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

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1
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
周波数が高くなると、電流が導体の表面近くに集中する「表皮効果」が強くなり、実質的な抵抗が増えて導体損（熱としてのロス）が大きくなります。また、絶縁体（誘電体）分子の振動が激しくなることで誘電損（材料によるロス）も急激に増加します。そのため、ミリ波などの超高周波では同軸ケーブルはあまり使われません。

3
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。

4
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
$\lambda_g = \frac{\lambda_0}{\sqrt{1 – \left(\frac{\lambda_0}{\lambda_c}\right)^2}}$
分母が1未満になるため $\lambda_g > \lambda_0$ となります。

5
導波管には「これより低い周波数の電磁波は通さない」という境界線があり、これを遮断周波数（カットオフ周波数）と呼びます。
つまり、導波管は遮断周波数を「超える（高い）」周波数の電磁波を伝送することができ、遮断周波数より「低い」周波数の電磁波は伝送できません（ハイパスフィルターのような性質を持っています）。

2

低域フィルタ（LPF：Low Pass Filter）は、低い周波数を通し、高い周波数を遮断するフィルタです。

下記の条件に一致するグラフが正解のグラフです。

・周波数が低い（左側）ときは、減衰量 $\alpha$ が低い（0に近い）ので、信号がよく通ります（通過域：T）。

・遮断周波数 $f_c$ を超えて周波数が高くなると、減衰量 $\alpha$ がグッと高くなり、信号が通らなくなります（減衰域：G）。

他の選択肢は以下のとおりです。

1：帯域フィルタ（BPF：Band Pass Filter）
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。

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。

4：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。

4

A
アナログ信号から一定の時間間隔で値を抜き出すことを「標本化」と言います。
元の波形を正しくデジタル化して、あとから完全に元に戻すためには、「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でコマ撮り（標本化）しなければならない」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）」と呼びます。

B
標本化によって得られた中途半端な細かさの振幅（高さ）を、あらかじめ決めておいた目盛りの値（代表値）に一番近いところに無理やり当てはめる作業を「量子化」と言います。
なお、図の送信側にあるその次のステップ「符号化」は、量子化した数値を「0」と「1」のデジタルデータ（バイナリコード）に変換する作業のことです。

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アナログ信号（パルス列）に戻ります。このガタガタには、元々の信号にはなかった「高い周波数のノイズ成分」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（復元する）ためには、余計な高い周波数成分をカットして、低い周波数（元の信号の成分）だけを通すフィルタが必要です。
つまり、低い周波数を通すフィルタ「低域フィルタ（LPF：Low Pass Filter）」が必要です。

3

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。

次に雑音指数が $6\ [\text{dB}]$ （デシベル）という単位になっているので真数（普通の数字）に戻します。

真数が 2 （$2$ 倍）になると、デシベルでは $3\ \text{dB}$ 増えます。3dBは2倍と覚えましょう。

つまり、$6\ \text{dB} = 3\ \text{dB} + 3\ \text{dB}$　なので

真数は、$2 \times 2 = 4 （4倍）$になります。

※数式で計算する場合は次のとおりです。

$6 = 10 \log_{10} F$

$\log_{10} F = 0.6 = = 2 \log_{10} 2 = \log_{10} 4$

$\log_{10} F = 2 \times 0.3$

$\log_{10} F = 2\log_{10} 2$

$\log_{10} F = \log_{10} 4$

$F = 4$

あとは、問題文に与えられている式に数値を代入します。

$T_e = T_0(F – 1)$

$T_e = 290 \times (4 – 1)$

$T_e = 870\ [\text{K}]$

5

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。