ²/(πA) は、面積が大きいほど利得が下がる式になる。開口面積に比例して利得が増えることから選ぶ。
- オは「中心のほうが経路が短い」から進む、である。遅れると取り違えやすい。