一陸技｜無線工学B｜過去問
令和6年1月期 A－11
要点（wavelane の要約）: 金属板を並べて作るレンズについて、導波管で速くなるのはどの速度か、板を電界に対してどう向けるか、板の間隔を狭めると速度がどちらへ動くか、間隔が半波長を割ったときにどうなるかを組合せで答えさせる問題。
原文（公式問題文）
A－11 次の記述は、メタルレンズ(電界面金属レンズ)について述べたものである。［ ］内に入れるべき字句の正しい組合せを下の番号から選べ。ただし、同じ記号の［ ］内には、同じ字句が入るものとする。また、波長を λ〔m〕とする。 (1) メタルレンズは、導波管内では電磁波の［ A ］が自由空間の電磁波の速度より速くなる性質を応用したもので、図1 に示すように電界に［ B ］な金属板で屈折率が 1 より小さい凹レンズと同じ作用をするレンズを作って、球面波がレンズを通過する間に波面を揃え、平面波になって放射するようにしたものである。 (2) 金属板の間隔 d〔m〕は一定にする場合があるほか、図2 に示すように外側に近いほど狭くして、電磁波の［ A ］が［ C ］なるようにする場合がある。d が λ/2〔m〕より［ D ］ときは、導波管の場合と同様に遮断領域となり、レンズ内で電波が減衰する。
〔図省略〕の位置 — wavelane による再現図（公式図版ではありません）。図の説明は引用の下にあります。
A B C D 1 群速度 平行 速く 大きい 2 群速度 直角 遅く 小さい 3 位相速度 直角 遅く 大きい 4 位相速度 平行 遅く 大きい 5 位相速度 平行 速く 小さい
〔図省略〕は Wavelane による編集注で、公式図版があった位置を示します。その位置には Wavelane が描いた再現図を差し込んでいます（公式図版ではありません）。図の説明は下の図カードにあります。
Wavelane が原図をもとに描いた模式図（公式図版ではありません）
出典: 令和6年1月期 第一級陸上無線技術士「無線工学B」（FB601）A－11（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: 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）
金属板を並べて作るレンズ。導波管で光速を超えるのがどの速度かを押さえると、板の向き・間隔・遮断まで一続きで決まる。
- 空欄 A: 位相速度
- 導波管の中で自由空間の速度を超えるのは位相速度である。エネルギーが伝わる速さである群速度は逆に遅くなり、両者の積は光速の2乗になる。屈折率が 1 より小さいという言い方も、位相速度で見たときの話である。
- 空欄 B: 平行
- 金属板の面を電界の向きにそろえて並べると、板と板の間が平行平板の導波管として働き、遮断を持つモードになる。板を電界と直角に置くと電界が板で短絡され、この仕組みが成り立たない。
- 空欄 C: 速く
- 板の間隔を狭めるほど遮断に近づき、位相速度は速くなる。外側ほど間隔を狭めれば、外側を通る波ほど先へ進むので、遅れていた中央との差が埋まって波面がそろう。
- 空欄 D: 小さい
- 間隔が半波長を下回ると、導波管の遮断と同じ状態になって波は進めず減衰する。半波長が使える下限で、これより広い側で使う。
この組合せになっているのは選択肢 5 である。
つまずきやすい点
- 位相速度と群速度を取り違えない。光速を超えるのは位相速度で、エネルギーの伝わる速さは光速を超えない。
- 屈折率が 1 より小さいので、誘電体レンズとは形の凹凸が逆になる。中央を厚くする形を思い浮かべない。
理由から確かめる
- アンテナ方式図鑑位相速度・平面波・遮断波長・遮断周波数
- 電磁界の続論とマイクロ波回路位相速度・平面波・遮断波長・遮断周波数
- 給電線と整合回路位相速度・遮断波長・遮断周波数