一陸技｜無線工学B｜過去問
令和2年11月臨時 第1回 A－4
要点（wavelane の要約）: 送受で特性が変わらないこと、対向したアンテナ間の受信電力の求め方、短い素子と半波長の素子の利得の倍率とデシベル値、素子を並べたときの指向性の作り方を5つ並べ、倍率とデシベル値が合わない記述を選ばせる問題。
原文（公式問題文）
A－4 次の記述は、アンテナの利得と指向性及び受信電力について述べたものである。このうち誤っているものを下の番号から選べ。 1 受信アンテナの利得や指向性は、可逆の定理により、送信アンテナとして用いた場合と同じである。 2 自由空間中で送信アンテナに受信アンテナを対向させて電波を受信するときの受信電力は、フリスの伝達公式により求めることができる。 3 微小ダイポールの絶対利得は、等方性アンテナの約 1.5 倍であり、約 1.76〔dB〕である。 4 半波長ダイポールアンテナの絶対利得は、等方性アンテナの約 2.15 倍であり、約 3.32〔dB〕である。 5 一般に同じアンテナを複数個並べたアンテナの指向性は、アンテナ単体の指向性に配列指向係数を掛けたものに等しい。
出典: 令和2年11月臨時 第1回 第一級陸上無線技術士「無線工学B」（FB211）A－4（本試験問題）。公益財団法人日本無線協会
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正答: 4
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wavelane の解説（公式の解説ではありません）
送受の可逆性、フリスの伝達公式、短い素子と半波長の素子の利得、配列したときの指向性の掛け算を並べた問題。半波長ダイポールの利得の倍率とデシベル値の対応が要になる。
選択肢 1— 答えではない
正しい。アンテナは受動的な線形素子なので、送信に使っても受信に使っても利得と指向性は変わらない。これを可逆性という。
選択肢 2— 答えではない
正しい。自由空間で向かい合わせた2つのアンテナの間の受信電力は、送受の利得と、距離と波長の比で決まる損失から求められる。これがフリスの伝達公式である。
選択肢 3— 答えではない
正しい。微小ダイポールの指向性利得は等方性アンテナの 1.5 倍で、デシベルでは 10log₁₀1.5 ≒ 1.76 dB になる。等方性基準なので絶対利得である。
選択肢 4◎ これが答え
誤っている。半波長ダイポールの絶対利得は等方性アンテナの約 1.64 倍で、デシベルでは約 2.15 dB である。記述は 2.15 をそのまま倍率に置き、そこから 3.32 dB を作っている。
選択肢 5— 答えではない
正しい。同じ素子を並べたときの指向性は、素子1本の指向性に、並べ方と給電の位相で決まる配列指向係数を掛けたものになる。指向性の積の原理と呼ばれる。
正答は選択肢 4 である。
つまずきやすい点
- 1.64 倍と 2.15 dB は同じ量の真数とデシベル表示である。2.15 を倍率と取り違えると、デシベル値まで連鎖してずれる。
- 1.5 倍(1.76 dB)は微小ダイポール、1.64 倍(2.15 dB)は半波長ダイポールである。両者の差は約 0.39 dB しかない。
理由から確かめる
- アンテナ方式図鑑アンテナ利得・配列指向係数(アレーファクタ)・フリスの伝達公式・半波長ダイポールアンテナ・微小ダイポール・アンテナの可逆性
- アンテナの指向性パターンアンテナ利得・配列指向係数(アレーファクタ)・半波長ダイポールアンテナ・微小ダイポール
- アンテナ・電波測定の基礎アンテナ利得・フリスの伝達公式・微小ダイポール・アンテナの可逆性