第三種電気主任技術者（電験三種） 過去問
令和6年度（2024年）上期
問22 (理論 問18（b）)

トランジスタを使った回路におけるアナログ変調・復調に関する穴埋め問題です。

前問からの続きとなります。

図1の回路は、ベース側の信号波の電圧v₁、搬送波の電圧v₂を合成し振幅変調を行った上で電圧v₃として出力しています。

信号波v₁は前問より周波数が高くなっているため、波形としては図2（c）が該当します。

搬送波v₂の波形は逆に周波数が小さくなっているため図2（a）となります。さらにこの二つの波形を合成させたv₃は図2（b）のようになります。

最後に変調率を求めますが、変調率は振幅の最大値と最小値の以下の関係性から求めることが出来ます。

・変調率＝(最大値－最小値/最大値+最小値)×100

ここで求める変調率は出力v₃の波形である図2（b）から読み取り求めることができます。

最大値が8Vで最小値が4Vなので変調率は次のようになります。

・変調率＝（8-4/8+4）×100≒33[％]

よって各空白箇所は次のようになります。

（　ア　）‥ベース、（　イ　）‥図2（c）、（　ウ　）‥図2（a）、（　エ　）‥図2（b）、（　オ　）‥33

以上となります。

この問題は、無線通信で行われるアナログ変調・復調に関するものです。

空白箇所（ア）〜（オ）に当てはまるものは以下のとおりです。

ア：ベース　　　イ：図2（c）　　ウ：図2（a）　　エ：図2（b）　　オ：33

トランジスタとは

トランジスタは、図１の丸で囲まれた記号で、その中の３本の線（端子）がベース、コレクタ、エミッタです。

矢印が付いている端子がエミッタで、その反対側にある端子がコレクタです。

エミッタとコレクタの両方に接続している端子がベースです。

1. ベース：トランジスタの制御端子。ベースにわずかな電流・電圧を加えることによって、コレクタ・エミッタを流れる電流をコントロールします。

2. コレクタ：電流が流れ込んだり流れ出したりする端子の一つ。ベースによって制御されエミッタから供給される電荷を集めます(collect)。

3. エミッタ：電流が流れ込んだり流れ出したりする端子の一つ。電荷をベースに放出(emit)します。

（ア）問題文の「（　ア　）に信号波の電圧を加えて」という文脈から、アに当てはまるのはベースと判断できます。

図２の波形

(a) 他の波形に比べて周波数が低くなっています。無線通信では伝送したい音声・データの情報は、搬送波よりもかなり周波数が低くなっています。よって(a)は信号波であると考えられます。

(b) (a)に比べて周波数が非常に高くなっています。さらに包絡線の振幅が時間とともに変化しています。よって、(b)は振幅変調波(AM波)であると考えられます。

(c) (b)と同様に周波数が高くなっています。波形の振幅は時間によって変化していないので、情報を乗せる前の無変調状態の搬送波であると考えられます。

以上を踏まえてv₁、v₂、v₃と波形の対応関係を考えます。

回路図を見ると、v₁とv₂は入力（トランジスタのベースに向かっている）で、v₃は出力（トランジスタのコレクタ回路に接続している）と考えられます。

振幅変調回路では、信号波と搬送波が入力、振幅変調波が出力です。

よって、v₃は出力である振幅変調波なので、図２(b)に対応しています。

残りのv₁とv₂は、それぞれ信号波と搬送波のいずれかです。

（ア）がベースで、（エ）が図2（b）であることから正解の選択肢は、

　ア：ベース　　　イ：図2（c）　　ウ：図2（a）　　エ：図2（b）　　オ：33

に絞られます。

v₁が搬送波（c）で、v₂が信号波(a)であるのは、振幅変調回路の一般的な構成として適当です。

振幅変調の変調率

既に正解は33%であることがわかっていますが、変調率を振幅変調波（図２(b)）の値から計算します。

最大振幅をV_max、最小振幅をV_minとすると、変調率mは次の式で表されます。

　m＝(V_maxーV_min)/(V_max+V_min)

ここにV_max＝4、V_min＝2を代入して、

　m＝(4ー2)/(4+2)＝1/3

これを百分率で表すと、33%です。