一陸技|無線工学B|過去問
令和8年7月期 B-5
要点(wavelane の要約): 線路上の電圧・電流の式から任意点のインピーダンスを表し、定在波の最小点の値と定在波比を使って給電点インピーダンスを求める手順を語群から選ばせる問題。
原文(公式問題文)
B-5 次の記述は、無損失給電線上の定在波の測定により、アンテナの給電点インピーダンスを求める過程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。ただし、給電線の特性インピーダンスを Z0〔Ω〕とする。 (1) 給電点から l〔m〕だけ離れた給電線上の点の電圧 V 及び電流 I は、給電点の電圧を VL〔V〕、電流を IL〔A〕、位相定数を β〔rad/m〕とすれば、次式で表される。 V = VL cosβl + jZ0 IL sinβl 〔V〕・・・・・・① I = IL cosβl + j(VL/Z0) sinβl 〔A〕・・・・・・② したがって、給電点インピーダンスを ZL〔Ω〕とすると、給電点から l〔m〕だけ離れた給電線上の点のインピーダンス Z は、式①と②から次式で表される。 Z = V/I = [ ア ]〔Ω〕 ・・・・・・③ (2) 電圧定在波の最小値を Vmin、電流定在波の最大値を Imax、入射波電圧を Vf〔V〕、反射波電圧を Vr〔V〕及び反射係数を Γ とすれば、Vmin と Imax は、次式で表される。 Vmin = [ イ ]〔V〕 ・・・・・・④ Imax = [ ウ ]〔A〕 ・・・・・・⑤ (3) 給電点からの電圧定在波の最小点までの距離 lmin の点は、電流定在波の最大になる点でもあるから、この点のインピーダンス Zmin〔Ω〕は、Z0 と |Γ| を用いて、次式で表される。 Zmin =([ エ ])× Z0 = Z0/S ・・・・・・⑥ ここで、S は電圧定在波比である。 (4) 式③の l に lmin を代入した式と式⑥が等しくなるので、ZL は、次式で表される。 ZL = [ オ ]〔Ω〕 上式から、S と lmin が分かれば、ZL を求めることができる。 1 Z0(Z0 + jZL tanβl)/(ZL + jZ0 tanβl) 2 |Vf|(1+|Γ|) 3 |Vf|(1+|Γ|)/Z0 4 (1-|Γ|)/(1+|Γ|) 5 Z0(1 - jS tanβlmin)/(S - j tanβlmin) 6 Z0(ZL + jZ0 tanβl)/(Z0 + jZL tanβl) 7 |Vf|(1-|Γ|) 8 |Vf|(1-|Γ|)/Z0 9 (1+|Γ|)/(1-|Γ|) 10 Z0(S - j tanβlmin)/(1 - jS tanβlmin)
出典: 令和8年7月期 第一級陸上無線技術士「無線工学B」(FB807)B-5(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 6/イ 7/ウ 3/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)
定在波の測定から給電点インピーダンスを逆算する筋道を5つの空欄で追う。線路の任意の点のインピーダンスの式と、電圧最小点での値を組み合わせる。
- ア: 解答 6(Z0(ZL + jZ0 tanβl)/(Z0 + jZL tanβl))
- 与えられた電圧と電流の式を割り、分母分子を IL cos βl で割ると出てくる形である。分子に負荷側 ZL、分母に Z0 が来る向きを取り違えない。
- イ: 解答 7(|Vf|(1−|Γ|))
- 電圧が最小になるのは入射波と反射波が逆位相で打ち消し合う点なので、振幅の差になる。
- ウ: 解答 3(|Vf|(1+|Γ|)/Z0)
- 電圧が最小の点は電流が最大の点である。電流では入射波と反射波が同位相で加わるので和になり、電圧を Z0 で割って電流に直す。
- エ: 解答 4((1−|Γ|)/(1+|Γ|))
- イをウで割ればこの点のインピーダンスになる。これは定在波比 S の逆数そのもので、式⑥の Z0/S と一致する。
- オ: 解答 5(Z0(1 − jS tanβlmin)/(S − j tanβlmin))
- アの式に l = lmin を入れたものが Z0/S に等しい、という関係を ZL について解くとこの形になる。測定で分かる S と lmin だけで書けている点が要点である。
ア〜オの解答は 6・7・3・4・5 である。
つまずきやすい点
- 電圧が最小の点は電流が最大の点である。イとウで差と和が入れ替わることに注意する。
- オは分子と分母の入れ替わった選択肢が並んでいる。S と tan βlmin のどちらが分子側に来るかを、S = 1(整合)の場合に ZL = Z0 になるかで検算できる。
理由から確かめる
- VSWR・反射係数入力インピーダンス・反射係数・定在波・電圧定在波比(VSWR)
- アンテナ・電波測定の基礎入力インピーダンス・反射係数・定在波・電圧定在波比(VSWR)
- 給電線と整合回路入力インピーダンス・反射係数・電圧定在波比(VSWR)