令和8年　2月期午前　第一級陸上特殊無線技士　工学　過去問解説　問6～問10

3

1　正しい
同軸ケーブルのように「中心導体」と「外側導体」の2つの独立した導体を持つ伝送線路では、電界と磁界がどちらも進行方向に対して垂直な成分のみを持つTEM（Transverse Electromagnetic）モードが基本モード（最も低い周波数から伝送できるモード）として伝送されます。

2　正しい
同軸ケーブルは直流（$0\text{ Hz}$）に近い低い周波数から使用できますが、周波数が高くなりすぎると、TEMモード以外の高次モード（TEモードやTMモード）が発生してしまい、信号が正常に伝送できなくなります（これを高次モードの遮断周波数と呼びます）。そのため、高周波側には使用限界（制限）があります。

3　誤り
導体損：周波数が高くなると「表皮効果」によって電流が導体の表面付近しか流れなくなるため、実質的な抵抗値が上がり、損失が増加します。
誘電損：絶縁体（誘電体）の中を電界が激しく反転するため、分子の摩擦のような現象（誘電正接 $\tan\delta$ による損失）が起こり、周波数に比例して損失が増加します。

4　正しい
方形導波管の内部を電磁波が進むとき、管の壁面で反射を繰り返しながらジグザグに進むため、管軸方向の進むスピード（位相速度）は光速よりも速くなります。波長は位相速度に比例するため、管内波長 $\lambda_g$ は自由空間の波長 $\lambda_0$ よりも必ず長くなります。※ $\lambda_c$ は遮断波長
$\lambda_g = \frac{\lambda_0}{\sqrt{1 – \left(\frac{\lambda_0}{\lambda_c}\right)^2}} > \lambda_0$

5　正しい
導波管は同軸ケーブルとは異なり、中心導体がない「ただの金属の筒」です。そのため、ある特定の周波数（遮断周波数：カットオフ周波数）より低い周波数の電磁波は、管の内部で減衰してしまい奥まで伝送することができません。この性質をハイパスフィルタに例えることもあります。

4

帯域フィルタ（BPF：Band Pass Filter）とは、特定の周波数「帯域」だけを「通過」させ、それより低い周波数と高い周波数はどちらもカット（減衰）するフィルタのことです。

下記の条件に一致するグラフが正解のグラフです。

・低すぎる周波数をカットする（減衰量 $\alpha$ は高い）

・狙った周波数帯 ($fc1 \sim fc2$)を通過させる（減衰量 $\alpha$ は低い）

・高すぎる周波数: カットする（減衰量 $\alpha$ は高い）

他の選択肢は以下のとおりです。

1：帯域除去フィルタ（BRF / BEF: Band Rejection/Elimination Filter）
特定の周波数帯だけをピンポイントでカットし、それ以外を通すフィルタです。

2：低域フィルタ（LPF: Low Pass Filter）
低い周波数を通過させ、高い周波数をカットするフィルタです。

3：高域フィルタ（HPF: High Pass Filter）
高い周波数を通過させ、低い周波数をカットするフィルタです。

3

A
アナログ信号をデジタルに変換するとき、どれくらいの細かさ（時間間隔）でデータを切り取るべきかという決まりがあります。これを標本化定理（サンプリング定理）といいます。
定理では、「元の信号に含まれる最高周波数の2倍よりも高い周波数（サンプリング周波数）」で標本化すれば、元の信号を完全に復元できるとされています。
例えば、人間の耳に聞こえる最高周波数が約 $20\text{ kHz}$ なので、CDのサンプリング周波数はその2倍以上の $44.1\text{ kHz}$ に設定されています。

B
量子化とは、標本化した無段階の振幅（高さ）を、あらかじめ決めた段階（ステップ）に無理やり当てはめる作業です。
このとき、どうしても「実際の値」と「当てはめた段階の値」との間にわずかなズレ（誤差）が生じます。これが量子化雑音（量子化ノイズ）です。
階段のステップの数が多い（＝細かく区切る）ほど、このズレ（誤差）は小さくなるため、量子化雑音は小さくなります。

C
受信側でデジタル信号を「復号」すると、階段状のガタガタした信号（パルス列）になります。
このガタガタした信号には、元の信号成分（低い周波数）だけでなく、カクカクした角の部分に由来する余計な高周波成分（高調波ノイズ）がたくさん含まれています。
ここから滑らかな元のアナログ信号だけを取り出すためには、余計な高周波をカットして、低い周波数だけを通す低域フィルタ（LPF：Low Pass Filter）をかける必要があります。問題文の図にある「補間フィルタ」の正体は、このLPFのことです。

1

周囲温度 $T_0$ を絶対温度[K]に変換します。

$\text{[K]} = \text{[°C]} + 273$　なので

$T_0 = 17 + 273 = 290\text{ [K]}$　となります。

あとは、問題文に与えられている式に数値を代入します。

$F = 1 + \frac{T_e}{T_0} = 1 + \frac{290}{290} = 1 + 1 = 2$

雑音指数（真数）は2だとわかったので、この値をデシベルに変換します。

$F_{\text{[dB]}} = 10 \log_{10} F = 10 \log_{10} 2$

$F_{\text{[dB]}} = 10 \times 0.3 = 3\text{ [dB]}$

2

A
直線量子化とは、信号の大きさに依存せず、すべての範囲を「同じ等間隔のステップ（階段）」で区切る方法です。
この方法ではノイズの大きさ（量子化雑音電力 $N$）は、入力信号 $S$ が大きくても小さくても常に一定になります。
ここで、入力信号電力 $S$ が小さい（＝小さな声や小さな音の）ときを考えてみます。
ノイズ $N$ が常に同じ大きさで居座っているため、信号 $S$ が小さくなればなるほど、信号に対するノイズの割合（$N / S$）は相対的に大きくなってしまいます。結果として、信号対雑音比（$S/N$ 比）が悪化し、音がガサガサして聞こえにくくなります。

B　C
小さな信号のときだけ $S/N$ 比が悪くなってしまうのを防ぐため、信号の大きさに合わせて工夫（非直線量子化）をします。
人間の声などは、大半が「小さな音」で、たまに「大きな音」が出ます。そこで、小さな信号に対しては細かく（ステップ幅を狭く）区切り、大きな信号に対しては大雑把に（ステップ幅を広く）区切ることで、信号の大小に関わらず $S/N$ 比をできるだけ一定に保ちます。
これを回路（装置）で実現するときは、以下の手順を踏みます。
① 送信側：小さな信号をあらかじめ大きく引き伸ばし、大きな信号は抑え込むという「圧縮器（コンプレッサ）」を通して、信号の強弱の幅を狭くしてから量子化します。
② 受信側：元通りの信号のバランスに戻すため、送信側とは逆の処理を行う「伸張器（エクスパンダ）」を通します。
この「圧縮」と「伸張」を組み合わせた技術は、英語の Compressor と Expander から取って 「コンパンディング（Companding）」 とも呼ばれます。