情報40【電験3種 機械】電気通信の概要(光ファイバ・電波特性・パリティチェック)の正誤判定!令和4年度上期 A問題13 完全解説

電験3種 機械科目【情報】令和4年度上期 A問題13 電気通信の概要(通信方式・光ファイバ・電波特性・パリティチェック)の正誤判定

今回は令和4年度上期 機械科目 A問題13を解説します。有線通信・無線通信、アナログ・ディジタル方式、光ファイバケーブル電波の伝わり方パリティチェックという電気通信に関する5つの記述のうち、誤っているものを選ぶ問題です。情報39(令和4年度下期A問題13)と同一テーマの姉妹問題(上期・下期の対)にあたります。

電波の直進性は波長ではなく周波数で決まり、周波数の高い(波長の短い)電波ほど直進性が強く特定方向への発信に適する一方、周波数の低い(波長の長い)電波は、障害物の背後に回り込みやすい傾向がポイントです。選択肢(4)はこの関係が逆に書かれています。

目次

令和4年度上期 機械科目 A問題13:問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 機械科目 情報 令和4年度上期 A問題13 問題文
令和4年度上期 機械科目 A問題13 問題文

電験3種 機械科目 【情報】 令和4年度上期 A問題13

 文字や音声,画像などの情報を電気信号や光信号に変換してやりとりすることを電気通信といい,様々な用途や場所で利用されている。電気通信に関する記述として,誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1)通信には,通信ケーブルを伝送路として用いる有線通信と,空間を伝送路として用いる無線通信がある。通信の用途に応じて適切な方式が選択される。

(2)電気信号に変換した情報を扱う方式として,アナログ方式とディジタル方式がある。アナログ方式は古くから使用されてきたが,ディジタル方式は,雑音(ノイズ)の影響を受けにくいことや,小型化しやすいこと,コンピュータで処理しやすいことなどから,近年では採用されることが多くなっている。

(3)光通信の伝送路として主に用いられる光ファイバケーブルでは,入射した光信号は屈折率の異なるコアとクラッドの間で全反射しながら進んでいく。光ファイバケーブルは伝送損失が非常に少なく,無誘導のため漏話しにくいことから,長距離の伝送に適している。

(4)無線通信に用いられる電波の伝わり方は,周波数や波長によって異なるために,通信の用途にあったものが用いられる。周波数の低い,すなわち波長の長い電波は直進性が強いために,特定の方向に向けて発信するのに適している。

(5)データ通信における誤りの検出方法としてよく使用されるパリティチェック方式は,伝送データのビット列に対して,状態が”1″のビットの個数が奇数または偶数になるように,検査のためのビットを付け加えて送ることで,受信側で誤りを検出する方式である。

(1)通信には,通信ケーブルを伝送路として用いる有線通信と,空間を伝送路として用いる無線通信がある。通信の用途に応じて適切な方式が選択される。
(2)電気信号に変換した情報を扱う方式として,アナログ方式とディジタル方式がある。アナログ方式は古くから使用されてきたが,ディジタル方式は,雑音(ノイズ)の影響を受けにくいことや,小型化しやすいこと,コンピュータで処理しやすいことなどから,近年では採用されることが多くなっている。
(3)光通信の伝送路として主に用いられる光ファイバケーブルでは,入射した光信号は屈折率の異なるコアとクラッドの間で全反射しながら進んでいく。光ファイバケーブルは伝送損失が非常に少なく,無誘導のため漏話しにくいことから,長距離の伝送に適している。
(4)無線通信に用いられる電波の伝わり方は,周波数や波長によって異なるために,通信の用途にあったものが用いられる。周波数の低い,すなわち波長の長い電波は直進性が強いために,特定の方向に向けて発信するのに適している。
(5)データ通信における誤りの検出方法としてよく使用されるパリティチェック方式は,伝送データのビット列に対して,状態が”1″のビットの個数が奇数または偶数になるように,検査のためのビットを付け加えて送ることで,受信側で誤りを検出する方式である。

出題のポイント:周波数・波長・回折の関係を見抜く

高周波短波長の直進性と低周波長波長の回折を障害物で比較する出題ポイント図
高周波・短波長は直進性、低周波・長波長は回折の傾向が強まります。

高い周波数ほど波長は短く、一般に直進性が強い傾向があります。低い周波数ほど波長は長く、障害物の縁で回折しやすい傾向があります。本問はこの対応を逆にした選択肢を見抜く問題です。

ポイント解説:5つの記述を根拠とともに判定する

通信に関する5選択肢の正誤と光ファイバ全反射、偶数パリティの例を示す解説図
選択肢(1)(2)(3)(5)は正しく、周波数と直進性を逆にした(4)が誤りです。

本問は情報39(令和4年度下期A問題13)と同一テーマの姉妹問題で、通信方式・光ファイバケーブル・電波の伝わり方・パリティチェックという5つの記述の正誤を判定する問題です。

電波の直進性は周波数(波長)によって決まり、周波数が高い(波長が短い)ほど直進性が強く、周波数が低い(波長が長い)ほど障害物の背後に回り込みやすいという関係がよく問われるポイントです。

問題の解説:選択肢(4)の関係を正しく直す

低周波ほど直進性が強いという誤文を正し、高周波の直進性と低周波の回折から答え4を示す図
選択肢(4)は周波数と直進性の関係が逆なので、誤っているものは(4)です。

STEP1 選択肢(1)(2)(3)(5)の正誤を確認する

(1) 有線通信と無線通信の区別、用途に応じた選択という記述は正しい。

(2) ディジタル方式が雑音に強く小型化・コンピュータ処理に適するという記述は正しい。

(3) 光ファイバケーブルのコア・クラッド間の全反射、低損失・無誘導という記述は正しい。

(5) パリティチェックによる誤り検出方式の説明は正しい。

STEP2 選択肢(4)の電波の直進性を検証する

電波は周波数が高い(波長が短い)ほど直進性が強く,特定方向への発信に適します。

逆に周波数が低い(波長が長い)電波は,ビルや山などの背後に回り込みやすい傾向があります。ただし到達距離は,送信電力,伝搬経路,アンテナなどの条件にも左右されます。

STEP3 誤りの選択肢を特定する

選択肢(4)は「周波数の低い,すなわち波長の長い電波は直進性が強い」としており,これは実際の性質(周波数が高いほど直進性が強い)と逆であるため誤り。

以上より正解は(4)です。

答え:(4)

💡 覚え方
電波の直進性は周波数が高い(波長が短い)ほど強く、周波数が低い(波長が長い)ほど回折して回り込みやすい。この関係の向きを問う正誤問題は頻出。

⚠️ よくある間違い
「周波数が低い電波ほど直進性が強い」という誤った記述を見逃さない。光ファイバの全反射の仕組み(コアとクラッドの屈折率差)自体は正しい記述なので誤りと判断しないよう注意。

まとめ

(1)〜(3)(5)正しい記述
(4)誤り(電波の直進性の向きが逆)
正しい関係周波数が高いほど直進性が強い
答え(4)

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