総則_定義等（空中線の利得）

出典：第一級陸上無線技術士国家試験（平成30年7月）

今回は、空中線の利得に関する問題です。

空中線の利得は、無線工学でも出てくる内容ですが、法規では電波法施行規則第2条の定義として問われます。

特に一陸技の法規では、絶対利得、相対利得、実効輻射電力、等価等方輻射電力の違いが狙われやすいです。言葉が似ているので、まずは対応関係を整理しておきましょう。

この問題で確認する法律・規則

今回の問題に関係するのは、電波法施行規則第2条です。

電波法施行規則第2条では、電波法で使われる用語の定義がまとめられています。空中線の利得については、七十四から七十八の二にかけて、空中線の利得、絶対利得、相対利得、実効輻射電力、等価等方輻射電力が定義されています。

電波法施行規則　第2条（定義等）※一部抜粋

電波法に基づく命令の規定の解釈に関しては、別に規定するもののほか、次の定義に従うものとする。

七十四　「空中線の利得」とは、与えられた空中線の入力部に供給される電力に対する、与えられた方向において、同一の距離で同一の電界を生ずるために、基準空中線の入力部で必要とする電力の比をいう。この場合において、別段の定めがないときは、空中線の利得を表わす数値は、主輻ふく射の方向における利得を示す。
七十五　「空中線の絶対利得」とは、基準空中線が空間に隔離された等方性空中線であるときの与えられた方向における空中線の利得をいう。
七十六　「空中線の相対利得」とは、基準空中線が空間に隔離され、かつ、その垂直二等分面が与えられた方向を含む半波無損失ダイポールであるときの与えられた方向における空中線の利得をいう。
七十七　「短小垂直空中線に対する利得」とは、基準空中線が、完全導体平面の上に置かれた、四分の一波長よりも非常に短い完全垂直空中線であるときの与えられた方向における空中線の利得をいう。
七十八　「実効輻ふく射電力」とは、空中線に供給される電力に、与えられた方向における空中線の相対利得を乗じたものをいう。
七十八の二　「等価等方輻ふく射電力」とは、空中線に供給される電力に、与えられた方向における空中線の絶対利得を乗じたものをいう。

試験で押さえたいポイント

結論からいうと、この問題で一番大事なのは、次の対応関係です。

絶対利得：等方性空中線を基準にした利得
相対利得：半波無損失ダイポールを基準にした利得
実効輻射電力：空中線に供給される電力 × 相対利得
等価等方輻射電力：空中線に供給される電力 × 絶対利得

特に覚えたいのは、実効輻射電力は相対利得、等価等方輻射電力は絶対利得という違いです。

ここを逆にされると誤りになります。法規ではこういう言葉の入れ替えがよく出るので、セットで覚えておきましょう。

空中線の利得を整理する

空中線の利得

七十四　「空中線の利得」とは、与えられた空中線の入力部に供給される電力に対する、与えられた方向において、同一の距離で同一の電界を生ずるために、基準空中線の入力部で必要とする電力の比をいう。

空中線の利得は、ざっくり言うとアンテナが特定の方向にどれだけ効率よく電波を出せるかを表すものです。

同じ電力をアンテナに入れても、アンテナの形や向きによって、ある方向には強く飛び、別の方向には弱くなることがあります。

この「特定の方向にどれだけ強く電波を出せるか」を表すのが、空中線の利得です。

法規の条文ではかなり硬い表現になっていますが、試験対策としては、まず空中線の利得＝特定方向への電波の強さを表すものと考えると入りやすいです。

空中線の絶対利得

七十五　「空中線の絶対利得」とは、基準空中線が空間に隔離された等方性空中線であるときの与えられた方向における空中線の利得をいう。

絶対利得は、基準空中線を等方性空中線としたときの利得です。

等方性空中線とは、全方向に同じように電波を出す理想的なアンテナです。実際に作るアンテナというより、比較のための基準と考えるとわかりやすいです。

試験対策としては、絶対利得＝等方性空中線が基準と覚えておきましょう。

空中線の相対利得

七十六　「空中線の相対利得」とは、基準空中線が空間に隔離され、かつ、その垂直二等分面が与えられた方向を含む半波無損失ダイポールであるときの与えられた方向における空中線の利得をいう。

相対利得は、基準空中線を半波無損失ダイポールとしたときの利得です。

ここも条文の表現は少し長いですが、まずは細かい言い回しよりも、基準になる空中線を押さえることが大切です。

試験対策としては、相対利得＝半波無損失ダイポールが基準と覚えておきましょう。

絶対利得と相対利得は、名前だけ見ると混同しやすいです。絶対利得は等方性空中線、相対利得は半波無損失ダイポール。この組み合わせをそのまま覚えるのがおすすめです。

実効輻射電力

七十八　「実効輻ふく射電力」とは、空中線に供給される電力に、与えられた方向における空中線の相対利得を乗じたものをいう。

実効輻射電力は、空中線に供給される電力に、与えられた方向の相対利得を乗じたものです。

ここで注意したいのは、実効輻射電力は「相対利得そのもの」ではないという点です。正しくは、空中線に供給される電力 × 相対利得です。

ただし、試験対策としては、まず実効輻射電力は相対利得を使うと覚えておくと判断しやすくなります。

なお、他の法規問題でも触れていますが、実効輻射電力という言葉は定義としては出てきます。ただし、電波法や施行規則の本文中で頻繁に使われる表現ではありません。

そのため、文章の正誤問題で、いきなり「実効輻射電力」という言葉が出てきた場合は注意が必要です。もちろん必ず誤りとは限りませんが、過去問ではひっかけ表現として出ることがあります。

迷ったときは、実効輻射電力が相対利得を使う定義であることを思い出して判断しましょう。

等価等方輻射電力

七十八の二　「等価等方輻ふく射電力」とは、空中線に供給される電力に、与えられた方向における空中線の絶対利得を乗じたものをいう。

等価等方輻射電力は、空中線に供給される電力に、与えられた方向の絶対利得を乗じたものです。

実効輻射電力と似ていますが、使う利得が違います。

実効輻射電力は相対利得、等価等方輻射電力は絶対利得です。

ここはかなり狙われやすいので、実効＝相対、等価等方＝絶対とセットで覚えておきましょう。

選択肢の見方

この問題では、空中線の利得に関する定義のうち、特に実効輻射電力と等価等方輻射電力の違いがポイントになります。

言葉が似ているので、次の表で整理しておきましょう。

絶対利得	基準空中線が等方性空中線	〇
	基準空中線が半波無損失ダイポール	×
相対利得	基準空中線が半波無損失ダイポール	〇
	基準空中線が等方性空中線	×
実効輻射電力	空中線に供給される電力 × 相対利得	〇
	空中線に供給される電力 × 絶対利得	×
等価等方輻射電力	空中線に供給される電力 × 絶対利得	〇
	空中線に供給される電力 × 相対利得	×

この問題の解き方

この問題は、実効輻射電力と等価等方輻射電力の定義を知っていれば判断しやすいです。

まず、実効輻射電力は、空中線に供給される電力に相対利得を乗じたものです。

一方、等価等方輻射電力は、空中線に供給される電力に絶対利得を乗じたものです。

つまり、判断のポイントは、問題文の中で使われている利得が相対利得なのか、絶対利得なのかを見ることです。

試験では、実効輻射電力に絶対利得を組み合わせたり、等価等方輻射電力に相対利得を組み合わせたりして、誤りの選択肢を作ることがあります。

迷ったら、実効＝相対、等価等方＝絶対に戻って判断しましょう。

答え

答えは「3」です。

この問題では、空中線の利得、相対利得、絶対利得、実効輻射電力、等価等方輻射電力の定義を正しく押さえているかが問われています。

特に、実効輻射電力は相対利得、等価等方輻射電力は絶対利得という対応関係を間違えないようにしましょう。

覚えておきたいポイント

空中線の利得は、特定方向への電波の強さを表すもの
絶対利得は、等方性空中線を基準にした利得
相対利得は、半波無損失ダイポールを基準にした利得
実効輻射電力は、空中線に供給される電力に相対利得を乗じたもの
等価等方輻射電力は、空中線に供給される電力に絶対利得を乗じたもの
覚えるなら、実効＝相対、等価等方＝絶対

この分野は、アンテナ理論を深く理解しようとするとかなり大変です。法規の試験対策としては、まず基準空中線の違いと実効輻射電力・等価等方輻射電力で使う利得の違いを押さえれば十分です。