H29年12月期の1アマ国試問題、公開されました

日無のサイトをご覧くださいませ。

昨年の12月機からQの問題がで続けていて、また問題そのものの難易度は変わらないものの過去に出てなかった問題・これまでアマでは類似問題もなかったような見通し距離(等価半径使うやつです)の問題まで出始めて、このところ合格率を低め維持していたので今回はそこにも注目していました。

結論から書いてしまうと、どうやら今回は年度の調整が入って易し目の問題に振れていたようです。今回受けた方はほっとされたのではないでしょうか。

まだ自己採点でしか確認できないと思いますが、合格点到達の方はおめでとうございます。また残念な結果になった方は、弱点克服して次回頑張りましょう。

2017年4月期の上級アマの問題・回答が発表に

4/11に、先日の上級アマ国試の問題と解答が発表になっていました。

2014/12に1アマを受けて以来、毎回少なくともA問題は解いて見るようにしています。

昨年12月には直接共振回路のQの問題で、帯域幅について触れられている問題がありました。空欄に当てはまる語句や式の組み合わせで正しい物を選べ、というタイプの問題でしたので、帯域幅のことは知らなくても他の2つが分かれば正解の選択肢にたどり着ける問題でした。(その他にも2016/12は新問が多かったので軒並み平均点が下がったようですが・・・)

そして今回の問題「難しかった」という声をツイッターで随分見かけたので、問題を楽しみにしていました。

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2017年4月の1アマ工学は前年12月と同傾向

昨年12月の1アマ国試の工学、新問が5問程度出て合格率が下がったそうですが、ツイッターを見ている限りですと、本日実施の4月期の問題でも新問が同程度出たようです。

これまでこのブログでは「過去問なら9割解けるように」と書いてきたのですが、もし今後もこの傾向が続くなら、9割解けるだけではきついかもしれません。

過去問9割解けるように、の根拠は、

0.9(知っている問題の割合 x 0.9 (正解できる率) x 0.9 (ポカミスしない率) = 0.728

だったのですが、新問5問とすると

5/6 (知っている問題の割合) x 正解できる率 x 0.9(ポカミスしない率) ≧ 0.70

にするには正解率 = 0.7 x 6/5 /0.9 = 4.2 /4.5 = 14/15 = 93.3% 以上の正解率が必要です。ポカミス無しなら84%に緩和されます。

今後は直近10年に比べて、過去問だけではなく、テキストで一通り勉強することがより強く求められるようになるのでしょうか。

アマチュア無線再開後50年ほどで誕生した1アマは約2万人ですが、その後の直近10年で誕生した1アマが約1万人です。受験者増もあるとは思いますが、合格率が高くなった面もあったのかもしれません。本気で合格率の調整に入った感があります。

上級アマ(1アマ、2アマ)国試まであと半月ですね

受験されるみなさん、準備万端ですか?

年度末の時期でもあり、落ち着いて勉強できないという方もいらっしゃるかもしれません。

2アマを最近取った方が、半ば一か八かで受験準備を2週間前の今から始めるなら、と想定して追い込み戦略を考えてみましょう。

なお、私が取った勉強法ではないので、この通りやって受からなかった、としても責任は取れませんのでご了承ください。
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2016.12月期の1アマの工学の問題

2014/12の1アマの試験以来、なるべく毎回工学の問題は全部解くようにしております。全問が面倒でもA問題くらいは、と。

従来、今の形式の試験になってからは次のような事が言われていました。

  • 新問として出た問題が2回連続で出ることはない
  • 新問は出ても2〜3問程度

ところが、まず昨年4月期に出た新問が8月期にも出題されましたし、そして12月期は(どこからを新問とするかにもよりますが)、新問が5問出たのだそうです(gxkさんのサイトの情報による)。

さっと解いて私が気づいたのが3問程度だったのですが、予想以上に新問が出たようですね。

問題の難易度や要求される知識の深さという点では従来と変わらないレベルだったのですが、過去中心で準備されたいた方の中には面食らうような問題もあったかもしれません。

これから受験される方は、やはり過去問をこなすのが王道ではありますが、以前よりも理解度が試されるような出題の仕方になってきているようです。過去問を解いてトレーニングするという点には代わりはありませんが、やはり「テキストで一度出題範囲を勉強して『考える材料』を頭に入れてから」「過去問のレベルの問題が解けるよう練習する」というのが理想的な状況と思われます。

もちろん、準備に割ける時間には人それぞれ違いがありますし、試験の2週間前になっても出題範囲のテキストを読んでいるのでは準備不十分となってしまうでしょう。ですからご自身の勉強計画にあわせて、テキストを勉強する時間と過去問でトレーニングする時間とを切り替えてください。

そして、過去問を解く時も、解けない問題でいきなり正解を全部見て、そのやり方を覚えるのでは無く、「一度自分で考えてみて」解けなければ「模範解答・解説を少しずつ見ていく」のが良いように思われます。

 

新年に上級アマに挑戦する決意をされた皆様の成功をお祈りいたします。

SSBトランシーバーでのAM送信注意事項

直近の2週間くらいで、twitterフォロワーさんのうちのお二人がAMでの交信で同様の設定ミスをされていたので、注意喚起的な内容です。

まず、そのお二人がお使いだった機種はFT1200とFT991でした。となると少なくとも最近の八重洲の機種のうちで該当する機種があると思われます。幸か不幸か私が使っているFT450DやFT817NDでは同様の設定項目がありませんでした。

で、設定ミスとは、AMモードで送信する際のキャリアレベルの設定です。前述の1200/991では、AMモードでの送信時には、

「手動でSSB/CWの定格出力の1/4にセットする必要がある」

のです。取説のSSB/AMでの交信のところを開いて確認してみてください。
さらに、少なくともFT991ではAM送信時にはALCメーターを極力振らせるなとあります。
皆様におかれては、念のためにお使いのリグの取説でAM送信時の設定を確認してください。

この定格の1/4にセットする理由といいますか、SSB送信機でAM送信する際の出力がSSBの1/4に抑えられている理由を簡単に…
1アマの国試などで勉強された方はお分かりと思いますのでここで読み終えて大丈夫です。

まずAM変調のおさらい

搬送波(キャリア)の電圧をVcとします。後で電力にしますから、ここでは、この電圧は実効値としておきます。このときの搬送波出力は、負荷がZ[Ω]なら(Vc^2)/Z[W]となります。

変調度m(0〜1)の変調をかけたAM波の振幅はVc(1-m)〜Vc(1+m)の範囲で変化します。100%変調の時は0〜2Vcの範囲で瞬間的な振幅が変化します。つまり瞬間瞬間を見ると、出力は0[W]〜(4Vc^2)/Z[W]となります。この上限の式は、さきほどの搬送波出力の4倍であることに注目してください。

日本ではAM送信機の出力は無変調時の搬送波出力で定義されています。
海外ではAMでも尖頭値、つまりSSBと同様に振幅が最大のときの瞬間的な電力(PEP)で定義されている国もあるそうです。PEPでの出力は、先に書いた式の (4Vc^2)/Z[W]となり、キャリア出力の4倍となります。

さて、送信機の終段増幅ですが、定格出力を出すために真空管なりトランジスタなりFETなりのデバイスにかけられる電圧には上限があります。また何ワット程度をそれぞれにかけて良いかも上限があって余分な発熱も空冷などで冷やすようになっています。

SSB/CWがメインの昨今のトランシーバーでは、SSBやCWで定格出力送信した時に信号が歪まず、また平均電力率で0.5(単位時間の半分だけ送信する程度)くらいで連続使用しても平気なように設計されています。一部の高級機などはかなり余裕をもたせて設計してあると思います。

実際の出力に当てはめてみる

仮にSSB/CWで100W定格の送信機だとすると、PEPで100Wが上限ですから、AMでも瞬間的な出力がこれ以下になるように使わねばなりません。AMでの変調度は100%以下としますから、PEPで100Wとなると無変調時には、最大でも先の式の通りその1/4の出力に抑えねばなりません。つまり25Wです。50W, 10Wの送信機なら12.5W, 2.5Wとなります。
※一部の送信機では50Wモデルでも100Wモデルと同じ構成になっていてAMでは20W程度まで出せるものもあるようです。

僕が持っている無線機だとこの辺りの設定は勝手に変更されるのですが、高い無線機では敢えて手動設定になっているようです。その理由はよくわかりませんが、変調を深くするためなのかもしれません。

キャリア出力を上げすぎるとどうなるんだろう?

さてここで、仮にファイナルの電力的な制約が無いとして、変調信号はキャリアの電圧がVcの時のm=1の時のまま、キャリアはフルの2Vcとなった場合変調度はどうなるでしょうか?はい、答は簡単でVc/(2Vc)=50%です。かなり浅い変調になります。
AM変調ではサイドバンドのパワーは正弦波で100%変調するとキャリアの1/2程が出ます。先の例で100Wの送信機だとするとAMで25Wキャリアですから、12.5Wがサイドバンドの分のパワーとなります。
送信機のキャリアを100Wにしたままならサイドバンド分として12.5Wが出てきて112.5Wのパワーとなります。

次にファイナルに上限があるとします。送信機の定格を超えると波形が歪みますから、それを防ぐためにALCという機能があります。
100Wを超えると間違いなくALCは作動します。その手前から少しずつ作動するものが多いと思いますが…
実際の信号がどうなるかというとAMだと多分、ピーク電力のあたりで出力が抑えられてしまいます。ALCの方式にもよるでしょうが、電力が大きくなる部分で片側だけ押さえ込まれたようなクリップした波形となるか、あるいはサイドバンドの出力が大きくなったらそのあたりだけ搬送波もサイドバンドもきれいに小さくされてしまうはずです。
これが押さえ込まれないとファイナルが飛んだりするかもしれません。
また100Wでの長時間の連続送信は定格外かもしれません。CWで何十秒もキーダウンするようなわけですから…

なので、とにかくマニュアルに記載されている通り、キャリアを定格の1/4の出力にする必要があります。ぜひ今一度、取説でお使いの機種についてご確認を。

これまた余談ですが、AMの100Wキャリアの送信機は、PEPだと400Wを扱う送信機となります。ちょっとしたリニアの出力です。そんなのが扱える市販トランシーバーは殆ど無いはずです(八重洲のにあったかも)。

低電力変調って

あまり意識しなくてもいいかもしれませんが、最近のSSB送信機のAM変調の方式の「低電力変調」は、昔のAM送信機に多かった「終段ナントカ変調」(ナントカにはプレートとかコレクタ、ドレインが入ります)と違って、送信機の前の方で変調をかけて、それをリニアアンプで増幅します。
前の方での変調はこれまたどんな方式でも良いのでしょうが、最近のは平衡変調で一度キャリアが無いDSBを作っておいて、そこにもう一度キャリアを注入してAM波にするものが多いようです。トランスが入らないので安上がりだったり音質を左右する要素が1つ減っているわけですが、トランスの音が好きな方も少なくなく、賛否は別れるようですね。

さて、最近のリグだと受信時にウォーターフォールが表示されたり色々カラフルですが、AMの変調波形も表示してくれたらいいのになあと思います。エントリークラスに近いリグでも出るのかな?

検索語から「合成アドミタンス jwl」

さて、掲題の検索語が本日ありました。多分無線関係の受験で、特に”j”がついていますから1アマではないかと思います。

まずアドミタンスは通常Yという文字で表記することが多く、単位はSです。インピーダンスはZでこちらはΩです。

Y=1/Z

です。

もしZ=jωLなら、その逆数であるYは

Y=1/(jωL)=-j/(-j x jωL)=-j/ωL

となります。

電気回路の電圧・電流の関係で方程式をたてて解く場合に、回路の形によってはインピーダンスで計算していくよりもアドミタンスを使って計算する方が式がすっきりして解きやすい場合があります。

キルヒホッフの法則で、節(回路の交点)に流れ込む電流の総和が0であることを考えると、並列部分が多い回路では、それぞれの「支流」に着目するとアドミタンスを使って電流の総和を求めるほうがインピーダンスでゴリゴリ解くよりも簡単な場合があるということです。

たとえば、電源Eに並列に抵抗R, キャパシタンスC, インダクタンスLが並列につながっている回路があるとして、回路を流れる電流Iは、それぞれの部品を流れる電流Ir, Ic, Ilの総和になりますから

I=Ir+Ic+Il

です。ここでそれぞれの電流は

電流=アドミタンス・電圧

なので

Ir=E/R

Ic=E・jωC

Il=E・-j/ωL

より

I=(1/R + jωC -j/ωL) E

となり、回路の合成アドミタンスYは

Y=1/R + j(ωC – 1/ωL)

です。

 

共振条件で合成インピーダンスの虚数部が0になる、という覚え方をされていると思いますが、アドミタンスでも同様に共振条件を導くことができます。

Z=a+jbとすると、共振条件はb=0です。このZをアドミタンスYに直すと

Y= 1/Z = 1/(a+jb) = (a-jb)/(a^2+b^2)

となりますから、この虚数部は -b/(a^2 + b^2) となって、b=0であれば虚数部が0となります。(こんなことを書くよりは虚数成分で電圧と電流の位相の差がなくなるのが共振と覚えると、ZでもYでも虚数部が0であればよいということになりますね)

検索の意図と違うかもしれませんが・・・

 

以下余談です。

私もどうしてもインピーダンスで解く方が好きというか、慣れてしまっているため、学生の頃も1アマを受けた時も、いつも基本的にはインピーダンスでゴリゴリ解いてきました。

交流回路系の問題をこなしていると、どのような場合にどちらを使うと楽かピンとくるようになると思いますが、多くの場合はZで解いてもYで解いても出てくる答は同じです。どちらかだけで解いてしまうのもとりあえずは受験対策となると思います。

沖縄の電離層とMUFのセカント法則

普段、Es(スポラディックE層)を期待して50MHzをワッチに行くかどうか考えたり、夜、どのバンドに遊びに行くか検討するときに、NICTが出しているイオノグラムの報告を観に行きます。

http://wdc.nict.go.jp/ionog/ionogram/nowpng/allsite.html

もちろん、Esが出ていてもそこにつながるという訳でも無いのですが、Esがどっちに動いていてどのあたりにいるかを推理しながら考えるのです。

たとえば先ほど見に行った、今日の深夜の国分寺での測定はこんな感じです。

ionogram説明

 

私が理解している範囲でこのグラフの見方をさっくり説明するとこんな感じです。

ionogram説明記号入り

まず、これを書いているのは5月末ですから、初夏の電離層の状態です。日夜問わずEs層がある程度発生しています。冬場の日中に見ると、D/E層も観測できます。

強い電離層(あるいは厚い電離層)は、測定の時にエコーが発生して2倍・3倍などの高さにエコー像が出てきます。季節や時間帯などによってはF層のエコーも見えることがあります。

最近稚内の測定装置が故障しているようなので比較の図を入れませんでしたが、関東と比べると稚内は10MHz以下の範囲などで測定される電波の強さが弱いのです。これはノイズが少ない環境だからだろうと踏んでいます。

この測定の時には、以前は真上に電波を発射して反射を測定していたそうですが、最近は斜め上に入射させるのだそうです。

さて、これを見ていると、特に沖縄あたりでとても強烈なEsやF層が発生することがあります。もちろん、関東や九州、北海道の測定データでも発生するのですが、沖縄での頻度は他を圧倒しています。

okinawa

これ↑は5/20の午前中の強力なEsが沖縄に出ていた時です。18MHzあたりまでは割とはっきりと約100kmのところに反射があるのが見て取れます。上は25MHz近くまでいっています。

同じ日の午後はこんな感じでした。

afternoon

Esが弱めになり、各地でF層が観測されています。このあともう一度Esが強くなって、今度はさらにF層が強くなって「臨界周波数」が高くなりました。

臨界周波数というのは、90度に電離層に電波を入射させたときに反射されるかされないかの境界の周波数の事です。

ちなみに今年1月の中旬の沖縄ではF層がこんな具合でした。

OK426

お昼頃ですが、D/E層の上のF層がかなり強くて、臨界周波数が15MHz近いですね。

 

こんなんを見ていると色々空想したりもします。地面に置いたダイポールで沖縄では50MHzのEスポ使って九州と交信できるんじゃないかとか。

そこで思い出すのが、多分上級ハムの資格を受験された方は一度は覚えたはずのセカント法則です。


ただし

θは鉛直(垂直)を0とした電離層への入射角です。

50MHzの電波がこの臨界25MHzのEs層で反射されるには、cos θが0.5, つまり60度で入射すれば良いのですが、この時Esのみかけの高さを100kmとすると電波の発射点から反射点までの水平距離は√3倍になるので約170km、つまり340kmとなります(地表の曲率を無視してます)。

つまりEsの反射で350~400km程度離れたところと50MHzでQSOできちゃうんですね。
ここでこのF層が15MHzあたりまで臨界があがっている状態を考えると、こいつで50MHzが反射されるためには、sec θ = 3.4 ですから、約73mう度です。つまり大地からのテイクオフ角度が17度になるようにビームアンテナなどで電波をぶつけてやると、沖縄のこの電離層(1月のもの)は50MHzを正規反射で反射してくれて、一回の跳躍で2000kmも跳ねてくれることになりますか。(300 x tan(arc cos (3.4))がおおよそ1000程度)

実際には曲率があり、多分等価半径で考えても1000km離れたところからこの角度はきついかもしれませんが、50MHzでヨーロッパまで飛んだりするときは、こういうF層の反射数回と、その途中でEsが運良く発生してうまく跳ねてくれたりする必要があるんでしょうが、とんでもない偶然が積み重なっているんですね。

無線運用してて意外に使えるのがこのセカント法則の式なんですよねw

あんまり受験の参考になるかどうかはわかりませんが、ひさびさに多少は受験に関係あるネタなのでカテゴリーは「1アマ」「受験」としておきます。

2016.4の一アマ工学問題を見て

(もし2017年4月以降にこれをお読みになる方は、日無のサイトから問題と解答がなくなっていますが悪しからず)

先日行われた工学の試験問題を眺めてみました。(法規はパス(笑))

http://www.nichimu.or.jp/kshiken/siken.html

さっと見た限り新問はなさそうに思いますがどうでしょうか。

いやらしい問題は、定義うろ覚えだと悩むA1とA25, 選択肢次第でどちらとも回答できかねないA14,混変調と相互変調と紛らわしいA16くらいかなと思いました。(新規問題があったらすみません、忘れている問題もあります)

また、確か去年新規で出たパズルの様な抵抗ネットワークの合成抵抗の問題がありましたが、誘導がついているので、それを追いかければ正解しやすいはずです。

A1は私の嫌いな磁界の定義の問題です(笑)。その場で考えると、球の表面積が 4πr^2なので磁極の16πを表面積で割って 16π/(4πr^2)=1, r=2としてしまいそうです・・・がこれでとりあえず回答はあっているようです(ほっ)計算方法これでいいかはおいといて。(おい!)

A25は計器の精度1級の定義を覚えておけばオーケー。こういう定義は試験直前に確実に頭に詰め込みましょう。

A14ですが、中間周波増幅の役割です。ここには中間周波トランスを同調回路にしたり、別途フィルターを設けたりして選択度を稼ぐのですが、どの選択度かというところが悩ましいですね。近接信号の選択度もあがるし、また、イメージ混信に対する選択もこの中間周波増幅回路が高周波増幅の特性と一緒に決めています。(たとえば、目的信号をf0, 局発をfLとして fo-fL, fo+fLが近い場合はここのフィルターの特性が悪いと落としきれないことがあり得ます。ただ、

(以下追記)イメージ混信はIFをfI、局発をfLとして、fL+fI, |fL-fI|の二つの周波数を受信してしまう混信で、一般には高周波増幅などの回路で選択度を稼ぎます。fIが低い場合には中間周波増幅も聞いてこないともいえないのです。たとえばfL=900khz, fI=22kHzとすると受信周波数は922kHzと878kHzになります。これはあえて中波の帯域を選んでみましたが、878kHzを受信したいとして922kHzは44kHz離調しているだけ。922kHzは66kHzに変換されて落ちてくるのですが、これがイメージ混信になるか近接混信になるかです。こう考え出すと切りがありません。(最近の受信機だとまじで中間周波数が低いのありますよね) 問題でどれくらいの選択度があるイメージか書いてくれればいいのに。ともかくイメージ混信は混合前で選択度を上げると覚えておいて良いでしょう。

この問題の場合は選択肢でAの「混合器」とCの「向上」の組み合わせが一つしかない(選択肢4)のでそれを選べばOK。

A16は迷うとしたら1番と3番です。混変調は妨害1波で起こり、相互変調は妨害波間での和・差の話ですので、定義をしっかり覚えておく以外なさそうです。

 

さて、受験された皆さんはいかがでしたか?

私は毎回一応問題を眺めて「まだ解ける」というのを確認するようにしています(汗

必要無い方には忘れて良い知識かもしれませんが、持っている資格の試験問題はいつでも解けるようにしておきたい、と思っています。