解答の速報はここが一番早いです.
(JM4SMRさんのサイトからたどれます.)
1アマ http://www.hbs.ne.jp/home/arya/siken/kaitou/H004.htm
2アマ http://www.hbs.ne.jp/home/arya/siken/kaitou/I004.htm
このページでは,12月16日火曜日か17日水曜日に日無より問題が公表され次第, 問題解説を掲載します. →16日に公表されました.
2007年8月期までは2ちゃんねる上級ハム受験スレに
問題解説を投稿していましたが,2007年12月期より直接こちらのサイトにページを設けて書いています.
理由は,一時的にせよスレッドを占領することになってしまい,それを望まない読者も少なからずおられるから,です.
ときどきは宣伝させていただくことをお許しいただいて,こつこつこちらでまとめていきたいと思います.
掲示板に比べて,訂正ができるとか,多少表現が自由になるのも理由のひとつです.
[2008-12-16] 問題と解答が公開されたので作業開始です. →1アマ工学A-5まで終了.
[2008-12-17] 1アマ工学A-10まで終了.
[2008-12-19] 1アマ工学A-15まで終了.
[2009-03-01] ずいぶん長い間ほったらかしでした.1アマ工学終了.
[2009-05-24] みんなが忘れたころに作業再開.2アマ工学A-10まで終了.
[2009-05-25] 2アマ工学A-20まで終了.
[2009-05-27] 2アマ工学終了.
公式を覚えていれば簡単なんですけど,ここでは電界の定義に従っ
て考えていきましょう.「解説・無線工学」にはこうあります.
「電界内の任意の点に単位正電荷を置いたとき,これに働く力(静
電力)の大きさと方向をその点の電界といい,単位にはボルト毎メ
ートル(V/m)を用います.電界の中に+1[C]の単位正電荷を置いたと
き,これに作用する力の大きさが1[N]であるとき,その点における
電界の大きさは1[V/m]であり,その力の方向が電界の方向です.」
これをもとに電界の大きさ(問題では強さといっていますが同じ意
味です)がE[V/m]のときはどういうことかというと,「電界の中に+
1[C]の単位正電荷を置いたとき,これに作用する力の大きさがE[N]
である」ということをいっていることになります.ではQ[C]の正
(の点)電荷を置いた場合は?そう,Q倍の力がかかると考えれば
いいですね.したがってAはQEと求められます.Bはどうでしょ
う?電界の強さの単位がV/mであることに気がつけば簡単ですね.
ああ,長さを掛けると電位差(電圧)が出てくるじゃん,と.よ
ってBはErとすぐに思いつきます.
みなさんクーロンの公式 F = K Q1Q2/(r^2) というのはよく覚えて
いると思いますが,Aから F = QE であることを考えると,じつ
は Q2 が作る電界の強さ E2 は = K Q2/(r^2)と書くことができて,
F = Q1E2 が成り立っていることがわかります.
(1) 点電荷Q[C]を電界中に置いたとき,Qに働く力の大きさは[QE][N]
である.
(2) 電界中で,電界の方向にr[m]離れた2点間の電位差は[Er][V]で
ある.
A は消去法ですね.ビオ・サバールの公式を思い出すと,微小部分
に流れる電流が作る磁界のことでしたから,ビオ・サバールではな
いなと.B はちょっと迷いますね.C を先にみましょう.フレミン
グの法則は,左手が電流と磁界から力(電磁力),右手が磁界と運
動から電流(誘導起電力),ということで,右手だな,と.これで
1番と答えが決まりました.B を振り返りましょう.アンペアの法
則は無限の長さの直線に流れる電流が作る円形の磁界のことでした.
レンツの法則の方が覚えている人が多いかな?
(1) 電磁誘導によってコイルに誘起される起電力の大きさは,コイ
ルと鎖交する磁束の時間に対する変化の割合に比例する。これを電
磁誘導における[ファラデー]の法則という.
(2) 電磁誘導によって生ずる誘導起電力の方向は,その起電力によ
る誘導電流の作る磁束が,もとの磁束の変化を妨げるような方向で
ある.これを[レンツ]の法則という.
(3) 運動している導体が磁束を横切ると,導体に起電力が発生する.
磁界の方向,磁界中の導体の運動の方向及び導体に発生する誘導起
電力の方向の三者の関係を表したものをフレミングの[右手]の法則
という.
直列共振回路の共振周波数の式 f = 1/(2π√(LC))を思い浮かべま
しょう.これにCvやfを代入してしこしこ解いてもいいのですが,
2345と7035という数字をぐっと睨んで,2345x3=7035だなと気づい
てください.f = 1/(2π√L) x 1/(√C) と分解して
3f = 1/(2π√L) x 3/(√C) が成り立ちます.ここで 3/(√C) =
1/(√(C/9))と変形しますと,すなわちCが1/9倍になればfが3倍に
なるということですから900/9=100[pF]で3番が正解となります.
最大値が9.42[V]だというので,平均値はその2/π倍ですから
9.42x2/3.14=6[V],実効値は1/(√2)倍ですから
9.42/1.41=6.7[V]ということで5番に決まってしまいます.せっか
くですから周波数も.2周期で4x10^(-3)[s]だといいますから,1
周期で2x10^(-3)[s],周波数はその逆数なので (1/2)x10^3=500[Hz]
となりますね.
フィルタの名称を問う問題.ある帯域の範囲を(減衰させずに)通
すフィルタですから,帯域通過フィルタ.「通過」は普通書かない
ので,帯域フィルタ,ということで4番が正解.
Aのピエゾはみなさん迷わないんじゃないでしょうか.問題はBと
Cで,aとcは容量性リアクタンスでコンデンサ,bは誘導性リアク
タンスでコイル,と対応が合っていますから,推測がききません.
共振周波数付近での水晶発振子の等価回路は,L,C,Rの直列共振回
路にCが並列につながった回路で,aとbの境界が直列共振の共振周
波数,bとcの境界が並列共振の共振周波数で,実はbの幅は極めて
狭く,ここを使って安定した周波数を得る,ということなので,b
の領域(したがってコイルとして)使うというのが正解になります.
(1) 水晶発振子は,単純なLC同調回路に比べて尖鋭度(Q)が高く,
周波数の精度向上の鍵となるデバイスで,水晶の[ピエゾ]効果を利
用して機械的振動を電気的信号に変換する素子である.
(2) 水晶発振子で発振を起こすには,図の特性曲線の[b]の範囲が
用いられ,水晶発振子と外部負荷で共振させる.このとき,水晶発
振子自体は,[コイル]として動作する.
LEDは電気信号を光信号に変換するデバイスなので,誤りは2番,
ということになります.光信号を電気信号に変えるのはフォトダイ
オードですね.でも,LEDにフォトダイオードの動作をさせること
もできるので(LEDに光を当てて,両端をテスターで測ると電位差
が発生しています),なかなか微妙ですね.
FETと普通の(バイポーラ)トランジスタの比較はよく出る問題で
すからマスターしておきましょう.ゲートがベースに対応するのは
覚えやすいですが,ソース,ドレインとエミッタ,コレクタの対応
は覚えにくいですね.回路図での一般的な書き方を思い浮かべて,
ソースとエミッタが下,ドレインとコレクタが上,と覚えるか,あ
るいは,エミッタフォロワとソースフォロワ(それぞれコレクタ接
地増幅回路,ドレイン接地増幅回路の別称)という言葉で覚えるの
も有効でしょう.そうそう,ちなみにカソードフォロワまで覚えて
おけば,三極真空管のグリット,カソード,プレートまで(ベース,
エミッタ,コレクタとの)対応が覚えられます.
(1) FET増幅回路は,ソース接地,ドレイン接地,およびゲート接
地の三つの方式がある.
(2) ソース接地増幅回路は,バイポーラトランジスタの[エミッタ]
接地増幅回路に相当し,最も多く用いられている.
(3) ドレイン接地増幅回路の電圧増幅度は1より小さいが,出力イ
ンピーダンスが[小さい]ので,インピーダンス変換回路に用いられ
る.
(4) ゲート接地増幅回路は,出力側から入力側への帰還が[少ない]
ので,高周波増幅に適している.
これは,公式をしっかり覚えておくしかありますまい.3番が正解.
覚えるときの注意点は,入力側が分子(上)で出力側が分母になっ
ていること,さらに信号/雑音の形になっていることです.信号に
含まれる雑音の比率,つまり雑音/信号の形で理解すれば,雑音指
数は出力側の比率/入力側の比率で表されることとなって,こっち
の形の方がわかりやすいと思うんだけどなあ…ちなみに雑音を生じ
ない理想の増幅回路では,雑音指数は1になります.
デシベルの問題ですね.電圧利得で40[dB]ということは,40=20logx
を満たすxはlogx=2,すなわちx=100ということで,100倍の増幅を
したいということですから,Rは2[kΩ]の100倍すなわち200[kΩ]と
いうことになります.4番が正解.
うへえ,正しく理解していないと絶対間違える問題ですねこれ.変
調指数なんて用語出題されたことあるかな.「解説・無線工学」で
は例題の中に出てきますが,用語の解説はなし.「新上級ハムにな
る本」でも「FM波の周波数変調指数をΔf/fsとすると」とさらっと
出てくるだけで,これを覚えている受験者はごくまれでしょう.か
ろうじてCはみなさん「しない」と答えられるぐらいではないでし
ょうか.IDC(瞬時周波数偏移制御)回路が,そういえば変調信号の
振幅をどうこうするっていってたなあ,と思いだして解くしかなか
ったでしょう.アマチュア向けの出題としては不適切,とみますが
いかが.
(1) 変調信号の[振幅]の変化に応じて搬送波の瞬時周波数が変化す
る.
(2) 変調信号が単一正弦波のとき,変調指数は,最大周波数偏移を
変調信号の[周波数]で割った値で示される.
(3) F3E波の全電力は,変調信号の振幅の大きさによって変化
[しない].
電力増幅器で10[dB]の利得があるが,整合器で1[dB]損失するとい
うことで,結局入力電力に対して出力電力は10-1=9[dB]倍になって
いるということですね.(log(a x b)=log a+log b,すなわち対数
をとると掛け算が足し算で表せるということを思い出してください.)
それで,9=3+3+3ですから,3[dB]が2倍ということを思い出してい
ただくと,9[dB]は2x2x2=8倍ということになります.したがって
22x8=176[W]となって3番が正解となります.
回路図がでてきて頭がくるくるしますが,誤りをひとつ見つけろと
いわれれば簡単でしょう.つまり,SSB送信機の終段回路では信号
が歪んではいけないので,C級増幅は使えないということです.5番
が誤り(つまり正解).他は合っていますので,よく読んでマスタ
ーしておきましょう.
無線機の増幅回路で雑音指数の大きいものを好んで使うことってあ
るんですかね.2と3は問題なく除外できます.4は混信の類を避
けるためにはありそうですが,感度を上げるということなら除外で
しょう.単一調整(トラッキング)も感度を上げるためにわざわざ
ずらすという話は聞いたことがありませんから5番も除外,という
ことで消去法で1番が残ります.Qが高ければ,同調したときに発
生する電圧が高くなりますから,感度を上げる作用があります.
(でも同調が安定せず不安定になる可能性もありますが.)
誤っているのは5番です.内容のほうは一見良さそうですが,回路
名が違っていて,デエンファシス回路が正しいです.プリエンファ
シス回路は「送信側で強調された高い周波数成分」とある,FM送
信機で高域を強調するために使われる回路のことです.
ひずみ→非直線性でAはいいですよね.3番か4番か.Bはぱっと
わからないかも.Cは,インターセプト→途中で奪う→基本波より
ひずみ波の出力が強くなるところ?,とむりやり連想すればなんと
か3番に行きつくかと.アクセスポイントだとあまり悪そうな響き
ないですし.intercept point や IP3 というキーワードでGoogle
検索するとけっこうひっかかりますね.
(1) 高周波増幅回路には,使用周波数帯域での電力利得が高いこと,
発生する内部雑音が小さいこと,回路の[非直線性]によって生ずる
相互変調ひずみによる影響が少ないことなどが要求される.
(2) また,高周波増幅回路において有害な影響を与える[第3次]の
相互変調ひずみについては,回路に基本波信号のみを入力したとき
の入出力特性を測定し,次に基本波とそれぞれ周波数の異なる二信
号を入力したときに生ずる[第3次]の相互変調ひずみの入出力特性
を測定して,図に示すようにそれぞれの直線部分を延長した線の交
点Pを求めると,高周波増幅回路がどれくらい大きな不要信号に耐
えて使えるかの目安となる.この交点のことを[インターセプト]ポ
イントという.
トランジスタはNPN型ですから,動作させている状態ではエミッタ
よりペースの方が電圧が高い(シリコントランジスタならVBEは0.6V
付近)ですからV0+VBE=VZ,V0=VZ-VBEということでAは「低い」と
なります.4番5番が脱落.VZが一定でV0が低下する(小さくな
る)ということは,VBEは大きくなることになりますのでBは「増
加」です.1番か3番が正解ということになりました.さて,過負
荷および出力が短絡された場合は,V0がゼロまたはとても小さな値
になるということですから,VBEが増加してコレクタ電流をより流
す方に働く,したがってどこかでトランジスタに流せるコレクタ電
流の上限を超えてしまうことになりますから,保護装置がないとト
ランジスタは壊れてしまいます.ということでCは「必要」.1番
が正解.
(1) 出力電圧V0は,VZよりVBEだけ[低い]電圧である.
(2) 出力電圧V0が低下すると,トランジスタTrのベース電圧はツェ
ナーダイオードDzにより一定電圧Vzに保たれているので,ベース・
エミッタ間電圧VBEの大きさが[上昇]する.したがって,ベース電
流およびコレクタ電流が増加して,出力電圧を上昇させる.また,
反対に出力電圧V0が上昇するとこの逆の動作をして,出力電圧は常
に一定電圧となる.
(3) 過負荷または出力の短絡に対する,トランジスタTrの保護回路
が[必要]である.
実効値が106Vということは,最大値は106x√2≒106x1.41=149.46
つまり150Vとみていいことになります.つまりダイオードのアノー
ド側(この問題の図ではダイオードの左側)には+150V〜-150Vの電
圧がかかります.一方,ダイオードのカソード側(ダイオードの右
側)にはコンデンサがつながっていて,ダイオードの順方向(左か
ら右)に電流が流れたとき,電荷が蓄えられて,そのときの電位を
記録する働きをもちます.すなわち電荷が蓄えられた状態では,カ
ソード側の電圧は+150Vになっています.コンデンサから電荷が流
れだせば電圧は下がっていきますが,いまは最大値を求めようとし
ているので,この電荷が逃げない(無負荷の)状態を考えます.し
たがって,ダイオードに加わる逆方向電圧は,アノード側が-150V,
カソード側が150Vの状態のときで,150-(-150)=300Vとなります.
3番が正解.
誤りは2番です.1/4波長垂直接地アンテナの場合,アンテナの基部
で電流が最大になりますから,電波の放射に最も役立つのは,アン
テナの基部付近ということになります.ローディングコイルと延長
コイルという2つの用語が使われていますが,同じ意味のようです.
(まぎらわしい.)電波の放射効率を考えると,ボトムローディン
グ形は損でトップローディング形のほうがよいことになりますが,
トップローディング形は頭が重くなり,構造的にしっかりしたもの
が作りにくい,風に弱い,などの弱点があります.
同一特性の八木アンテナを一番良い状態で2列2段すなわち4つ使
ったとき総合利得はどうなるかという問題で,たぶん利得が4倍に
なるよということなのでしょう.アンテナの利得は電力利得ですから
12dBの利得というのは 12 = 10log x をみたすxを求めると
log x = 1.2 でいま log2≒0.3と与えられているので 1.2=4log2
=log(2^4)=log16,すなわち x = 16 となって,基準となるアンテ
ナの16倍の性能を持っているということです.これの4倍すなわち
64倍の性能をデシベルで表すと,64=2^6ですから 10log64=10log(2^6)
=60log2≒60x0.3=18となって,5番が正解ということになります.
ここでは倍率に換算してデシベルに戻す方法で計算しましたが,
「2倍で3デシベルアップ」を覚えている人なら12+3+3=18だよ,
と一発回答ですね.これは 10log2≒3 だからですね.
誤りは3番.「水平面」と「垂直面」が逆ですね.スリーブアンテ
ナは自作はよくされるようですが,アマチュア無線用の製品として
はあまり見かけませんね.長くなっちゃう(垂直に1/2波長必要)
からでしょうかね.144MHzで約1m,430MHzなら約35cmぐらいという
ことだからなあ.Wikipediaあたりをみると,知らないところで
いろいろ実用されているようですね…
定番問題ですが,計算が面倒臭いので敬遠する人が多いかな.この
問題を解くときに覚えておかないといけないのは,E0を求める公式
ということになります.E0=7√(GP)/d で,P=36[W],d=20000[m]で
すね.Gは6[dB]を真数に直したものですからG=4です.
(A-20を思い出してください.「2倍で3dBアップ」でした.)
解きましょう.GP=4x36=144ですから,√(GP)=√144=12 です.
7√(GP)=7x12=84.これをdで割ってE0=84/(20x10^3)=4.2x10^(-3)[V/m]
ということになります.あとは与えられた式に数字を入れて解いて
いけばいいわけです.4πh1h2=4x3.14x25x4=1256,周波数150MHzの
電波の波長λは300/150=2[m]ですからλd=2x20000=40000[m].
なので4πh1h2/(λd)=1256/(40x10^3)=31.4x10^(-3)となります.
したがって E = 4.2xx10^(-3)x31.4x10^(-3)=131.88x10^(-6)[V/m]
となって,4番が正解となります.
ややこしいですが,毎回まったく同じ形で出題される問題ですので,
ぜひ解き方をマスターしてしっかり5点ゲットしましょう.
こういう問題の勉強では,正解でない用語もきっちり押さえておく
と力が付きます.「シンチレーション(フェージング)」とは,大
気の状態の「ゆらぎ」によって屈折率の変動が起き,それにより発生する反射波と直接波
との干渉で起きるフェージングをいいます.トムソン効果は,熱電
効果のひとつで,1種類の金属上で温度の差がある2点間に電流を
流したときに熱を吸収したり発生したりする効果のことをいいます.
ゼーベック効果,ペルチェ効果とセットで覚えると吉です.
(1) 市街地を移動する無線局が電波を送受信するとき,直接波およ
び複数の建物などからの反射波や回折波は少しづつ伝搬時間が異な
り,それらが互いに干渉して電界強度が変動する[マルチパス]フェ
ージングが発生する.
(2) ある速度で移動する無線局が送受信する電波には,[ドプラ]効
果により周波数がずれる影響が加わる.
(3) このような電界強度や周波数の変動による影響を緩和して明瞭
な通信を行うため,一般に[デジタル]通信方式においては複雑な信
号処理が用いられる.
電圧計といえどももとは電流計なわけで,内部抵抗がRの電圧計に
電圧Vを加えたら,電流がIだけ流れて,電流計の針が動いて,それ
をオームの法則V=IRに従って換算した目盛に従って針の指す値を読
めば,Vがわかる,という理屈なわけです.で,電圧計のフルスケ
ールが5[V]で,このとき25[V]まで測定できるというのですから,
200[kΩ]の抵抗に20[V]の電圧がかかるような電流が流れたときが,
電圧計の指示値をフルスケールにする電流だということになります.
I=V/RよりI=20/(200x10^3)=0.1x10^(-3)[A]=0.1[mA]ですね.つま
りこれが電圧計に流せる電流の上限値ということができます.さて,
550[kΩ]に0.1[mA]の電流を流したときの抵抗両端の電圧はいくら
でしょう.V=IRでV=0.1x10^(-3)x550x10^3=55[V]ですね.よって電
流計にかかる5Vを加えた60[V]が測定可能な最大電圧ということに
なります.4番が正解.
おお,いきなりオペアンプ記号でびびりますね.でも落ち着いて文
章を読んでいけば難しくなさそうです.正解は5番.
(1) 回路は,演算増幅器(オペアンプ)の出力を反転入力端子に接
続し,電圧増幅度をほぼ1にしたバッファアンプ2個,コンデンサ
CおよびスイッチSで構成されている.
(2) スイッチSが接(ON)の状態では,出力電圧Vaは入力電圧Vinに等
しい.スイッチSが断(OFF)の状態では,入出力間が遮断されるが,
コンデンサCにはスイッチSが[断(OFF)]になる直前までの入力電圧
が保持されたままになっているので,Cの電圧が出力電圧Vaとなる.
(3) 入力の電圧のサンプリングは,Sが[接(ON)]の状態のときに行
われる.
(4) コンデンサへの充放電時間は,入力電圧が変化する時間よりも
充分[短い]ことが必要である.
アは正しい(1).
イは誤り(2).横軸が磁界Hで,縦軸が磁束密度B.
ウは正しい(1).外からかけた磁界Hが0になっても磁性材料に残留
磁気があるため,aの分の磁束密度が存在するということ.
エは誤り(2).ヒステリシス曲線の面積が大きい材料ほど,残留磁
気を打ち消すための逆方向の磁界を強く掛ける必要があるので,
ヒステリシス損が大きくなる.
オは正しい(1).bは残留磁気を0にするために必要な逆方向の磁界
の強さを表していて,それより弱い磁界では残留磁気を除去でき
ない,という意味で,保磁力の言葉がある.
αはベース接地の電流増幅率,βはエミッタ接地の電流増幅率を表
す記号です.歴史的にベース接地増幅回路がまず発見されたのでこ
ちらがアルファということのようです.遮断周波数は電力1/2つま
り3dBマイナス,と覚えます.トランジション周波数はβ=1,は
覚えやすいですね.コレクタ遮断電流は漏れ電流(少ない方がよい)
なので逆方向電圧,と覚えましょうか.
(1) トランジスタの高周波特性を示すα遮断周波数は,[ベース]接
地回路のコレクタ電流とエミッタ電流の比αが低周波のときの値よ
り[3][dB]低下する周波数である.
(2) トランジスタの高周波特性を示すトランザクション周波数は,
エミッタ接地回路の電流増幅率βの絶対値が[1]となる周波数であ
る.
(3) コレクタ遮断電流は,エミッタを[開放]して,コレクタ・ベ
ース間に[逆]方向電圧(一般には最大定格電圧)を加えたときの
コレクタに流れる電流である.
アの選択肢が4(帯域内)でも間違いといえないのではないか,と
いう指摘が出ていましたね.過去問でも「通過帯域外」を問うた設
問はこれまでなかったと思います.まあ間違えても1点なので,実
際の試験では「華麗にスルー」するのが最善の方法でしょう.
(1) 混変調は,通過[帯域外]にある強力な妨害波(不要波)が到来
したとき,回路の非直線性により,希望波が不要波の信号波によっ
て[変調]されてしまうために妨害を受ける現象である.
(2) 混変調を減らすには,高周波増幅器や周波数混合器の[直線性]
を良くするとともに,同調回路のQを[高く]して不要波を減衰させ
る。また,不要波が特に強力な場合には,アンテナ回路に[ウエー
ブトラップ]を挿入して,不要波を減衰させるのも効果的である.
スポラジックE層(Eスポ)に関する知識を問う問題.夏にテレビが
見にくくなるあれです.暗記問題ですね.
(1) 地域によって発生する季節および時間が異なり,赤道地帯では
[夏季]の昼間に多く発生し,日本では,夏季の夜間にも現れること
がある.また,電子密度の時間的変化が[大きい].
(2) [超短波(VHF)帯]の電波が反射されて,遠距離まで強い電界強
度で伝搬することがある.
(3) 地上からの高さは,ほぼ[E]層と同じで,この高さは季節の違
いにより大きく[変化しない].
DMM,いわゆるデジタルテスターの知識を問う問題.最近は1000円
以下のものもめずらしくありません.アナログテスターと比べて取
扱いミスで壊す可能性が低いことも魅力です.ところで何で3-1/2
桁だと「1999」表示なんでしょうか…ググッてみると…へえ,BCD
(2進化10進数)表記と関係があるのか…
(1) 入力信号変換部は,測定端子に加えられた被測定量(電気量)
を適当な大きさの[直流電圧]に変換する.
(2) A-D変換部には,変換速度はやや遅いが[直線性]や制度が優れ
ている[二重積分]型のA-D変換器が用いられることが多い.
(3) 表示部に表示桁数が3-1/2桁(または{「3と2分の1」の帯分数
表記}桁)のものが用いられる場合,表示数値の最大値は[1999]と
なるほか,数字以外に[小数点],単位,符号なども自動的に表示
される.
デシベルがらみの問題が5問というのはいつもより多いような.A-11
はちょっとアマチュア向けの問題ではないなあ.でも B-5
のように,なるべく現状に問題を合わせようという努力もここのと
ころ見受けられる気がします.丁寧に勉強した方にはそれほど難問
ではなかったでしょう.暗記戦術でもそこそこいけたのでは.
Q=CVを変形してV=Q/C.10μFと6μFのコンデンサにかかる電圧は等
しいので,6μFのコンデンサに蓄えられる電荷をaとすると
(3x10^(-5))/(10x10^(-6))=a/(6x10^(-6)) が成り立ちます.
これを解いて a=(3x10^(-5))x6/10=1.8x10^(-5)=18x10^(-6)
ですから4番が正解.
インダクタンスを直列につないで合成インダクタンスが減っている
ということは,互いに打ち消しあっている関係ですから,160+80-2M=100
が成り立っている状態です.これを解いて2M=160+80-100=140,M=70.
3番が正解.
並列共振回路は,共振周波数近辺の周波数を通しません.これが2
個あるということは,2つの回路の共振周波数が少しずらしてある
と考えるのが普通です.となると,通過できる周波数特性はWの形
になります.直列共振回路が端子間にあるので,これは共振周波数
付近でショート状態となり,その周波数を出力にいかせません.こ
れを2つの並列共振回路の共振周波数の中間にもってくることで,
ある帯域だけをカットするフィルタをつくることができます.とい
うことで2番が正解.
素子の定数が与えられていますから,解いていきましょう.まずS
が開いている(断)のときから.E+ - R1 -a- R2 -b- E- という回
路ですね.E=60, R1=20, R2=20 ですから,このときab間の電圧は
30[V]となるのはすぐわかりますよね.(R1=R2だから電圧は等しく
かかるので.)Sを閉じると,ab間の合成抵抗Rabは,1/Rab=1/20+1/5
=1/20+4/20=5/20なのでRab=4となります.従ってab間の電圧Vabは
Vab=60xRab/(R1+Rab)=60x4/(20+4)=10となって,Sを開いていた時
の1/3となります.4番が正解.(Sを閉じたときの回路をR1とRabの
直列回路とみると,V=IRで,直列回路ではIが等しいですから,
V1:Vab=R1:Rabが成り立ちます.かつV1+Vab=60ですので,
(60-Vab):Vab=R1:Rab,VabxR1=(60-Vab)xRab,(R1+Rab)Vab=60xRab,
Vab=60xRab/(R1+Rab)のように導かれます.)
順番に見ていきましょう.1番は正しい.PはPositiveのPなので,
プラス側→正孔と覚えます.2番は正しい.定義通り.3番は正し
い.ちなみに不純物を入れてN形・P形半導体にすることをドーピ
ングといいます.4番は正しい.NP接合ですね.5番は誤り(つま
り正解).自由電子は自分がマイナスなのでプラス電圧のかかる方
へ引かれていきます.
可変容量ダイオード(バラクタダイオード)は,逆方向電圧をかけ
たときにダイオードの静電容量が変化する性質をもっています.こ
れを共振回路に使うと,ダイオードにかかる電圧を変えることで,
バリコンを操作するのと同じ効果が得られるので,電子チューナに
おける同調回路によく使われます.ということで1番が正解.ちな
みに2番にはバリスタ,3番にはサーミスタ,4番にはツェナーダ
イオード,5番には普通のダイオードがよく使われます.
水晶発振器に関する問題.正解は2番.(これが誤り.)「密」と
出てきたらたいてい誤りですね(笑).逆に「疎」と出てきたらた
いがい正しいと.負荷との結合を密にすると,負荷の側の変化が発
振器側に戻ってきてしまうので安定しにくくなります.他は,電圧
を安定にする,機械的影響を避ける,温度を一定にする,バッファ
を設けて負荷の変動が発振器に及ばないようにする,など,どれも
有効な対策となります.
位相同期ループとかいってるから,位相比較器の5番が正解だろう
というあなた,すばらしい(笑).PLLは,電圧制御発振器(VCO)の
出力を,それより精度は高いが周波数の低い基準周波数源(この例
の場合は水晶発振器)を用いて制御し安定化してやろうというもの
で,VCOからの出力を可変分周器で何分の1かにして,これと基準
周波数源とがぴったり合うように監視することで,VCOの発振周波
数を安定させます.VCOからの出力と基準周波数源とのずれは,位
相の差になって表れるので,位相比較器および低域フィルタによっ
てを通してずれを検出し電圧に変えてVCOに送り,VCOの発振周波
数を変えることですばやく位相のずれを修正します.可変分周器の
分周比を変えることで,ひとつの基準周波数源からいくつもの周波
数の高周波を高い精度で作ることができます.
SSB送信機の構成を答える問題.Cの電力増幅器は問題なく答えられ
ますね.Bは,周波数混合器を用いて,中間周波数から送信周波数
まで周波数を持ち上げようとしているところなので,局部発振器だ
ろうと気づくと思います.AFC回路はFM送信機(直接FM方式)で現
れる回路だからここには出てこない,としてはじくのも有効です.
これで3番に決まります.Aの平衡変調器を選ぶほうが簡単かも.
位相変調器はFM送信機(間接FM方式)で現れる回路です.
IDC回路の日本語名(瞬時周波数偏移制御回路)を思い出せば,2
番が正解と思いつくでしょう.この辺は暗記で.
旧電信級の試験では必ずといってよいほど出された問題ですね.正
解は1番.リレーがばたばたとばたついているようす.2番はキー
クリック.3番は電源のリプル.4番は寄生振動.5番は電源の容
量不足.
AGC回路の知識を問う問題.このまま丸暗記で.
AGC回路は,検波器から受信電圧に比例した[直流電圧]を取り出し,
中間周波増幅器および[高周波増幅器]に加えて,受信機の入力信号
が強いときは増幅度が小さく,入力信号が弱いときは増幅度が大き
くなるように自動的に利得を制御する.
145.8[MHz]の入力を10.7[MHz]に変換するための局部発振周波数fLは,
fL=145.8±10.7=156.5or135.1です.2番か3番が残ります.さらに
影像周波数fUは,145.8[MHz]とfLをはさんで10.7[MHz]だけ違う周波
数(周波数混合器で同じ10.7[MHz]に変換されてしまう可能性のある
周波数)ですから,fL=156.5[MHz]ならばさらにそれより10.7[MHz]
だけ高い167.2[MHz]となりますし,fL=135.1[MHz]ならばさらにそれ
より10.7[MHz]だけ低い124.4[MHz]となります.というわけで2番が
正解.
1/4波長垂直接地アンテナの特性インピーダンスは約36Ωなので,
アンテナの放射電力を144[W]とするには,I^2x36=144を満たす電流
Iをアンテナに流す必要があります.I^2=144/36=4なのでI=2.3番
が正解です.
BとCがそれぞれ75と50というのは簡単ですね.2番か4番か.Aは
Z=(138/√ε)log(D/d)という公式を知っていないとつらいでしょう
か.εは誘電率,dは内部導体の外径,Dは外部導体の内径を表わし
ます.εとdが一定の時,外形が太い(=Dが大きい)と特性インピ
ーダンスが大きくなることが上の公式からわかります.つまりAは75
となります.4番が正解.
(1) 同軸給電線に使用されている絶縁物の比誘電率および内部導体
の直径が同じ場合,特性インピーダンスが50[Ω]と75[Ω]のものを
比べると,[75][Ω]の方が外径が太くなる.
(2) テレビ等の受信用同軸給電線としては,従来から主に[75][Ω]
系が用いられており,通信や計測には主に[50][Ω]系が用いられて
いる.
これは常識に従って答えていけばOKですね.東京は北半球だから
その対せき点は南半球のはず,ということでアルゼンチン.定在波
比なんてここでは関係なさそうだ,となって,5番に決まってしま
います.
(1) 地球上における1点に対して,正反対(裏側)の位置を対せき
点(対しょ点)という.たとえば東京の対せき点は,[アルゼンチ
ンの東側]の大西洋上にある.
(2) ある点と対しょ点の間で通信を行う場合,2地点を結ぶ地球上
の最短の大円コースは無数にあることになり,そのうちの[電離層]
による減衰の少ない通路を経て電波のエネルギーが伝わる.
(3) この伝搬減衰の少ない電波経路は季節や時間などによって,ほ
ぼ全方向にわたって変動し,最大の電界強度を示す受信方向は変化
するが,[伝搬距離]が大きい割には受信電界強度が大きい.
これも常識を効かせて.スポラジックE層っていうぐらいだからAは
Eの方だよなと.たしか高校野球やってるころにテレビの電波がEス
ポで乱れるんだよな,ということでCは昼間,となって5番に決ま
ります.VHF波を跳ね返すくらい電子密度の大きい電離層,という
ことで,Bも迷わず答えられますね.5番が正解.
(1) スポラジックE層(Es層)は,地上約100[km]の[E]層付近に突発
的に表れる電子密度の極めて[大きい]電離層である.
(2) 我が国では夏季の[昼間]に発生することが多く,超短波(VHF)
帯の電波の異常伝搬の原因となる.
電圧計の測定範囲を拡大するには,電圧計の内部抵抗より高い値の
抵抗を分圧器として直列につなぎ,電圧計の測定範囲を超える電圧
分が分圧器にかかるようにします.直列接続では各素子に係る電圧
は抵抗の比に比例しますから,電圧計の内部抵抗:分圧器=1:7ならば,
電圧計の測定範囲を8倍に拡大していることになります.より一般化
するとCの式になるということです.3番が正解.
(1) 測定範囲を拡大するため,電圧計に[直列]に抵抗を接続する.
(2) 接続する抵抗を電圧計の内部抵抗の7倍の値とすれば,電圧計の
測定範囲は[8]倍となる.
(3) 電圧計の内部抵抗をr[Ω],倍率をmとすれば,接続した抵抗
R[Ω]は,R=[r(m-1)][Ω]であらわされる.
電荷がたまってない状態のコンデンサをテスタの抵抗計で調べると,
抵抗計は電源を持っていますので,まずコンデンサに電荷が蓄えら
れていくので,電流が流れて,見かけの抵抗は小さくなります.だ
んだん電荷がたまってくるにつれ,流れる電流は小さくなる,すな
わち抵抗は大きくなっていき,しまいに電流は流れなくなる,つま
り抵抗値はとても大きくなります.それでC1,C2,C3を見ると,C1と
C2は一応大→小→大という動きになっていますが,C1はC2に比べて
抵抗があまり小さくなりません.同じ容量なのにこうなるというこ
とは,C1が容量抜けを起こしていると見るのが自然です.また,C3
は抵抗が大きくなってこないということで,絶縁不良により導通状
態(直流を通す状態)になっていると考えられます.というわけで
1番が正解となります.
フローティング方式は,いわば蓄電池を電源回路における平滑コン
デンサのように用いる方法といえます.正解は1番になります.
フローティング方式は,整流装置に蓄電池および負荷を[並列]に接
続する方式であり,負荷に電力を供給しながら,蓄電池の[自己放電]
を補う程度の小電流で充電し,常に蓄電池を完全充電状態にしてお
くようにする.この方式では,出力電圧の変動が少なく,また,出
力電圧の[リプル]含有率も非常に小さい.
単位を答える問題.時々出ますね.
量 | 単位名称および単位記号 | 番号 |
電荷 | クーロン[C] | 3 |
力 | ニュートン[N] | 1 |
インダクタンス | ヘンリー[H] | 8 |
磁束 | ウェーバ[Wb] | 6 |
電界の強さ | ボルト毎メートル[V/m] | 9 |
では他の選択肢についても表にしておきましょう.
番号 | 単位名称および単位記号 | 量 |
2 | ファラド[F] | キャパシタンス(静電容量) |
4 | ヘルツ[Hz] | 周波数 |
5 | ジュール[J] | 仕事(熱量) |
7 | オーム[Ω] | インピーダンス(抵抗,リアクタンス) |
10 | アンペア[A] | 電流 |
普通のトランジスタとFETを比較する問題.まあこの通りということで.
バイポーラ形トランジスタの電極名をFETの電極名と比較すると,エ
ミッタは[ソース]に,コレクタは[ドレイン]に,ベースは[ゲート]に
相当する.また,バイポーラ形トランジスタは[電流]制御形トランジ
スタであるのに対し,FETは[電圧]制御形トランジスタである.
AM(A3E)波とSSB(J3E)波の違いについての出題.
(1) 送話のときだけ電波が発射され,[搬送波]が抑圧されているた
めにビート妨害が生じないので,干渉が軽減できる.
(2) 占有周波数帯幅は,ほぼ[1/2]であり,[選択性フェージング]
の影響が少ない.
(3) 100パーセント変調をかけたDSB送信機出力の,片側の側波帯と
等しい電力をSSB送信機で送りだすとすれば,搬送波電力の[1/4]倍,
すなわち[6][dB]低い値で済むため,送信機消費電力も少なくて済む.
アは誤り.これは何の計器を指しているか不明.
イは誤り.これは整流形計器の説明.
ウは誤り.これは(おそらく)電流力形計器の説明.
エは正しい.
オは正しい.
B-1に倣って表を作りましょう.
分類 | 名称 | 番号 |
直流を交流に変換する装置 | インバータ | 7 |
交流を直流に変換する装置 | 整流装置 | 2 |
直流を交流に変換し,さらにそれを別の電圧の直流に変換する装置 | DC-DCコンバータ | 5 |
充電・放電することにより,繰り返し使用することができる電池 | 二次電池 | 4 |
いったん電力を放電し終わる充電・放電の繰り返しができない電池 | 一次電池 | 8 |
他の選択肢についてもまとめましょう.
番号 | 名称 | 分類 |
1 | 燃料電池 | 酸素と水素を化学反応させて電気エネルギーを取り出す電池 |
3 | 変圧器 | 交流の電圧を変換する装置 |
6 | 太陽電池 | 光エネルギーを電気エネルギーに変える電池 |
9 | 電動機 | 電気エネルギーを回転エネルギーに変える装置 |
10 | サーミスタ | 温度により抵抗値が変化する素子 |
何となくいつもの2アマ問題より難しく感じます.が,合格率はい
つもより高めなのですよね.勉強した人には多少の難易度の差はあ
まり関係がないということかしら.
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