一陸技|無線工学B|過去問
令和5年7月期 第1回 A-6
要点(wavelane の要約): 平行2線の寸法から特性インピーダンスを出し、先端を開いた線路を途中から見たリアクタンスを長さの電気角で求めて、同じ働きのコンデンサの値へ直す計算問題。開放端なので余接が現れ、容量性になることが要になる。
FB507 A-65点(1問1採点)
原文(公式問題文)
A-6 直径 6〔mm〕、線間隔 30〔cm〕の終端を開放した無損失の平行二線式給電線がある。この終端から長さ 2.5〔m〕のところから終端を見たインピーダンスと等価となるコンデンサの静電容量の値として、最も近いものを下の番号から選べ。ただし、周波数を 20〔MHz〕とする。 1 10〔pF〕 2 15〔pF〕 3 25〔pF〕 4 50〔pF〕 5 65〔pF〕
出典: 令和5年7月期 第1回 第一級陸上無線技術士「無線工学B」(FB507)A-6(本試験問題)。公益財団法人日本無線協会
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正答: 3
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)
平行2線の寸法から特性インピーダンスを出し、先端を開いた線路の入力リアクタンスを電気角の余接で求める。1/4波長より短いので容量性になり、同じリアクタンスのコンデンサへ直す。
- 手順1平行二線の特性インピーダンスは、線間隔の2倍を直径で割った値の常用対数に 277 を掛けた形である。線間隔 30 cm = 300 mm、直径 6 mm を入れる。
- 手順220 MHz の波長は 15 m である。終端からの長さ 2.5 m を電気角へ直すと 60 度(π/3)になる。
- 手順3終端を開いた無損失線路の入力インピーダンスは −jZ0 cot βl である。cot 60° = 1/√3 ≒ 0.577 なので、容量性のリアクタンスになる。
- 手順4同じリアクタンスを持つコンデンサは、角周波数とリアクタンスの積の逆数で求める。
求める値は 25 pF。したがって正答は選択肢 3 である。
つまずきやすい点
- 先端を開いた線路は余接、短絡した線路は正接である。正接で計算すると 960 Ω の誘導性になり、コンデンサへ直せない。
- 対数の中は線間隔の2倍を直径で割る。半径で割ると Z0 が約 720 Ω になって値がずれる。
- 電気角は 60 度である。2.5 m を波長の1/4と取り違えると、開放端の入力が零に見えてしまう。