一陸技｜無線工学B｜過去問
令和5年1月期 第1回 B－4
要点（wavelane の要約）: 導波管の口を四角錐に広げたアンテナについて、広げて抑えたい量、開口面で一様であることが要る量、開口面積と波長で書いた利得の式、大きくし過ぎると利得が伸びない寸法、そのとき縁の位相が中心と比べてどうなるかを語群から選ばせる問題。FB701 B-3 と同じ題材で、位相を比べる向きと語群の並びが違う。
原文（公式問題文）
B－4 次の記述は、角すい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すい状に広げて、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、開口面の周辺部の位相が、中心部より［ 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 屈折 3 32λ²/(πA) 4 開き角 5 遅れる 6 長さ 7 振幅 8 32A/(πλ²) 9 位相 10 進む
出典: 令和5年1月期 第1回 第一級陸上無線技術士「無線工学B」（FB501）B－4（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 9／ウ 8／エ 4／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）
ホーンは導波管の口を徐々に広げて自由空間との整合をとり、口での反射を減らす。開口面の位相がそろえば利得は 32A/(πλ²) になるが、開き角を大きくし過ぎると縁の通り道が長くなって位相が遅れ、利得が伸びなくなる。
- ア: 解答 1（反射）
- 導波管をそのまま切り放すと、口でインピーダンスが急に変わって電力が戻る。徐々に広げることでこの反射を減らす。
- イ: 解答 9（位相）
- 導波管の電磁界分布をそのまま拡大して開口へ写すには、開口面上で位相がそろっている必要がある。そのためにホーンを長くする。
- ウ: 解答 8（32A/(πλ²)）
- 開口面アンテナの利得 η4πA/λ² に、TE₁₀ の分布での開口効率 8/π² を入れると 32A/(πλ²) になる。
- エ: 解答 4（開き角）
- 長さを変えずに開き角だけを広げると、口の中央と縁で通り道の長さの差が大きくなる。
- オ: 解答 5（遅れる）
- 縁へ向かう波は頂点からの距離が中央より長いので、同じ開口面上で位相が中央より遅れる。この位相差が利得を頭打ちにする。
ア〜オの解答は 1・9・8・4・5 である。
つまずきやすい点
- FB701 B-3 は中心部を周辺部と比べる向きで、答えは進むだった。この期は周辺部を中心部と比べているので遅れるになる。比べる主語を確かめる。
- ウの語群3は面積と波長の2乗が入れ替わった式で、開口を大きくすると利得が下がってしまう。