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2023年2月22日 9時29分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第31期受験直前講座 (8)実用アンテナの解答その2
 
                第31期受験直前講座
                (8)実用アンテナの解答

今回は、前回、解答と解説を行いましたスリーブ・アンテ
ナに引き続き アルフォード・ループ・アンテナの 演習問
題の解答と解説を行います。
どちらも、 中難易度の無線従事者試験には、よく出題さ
れますので理解しておいてください。
それでは、問題から見てみましょう。 

演習問題 (8)
次の記述は、図-1に示すアルフォード・ループ・アンテナ
について述べたものです。 (   ) の中に入れるべき字
句を下の番号から選んで下さい。ただし、航法支援業務
に用いるアンテナとして 素子は、水平に設置して用いる
ものとし 図-2は、真上から見た図とします。 図-2の太い
線は、素子。細線は、素子を繋ぐ導線とします。
また、電波の 波長は、λ [m] とします。 

 

                             図-2

 (1) このアンテナは、 主に (  ア  )  帯で用いら
         れる。
 (2)   水平面内の指向性は、(  イ  ) である。
 (3) 水平に設置する事により偏波は、 (  ウ  ) 
          となる。
 (4)    図-2 に示す、素子の長さ Lは、 (  エ  ) で
          ある。
 (5)    このアンテナは、 航法支援設備の(  オ  )
          として用いられる。

1  垂直     2 VOR      3   SHF     4   λ/2  
5    ほぼ単一   6 VHF       7  λ/4   8   ILS    
9  水平   10 ほぼ全方向           11   DME   
12   5λ/8

[演習問題9の解答と解説]
ア 主にVHF帯で使用されますので、答えは、”6”。 
      イ の解答の前に ウ の解答を行います。

ウ 図-3 をご覧ください。

           図-3 

  図は アルフォード・ループ・アンテナを地面に対し水
      平に設置してあるものとします。
  cで示す金属板に 青の矢印で示す方向に電流が流
  れている瞬間を例に考えてみます。
  青の矢印の方向へ電流が流れた時、赤で示す方向
  に磁界が発生します。
  磁界は、地面に対して垂直です。 
  磁界が変化しますと 緑で示す 電界の変化が生まれ
  ます。
  電界は、地面に対して水平です。 
  電界の偏波面が地面に対して水平の場合を 水平偏
  波
と言います。 
  よって、答えは、”9”


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い。


受験クラブからの重要なお知らせ

TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」は、2023年2月末日をもって
閉講とさせて頂きます。
永らくのご愛読と応援を頂きまして誠に有難う御座いました。
なお、今後は、TOITAの「航空無線通信士受験塾」又は、TOITAの「
航空無線通信受験クラブ」FC2校
でご覧頂く事ができますので、今後
ともご愛読の程、宜しくお願い致します。
 
                            2023年2月1日 TOITA


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2023年2月21日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第31期受験直前講座 (8)実用アンテナの解答その1
 
               第31期受験直前講座
              (8)実用アンテナの解答

今回は、前回出題しましたスリーブ・アンテナと アルフォ
ード・ループ・アンテナの演習問題の内、今回は、スリー
ブ・アンテナに関する演習問題の解答と解説を行います

どちらも、 中難易度の無線従事者試験には、よく出題さ
れますので理解しておいてください。
それでは、問題から見てみましょう。

演習問題 (7)
次の記述は、 図に示すアンテナについて  述べたもので
す。
(     ) 内に入れるべき字句を下の番号から選らんで下さ
い。
なお 同じ記号の (      ) 内には  同じ字句が入るものとし
ます。


  [図の説明]


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2023年2月20日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第31期受験直前講座 (8)実用アンテナ
 
                 第31期受験直前講座
                    (8)実用アンテナ


今回は、半波長ダイポール・アンテナの応用ともいえる
2 月期に出題の可能性のある実用アンテナ2種につい
ての演習問題を出題いたします。
出題しますアンテナは、スリーブ・アンテナとアルフォー
ド・アンテナです。
スリーブ・アンテナは、今期の第1章でお話をしています
がアルフォード・ループ・アンテナについては、今期お話
をしていませんので、勉強されていない方は、次回の解
答と解説を参照して下さい。

演習問題 (7)
次の記述は、 図に示すアンテナについて述べたもので
す。
(      ) 内に入れるべき字句を下の番号から選らんで下
さい。なお、同じ記号の (      ) 内には、同じ字句が入る
ものとします。


  [図の説明]
  同軸の中心導線には、茶色で示す上側の (B) の導体
  が接続されています。
  同軸の外側の導線には、 灰色で示す導体のパイプが
  接続されています。
  このアンテナの内部構造は、以下の図の通りです。



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2023年2月19日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第31期受験直前講座 (7)自由空間の特性の解答その3
 
             第31期受験直前講座
        (7)自由空間の特性の解答その3

今回は、演習問題(6)の解答と解説の続きを行います
。問題は、前回又は、前々回の記事を参照して下さい


(イ) 答えは、”8”の c = 1/sqrt(εμ)
     答えを証明するには 難しい数学を必要としますの
  で、答えの式の右辺が左辺の単位の速度になる事
  を si 単位を用いて証明してみます。
    
 μ: [H/m] = (V・s)/(m・A) = kg・m/(A^2・s^2) 
                                                                   (1)
 ε:  [F/m] = C/(m・V) =   s^4・A^2/(m^3・kg)         
                                                                   (2)


      (2) 式の[F](ファラッドと読み、静電容量の単位)は
      、1[V]当たりで分極の出来る電荷の量を言い、1 [
     F] は、1[V]当たり1[C]の電荷を分極する事を言い
      ます。注・・(2)式のC は、電荷の単位(クーロンを表
     します。)
    1 [A] は、1 [s] (秒)に1 [C] (クーロン) の電荷が移
      動する事を言います。1[V]は、1 [J/C]。1 [C] を運
      ぶのに1 [J] の仕事を要する事を言います。


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2023年2月18日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第31期受験直前講座 (7)自由空間の特性の解答その2
 
              第31期受験直前講座
           (7)自由空間の特性の解答その2

平面波の演習問題には、聞いた事がないか、その意味
が分からない事柄が含まれていますので、 前回は、 そ
の内の”平面波”と”位相速度”についてのお話を致しま
した。
位相速度とは波の形が進む速度をいいます。
但し、波を形成する物質そのものは、進みません。
と言う事を前回お話し致しました。
今回は、その続きで、「そもそも、位相って何?」と言うお
話から致します。


             図-4

 さて、図-4 の横軸は、時間軸であり、それぞれの時間
  における角度を示しています。角度の単位は、 [rad](
  ラジアン) です。
 そして、縦軸は、振幅です。

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2023年2月17日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第31期受験直前講座 (7)自由空間の特性の解答その1
 
               第31期受験直前講座
          (7)自由空間の特性の解答その1 

今回は、自由空間での平面波について前回出題致し
ました演習問題の解答と解説を行います。
問題が難しく、無線従事者資格の 上級資格に通ずる
内容ですので、分かりやすい説明を 致しますので、[
解答と解説] の両方をお読み下さい。
また、お話すべき事が多いので、解答と解説は、今回
から3回に分けてお話を致します。

それでは、もう一度、問題からご覧下さい。

演習問題 (6)
次の記述は、自由空間における 平面波の伝搬につい
て述べたものです。 (     ) 内に入れるべき字句を下の
番号から選んで下さい。 ただし、 平面波の位相速度を
c [m/s] 、周波数を f [Hz] 及び 波長をλ [m]とし 自由
空間の誘電率を  ε [F/m] 及び 透磁率をμ [H/m] と 
します。

 (1)  c は、c = fλ [m/s] で表される。 その値は、約 ( 
      ア ) [m/s] である。
(2) c を ε と μ で表すと、 c = ( イ )となる。     
(3) 位相定数βは、( ウ )[rad/m] で表され、1 [m] 当
      りに変化する位相量を表す。
(4) 任意の点における電界強度 E [V/m]と磁界強度H
   [A/m] の比 ( エ )は、自由空間固有インピーダン
    スといい、その値は、ほぼ ( オ ) [Ω]。   
(5) 電界 E と磁界 H が画面上に図に示す関係にある
    とき、 電波は、画面の ( カ )  の 方向に進む。
       


※ 図は、右手系で 表示しています。上、左、奥が"+"で
    す。
※ 電界と磁界の関係は、試験では、左手系で描かれて
   いますので、Hが右になっています。
    当ブログでは、右手系が一般的ですので、 右手系の
   図としました。

 1 3x10^10     2  75π     3  εμ [m/s]
 4    π/λ    5      E/H       6    表から裏
 7 3x10^8       8  1/sqrt(εμ) [m/s]
 9    H/E          10   2π/λ   11 120π
12 裏から表  

※ sqrt() は、( ) の中の平方根を表します。

[解答と解説] 
問題の解答に先立ちまして、問題文の中に 意味が良く
分からない言葉あると思いますので、そちらの説明から
致します。
(1)平面波
   平面波を  ネット上で調べられた方もいらっしゃると思
   いますが、式で説明されていて良く分からなかった事
   と思います。
    図-1をご覧下さい。

 
             図-1

   白黒の絵ですが  画面奥から手前に向かって来る波
    を表しています。
   赤い線で示しました様に一直線に連なった波頭が幾
   つも手前に向かって押し寄せてきます。

   この様に進行方向に対して 直角方向に 波頭が揃っ
   ている波を平面波と言います。 
    これに対して 図-2 の様に任意の P 点から球状に波
   面が広がっていく波を球面波と言います。
 

             図-2


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2023年2月15日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第31期受験直前講座 (7)自由空間の特性
 
                第31期受験直前講座
                (7)自由空間の特性

今回は、自由空間における平面波についての演習問題
を出題致します。
今回の問題は、難しいので第1章 "自由空間" について
の復習をしてから臨んで下さい。
この問題は、比較的、新しい問題ですが長い間隔をおい
て定期的に出題されています。
内容は、上級試験にも通ずるもので暗記では、対応出来
ないものになっています。
解答と解説は、次回、行いますので理解する事で、 確実
な知識として下さい。
それでは、問題です。


演習問題 (6)


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2023年2月14日 9時30分
TOIAの「航空無線通信士受験クラブ」第31期受験直前講座 (6)LCR並列回路の解答
 
                 第31期受験直前講座
            (6)LCR並列共振回路の解答

今回は、前回出題致しました、 並列共振回路の解答を
行います。 
それでは、前回の演習問題から見ていきましょう。 

 演習問題 (5)
次の記述は、図に示す LCR 並列共振回路について述
べたものです。(    )の中に入れるべき字句の正しい組
合せを答えて下さい。
共振回路は、 共振状態にあり、コイルや導線の抵抗分
は、無視できるものとします。
交流電源の電圧:v は、3 [V] とし抵抗:R は、3[Ω] とし
ます。



(1)交流電源から見た 合成インピーダンスの 大きさ は、 
   (  A  ) [Ω]である。
(2)電源電圧:v により流れる電流:i の大きさは  (  B  ) 
     [A]である。
(3)vと i の位相差は、(  C  ) [rad] である。

 

        A      B        C
  1     3      2       π/2
 2  3   1   π/2
 3  0   2   π/2
 4  0   2    0
 5  3   1    0

[解答]
(A) コイルのリアクタンス:XL  = j ωL 。  そして コンデン
    サーのリアクタンス:XC = 1 / ( j ωC )です。   
   そして、それらに抵抗:R  が並列に繋がれています。   
   電源から流れ出る電流: i は、 抵抗に流れる電流:i R
    、コイルに流れる電流:i L 、 そして コンデンサーに流
   れる電流:i C に分かれます。 この状態を式で書いて
   みます。 ( 以下、斜体の太文字は、 ベクトルを表しま
    す。)
     
    i = i R + i L + i C                     (1)

    この回路は、並列回路ですので 抵抗、コイル、コンデ
    ンサーに等しく電源電圧:vが加わっています
ので (1)
    式は、

    i = v/R  + v/( j ωL)   + v/{ 1/(  j ωC ) }
          
           ( j ・j  = −1 ですから )

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2023年2月13日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第31期受験直前講座 (6)LCR並列回路
 
              第31期受験直前講座
                 (6)LCR並列回路

前回は、Rに L 又は、RにCを直列に接続している場
合を考えてみましが、今回は、R にC と L が並列に
接続されている場合を考えてみます。


[直列回路と並列回路の要点]
1.直列回路
直列回路では、Rと Lと Cが直列に接続されています
ので、流れる電流:IR でもLでもCでも同じです。
よって、I をグラフで基準の横軸しています。
抵抗では、電圧と電流の位相差がありませんので抵
抗の両端電圧:RI も横軸上にあります。
インダクタンス:L の両端電圧は、 電流に対して 90°
(π/2[rad]) 進んでいますので縦軸の上側に:jωL・I
がきます。
そしてキャパシタンス:C  の両端電圧は、  電流に対
して 90°(π/2 [rad]) 遅れていますので  両端電圧
{1/(ωC)}・I  が縦軸の下に来ます。
下の図は、 jωL・I  (絶対値)> j (1/ωC)・I  (絶対値)
とした図です。
共振状態では、  jωL・I (絶対値)  j (1/ωC)・I  (絶
対値)となりますのでRI だけのグラフになります。
(共振の条件は、重要です。)



2.並列回路
並列回路では、 Rと C同時に電圧が掛かって
います


注・・・図番が以前描いたものを使用していますので順番が前回
    の記事と連続では、ありません。


並列回路では電圧が基準になりますので グラフの
基準の横軸上にきます。

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2023年2月12日 9時30分
TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第31期受験直前講座 (5)リアクタンスその3
 
              第31期受験直前講座
               (5)リアクタンスその3

今回は、R と L または、C の直列回路におけるリアク
タスのまとめを行います。
その後、前回出題いたしました RC直列回路における
リアクタンスに関する演習問題の解答とその考え方を
お話しします。

[リアクタンスのまとめ]
(RL直列回路)





 (注・・・図-5〜図-8 は、ありません。)
  抵抗:R は実数 ですので、 図-9では、横軸上にそ
  の値があります。
  誘導性リアクタンス:XL は虚数 ですので縦軸上に
  その値があります。
  RXL、 共にベクトルですので 大きさ向きが有
  ります。
  インピーダンス:ZR と X (リアクタンス) のベクトル
  の合成ですのでベクトルです。 ( 勿論、Z の 中には、
  R 又は、X が無い場合も有ります。)
  次に重要なのが、XL をどの様に求めるかと言う事で
  す。

          XL = jωL

   となります。ω = 2π ですから、XL は周波数が高
   い程
大きく なります。 直流では周波数:f
   が ”0”
ですからコイルに直流を流した時の XL = 0と  
   言う事になります。


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