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16～問20

1

1　誤り
「方位分解能」とは、同じ距離で横に並んでいる2つの目標物をごっちゃにせず、別々に見分ける能力のことです。
ビーム幅が広い（太い）電波を出すと、アンテナを回したとき、2つの目標物が同時に1つの太い電波の中にすっぽり収まってしまいます。これだと、レーダー画面には1つの大きな塊として映ってしまい、見分けることができません（方位分解能が悪い）。
ビーム幅が狭い（鋭く細い）電波を出すと、ピンポイントで照らすことができるため、左の目標物に当たったとき、右の目標物に当たったとき、と別々に綺麗に検出できます（方位分解能が良い）。

2　正しい
レーダーは「電波を出している間」は、自分の強力な電波のせいで耳が塞がった状態になり、近くからの反射波をキャッチできません。
パルス幅（電波を出している時間）が長いと、そのぶん近くの目標物を見落とす「死角（最小探知距離）」が広がってしまいます。
パルス幅をシュッと「狭く（短く）」してあげれば、すぐに受信体制に入れるため、より近くのものまで探知できるようになります。

3　正しい
電波は中心が一番強く、外側に向かってなだらかに弱くなっていきます。
どこまでを「電波のビームの太さ」とするかの世界共通のルールがこれです。一番強い中心のパワー（最大放射方向）に比べて、パワーが半分（$1/2 ＝ -3\text{ dB}$）に落ちる境目同士の角度を「ビーム幅（半値幅）」と呼びます。

4　正しい
図2を見ながら、アンテナが時計回りに回転して電波を放っている様子を想像してみましょう。
① 細い電波（ビーム幅 $\theta_1$）の右端が、目標物の左端に触れた瞬間から、レーダーは反応し始めます。
② アンテナが回り、目標物の実際の幅（$\theta_2$）を通り過ぎます。
③ 最後に、電波の左端が、目標物の右端を完全に離れるまで反応が続きます。
この「触れ始めてから離れるまで」の角度をすべて足し合わせると、画面上には実際のターゲットの幅（$\theta_2$）に電波の太さ（$\theta_1$）が上乗せされた、$\theta_1 + \theta_2$ の広さでボヤッと大きく表示されてしまうことになります。

1

A
一次放射器（アンテナの中心にある電波の出口）から出た電波は、球体のように四方八方へ広がる「球面波」です。
これがパラボラアンテナの「お椀（回転放物面）」に反射すると、懐中電灯の光のようにまっすぐ並行に進む電波、すなわち「平面波」に変換されます。この性質があるからこそ、電波を遠くまでまっすぐ飛ばすことができます。

B
パラボラアンテナのように、電波を特定の1方向にものすごく鋭く絞り込んだビーム特性のことを、鉛筆の先のように尖っていることから「ペンシルビーム」と呼びます。
ちなみに、選択肢にある「カージオイド」は心臓型の単一指向性（一般的なマイクなどの指向性）のことで、アンテナを特定の方向に鋭く向けるパラボラアンテナの特性には当てはまりません。

C
パラボラアンテナの利得（アンテナの性能・感度）を表す式は次のようになります。
$G = \frac{4\pi A}{\lambda^2}$
$G$: 利得
$A$: 開口面積
$\lambda$: 使用波長
この式を見ると、分子にある「開口面積 $A$」が大きくなれば利得 $G$ も大きくなるので比例します。
一方で、分母にある「使用波長の2乗 $\lambda^2$」が大きくなると、利得 $G$ は小さくなるため反比例の関係になります。言い換えると、「波長が短い（周波数が高い）ほど、利得が高くなる」ということです。

2

まずは、周波数 $100\text{ [MHz]}$ の電波の波長（波1個分の長さ）を求めます。

波長 $\lambda\text{ [m]}$ は、次の式で求められます。

$\lambda = \frac{\text{電波の速度 } v}{\text{周波数 } f}$

電波の速度 $v$ は光の速さと同じで、常に $3 \times 10^8\text{ [m/s]}$（秒速3億メートル） です。

式に数値を代入します。

$\lambda = \frac{3 \times 10^8}{100 \times 10^6} = \frac{300 \times 10^6}{100 \times 10^6} = \frac{300}{100} = 3\text{ [m]}$

ブラウンアンテナの各エレメント（放射素子や地線）の長さは、効率よく電波をキャッチ・送信できるように、すべて「波長の $\frac{1}{4}$（$\frac{1}{4}\lambda$）」 に設計するルールになっています。

したがって、地線の長さ $l$ は以下のようになります。

$l = \frac{\lambda}{4} = \frac{3\text{ [m]}}{4} = 0.75\text{ [m]} = 75\text{ [cm]}$

3

A
電気の通り道（給電線）と、電波を出す場所（アンテナ）の「電気の抵抗の波（インピーダンス）」が異なる（一致していない）と、送り出された電波のエネルギーがアンテナでスムーズに受け取られず、一部が送信機側へ跳ね返ってきてしまいます。
この跳ね返ってきた波のことを反射波と呼びます。

B
同軸ケーブルのように「中心の芯線」と「外側の網線（アース）」で構造が非対称なものを不平衡回路、ダイポールアンテナのように左右対称な構造のものを平衡回路と呼びます。
これらをそのまま直接繋いでしまうと、本来流れるはずのないアンテナの外側（同軸の表面など）にアンバランスな電流が流れてしまいます。これを不平衡電流（または漏洩電流）と呼び、電波の飛び方が歪む原因になります。

C
この不平衡と平衡のズレを解消し、綺麗に接続するために使う変換器をバラン（BALUN：Balanced to Unbalanced 変成器）と呼びます。
選択肢にある「スタブ」は、インピーダンス（抵抗値）のズレを調整するための切り詰めた同軸ケーブルなどのことで、平衡・不平衡の変換用ではありません。

3

全体の流れは、【送信電力】＋【プラス（利得）】－【マイナス（損失）】＝【受信電力】 となります。

① 送信機の出力電力をデシベルの単位である $\text{dBm}$（$1\text{ mW}$ を基準としたデシベル）に直します。

$0.5\text{ [W]} = 500\text{ [mW]}$　なので

$\text{送信電力 [dBm]} = 10 \log_{10} (500)$

$500 = \frac{1000}{2} = \frac{10^3}{2}$　なので

$10 \log_{10} \left(\frac{10^3}{2}\right) = 10 \left(\log_{10} 10^3 – \log_{10} 2\right)$

$= 10 (3 – 0.3) = 10 \times 2.7 = 27\text{ [dBm]}$

② 利得（プラス要素）をまとめます。

送信アンテナの絶対利得：$39\text{ [dB]}$

受信アンテナの絶対利得：$39\text{ [dB]}$

$\text{利得の合計} = 39 + 39 = +78\text{ [dB]}$

③ 損失（マイナス要素）をまとめます。

帯域フィルタ（BPF）の損失：送信側と受信側にそれぞれ $1\text{ [dB]}$ あるので、$1 \times 2 = 2\text{ [dB]}$となります。

給電線の損失：長さがそれぞれ $20\text{ [m]}$ で、$1\text{ [m]}$ あたり $0.2\text{ [dB]}$ 損失します。送信側と受信側の2本分あるので、$0.2\text{ [dB/m]} \times 20\text{ [m]} \times 2 = 8\text{ [dB]}$となります。

自由空間基本伝送損失（空間で減衰する分）：$132\text{ [dB]}$

$\text{損失の合計} = 2 + 8 + 132 = 142\text{ [dB]}$

④ 最後に①～③を足し引きします。

$\text{受信機入力電力} = \text{【送信電力】} + \text{【利得の合計】} – \text{【損失の合計】}$

$\text{受信機入力電力} = 27\text{ [dBm]} + 78\text{ [dB]} – 142\text{ [dB]} = -37\text{ [dBm]}$