給電線・導波管

二陸技「定在波・整合」の過去問

「定在波・整合」は二陸技の給電線・導波管に関する頻出論点です。これまでに9問の過去問が出題されています。関連問題を通じて理解を深めましょう。

「定在波・整合」の問題を解く

関連する過去問一覧（9問）

次の記述は、整合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。 (1) 給電線の特性インピーダンスと給電線に接続されているアンテナや送受信機の入力又は出力インピーダンスがアと、これらの接続点から反射波が生じ、電力のイが低下する。これを防ぐため、これらの接続点にインピーダンス整合回路を挿入して整合をとる。 (2) 同軸給電線のようなウとダイポールアンテナのような平衡回路を直接接続すると、平衡回路にエが流れ、送信や受信に悪影響を生ずる。これを防ぐため、二つの回路の間にオを挿入して、整合をとる。2025年7月無線工学B
次の記述は、給電線上の電圧分布から給電線の特性インピーダンスを求める方法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〕とし、給電線の損失はないものとする。また、給電線の終端に既知抵抗 𝑅〔Ω〕を接続するものとする。 (1) 図に示すように、給電線上に生じた定在波の最大値を 𝑉max〔V〕、最小値を𝑉min〔V〕、電圧反射係数を 𝛤 とすれば、電圧定在波比 𝑆 は次式で表される。 S ＝ Vmax/Vmin ＝ア・・・① (2) 𝛤 は、𝑍0 及び 𝑅 を用いて次式で表される。 |𝛤|＝イ・・・・② (3) 𝑅＞𝑍0 のとき、𝑆 の値は、𝑍0と𝑅で表すと式①及び②から次式となる。 𝑆＝ウ・・・・・③ したがって、𝑍0 ＝エ〔Ω〕が得られる。 𝑅＜𝑍0 のときも同様にして求めることができる。 (4) 定在波が生じていない場合には 𝑉max ＝ 𝑉minであるから、 𝑍0 ＝オ〔Ω〕である。2025年7月無線工学B
次の記述は、マジックT によるインピーダンスの測定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、測定器相互間の整合はとれているものとし、接続部からの反射は無視できるものとする。なお、同じ記号の内には、同じ字句が入るものとする。 (1) 図において、開口1 及び2 に任意のインピーダンスを接続して、開口3 からマイクロ波を入力すると、等分されて開口1 及び2 へ進むが、両開口からの反射波があると、開口4 へ出力される。その大きさは、開口1 及び2 からの反射波の大きさのアである。 (2) 未知のインピーダンスを測定するには、開口1 に標準可変インピーダンス、開口2 に被測定インピーダンス、開口3 に高周波発振器及び開口4 にイを接続し、標準可変インピーダンスを加減してイへの出力がウになるようにする。このときの標準可変インピーダンスの値が被測定インピーダンスの値である。 (3) 標準可変インピーダンスに換えてエを接続し、被測定インピーダンスからの反射電力を測定して、その値から計算により被測定インピーダンスのオを求めることもできる。2024年7月無線工学B
次の記述は、図に示す構成例により、電圧定在波比を測定して反射損を求める原理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、電源は、起電力がV0〔V〕で給電線の特性インピーダンスと等しい内部抵抗Z0〔Ω〕を持ち、また、無損失の平行二線式給電線の終端には純抵抗負荷が接続されているものとする。 (1) 給電線上の任意の点から電源側を見たインピーダンスは、常にZ0〔Ω〕であるので、負荷側を見たインピーダンスが最大の値Zm〔Ω〕となる点に流れる電流をI〔A〕とすれば、この点において負荷側に伝送される電力Ptは、次式となる。 Pt = I2Zm = A ×Zm〔W〕・・・・・・① (2) 電圧定在波比をSとすれば、Zm＝SZ0の関係があるから、式①は、次式となる。 Pt = V02/Z0 × B 〔W〕　・・・・・・② (3) 負荷と給電線が整合しているときS＝1であるから、このときのPtをP0とすれば、式②からP0は、次式となる。 P0 = C 〔W〕　・・・・・・③ (4) 負荷と給電線が整合していないときに生ずる反射損Mは、P0とPtの比であり、式②と③から次式となる。 M = P0/Pt = D すなわち、電圧定在波比を測定すれば、反射損を求めることができる。2024年7月無線工学B
次の記述は、無損失の平行二線式給電線に接続されたアンテナの入力抵抗を測定する原理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。 (1) 給電線の特性インピーダンスをZ0〔Ω〕、アンテナの入力抵抗をR〔Ω〕とすれば、Z0とRが等しくないと給電線上に定在波が生ずる。このときのアンテナの給電点における定在波電圧は、 A であれば電圧最大（波腹）、Z0とRの大小関係が逆であれば電圧最小（波節）となる。 (2) 電圧定在波比Sは、給電点における反射係数をΓ、波腹の電圧をVmax〔V〕、波節の電圧をVmin〔V〕とすれば、次式で与えられる。 S = Vmax/Vmin = B ただし、|Γ| = (R-Z0)/(R+Z0)（Z0<R）又は|Γ| = (Z0-R)/(R+Z0)（Z0>R）とする。 (3) 給電点の定在波電圧が波腹か波節かを確かめた後、VmaxとVminを測定して、Rを次式により求める。 R = Z0× C 〔Ω〕（Z0<R） R = Z0× D 〔Ω〕（Z0>R）2024年7月無線工学B
次の記述は、方向性結合器を用いて同軸給電回路の反射係数及び定在波比を測定する原理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、方向性結合器の主線路と副線路は、図に示すように静電容量 𝐶〔F〕及び相互インダクタンス 𝑀〔H〕によって結合されているものとし、主線路は特性インピーダンス 𝑍0〔Ω〕の同軸給電線で高周波発振器とアンテナに接続され、副線路は電流を測定する検出器と終端抵抗 𝑅〔Ω〕に接続されているものとする。また、検出器の内部抵抗と終端抵抗は等しく、副線路の自己インダクタンスを 𝐿〔H〕、角周波数を 𝜔〔rad/s〕とすると、𝜔𝐿 ≪ 𝑅 及び 𝑅 ≪1/(𝜔𝐶)のとき、𝑀 ＝ 𝐶𝑅𝑍0 の関係があるものとする。 (1) 主線路上の電圧を 𝑉〔V〕、電流を 𝐼〔A〕とすると、副線路に流れる電流は、𝑉 に比例し、静電結合により静電容量 𝐶 を通り検出器と終端抵抗に二分されるので、その一つをiC とすると、iC は、次式で表される。 iC ≒ ア〔A〕・・・・・・① また、誘導結合により副線路に流れる電流iM は、𝐼 に比例し次式で表される。ここで、iM の向きは誘導結合の方向により検出器側又は終端抵抗側のいずれかの方向になる。 iM ≒ イ〔A〕・・・・・・② (2) iC とiM の合成電流は、iM の向きによりそれらの和又は差となるが、ここでは、検出器側の電流if〔A〕が和、終端抵抗側の電流ir〔A〕が差となるように回路が構成されているものとすると、if は、次式で表される。 if ＝ iC+ iM ≒ ウ〔A〕・・・・③ (3) 入射波のみのときは、𝑉/𝐼 ＝ 𝑍0 であり、条件から 𝑀 ＝ 𝐶𝑅𝑍0であるから、式③は次式となる。 if ≒ エ〔A〕また、負荷側(アンテナ)からの反射波のみのときには 𝐼 の符号が変わるから、if ＝ 0 となる。この場合、方向性結合器に接続されている検出器と終端抵抗を入れ替えると、この反射波電圧に比例した電流を測定できる。このようにして、入射波電圧と反射波電圧を測定し、それらのオから反射係数を求め、定在波比を算出する。2024年1月無線工学B
図に示すように、特性インピーダンスが 𝑍0〔Ω〕の平行二線式給電線と給電点インピーダンスが 𝑅〔Ω〕のアンテナを整合させるために、集中定数整合回路を挿入した。この回路の静電容量 𝐶〔F〕を求める式として、正しいものを下の番号から選べ。ただし、𝑍0> 𝑅であり、コイルのインダクタンスを 𝐿〔H〕、角周波数を 𝜔〔rad/s〕とし、給電線は無損失とする。2024年1月無線工学B
給電線上において、電圧定在波比(VSWR)が1.5 で、負荷への入射波の実効値が150〔V〕のとき、反射波の実効値として、正しいものを下の番号から選べ。2024年1月無線工学B
次の記述は、バランの一種であるシュペルトップ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。なお、同じ記号の内には、同じ字句が入るものとする。 (1) 図に示すように、同軸ケーブルの終端に長さが A の円筒導体をかぶせ、そのa 側端を同軸ケーブルの外部導体に短絡したものである。 (2) 円筒導体のb 側端では、電圧分布が最大で電流分布が最小であるため、インピーダンスは非常に B 。このため、不平衡回路と平衡回路を直接接続したときに生ずる C 電流が、同軸ケーブルの外部導体に沿って流れ出すのを防止することができる。2024年1月無線工学B