問題
次の文章の$\boxed{ }$内に、選択肢の中から最も適したものを選び、その番号を記せ。
伝送損失について述べた次の二つの記述は、$\boxed{ }$。
A 平衡対ケーブルにおいては、心線導体間の間隔を大きくすると伝送損失が増加する。
B 同軸ケーブルは、一般的に使用される周波数帯において信号の周波数が4倍になると、その伝送損失は、約2倍になる。
| ① | Aのみ正しい |
| ② | Bのみ正しい |
| ③ | AもBも正しい |
| ④ | AもBも正しくない |
正解 2
記述A：誤り
- 理由: 平衡対ケーブル（ツイストペア線など）において、心線導体間の間隔を大きくするとインダクタンス $L$ が増加し、静電容量 $C$ が減少します。高周波における減衰定数（伝送損失）は $\alpha \approx \frac{R}{2} \sqrt{\frac{C}{L}}$ に比例するため、間隔を大きくすると伝送損失は減少（小さく）します。
記述B：正しい
- 理由: 同軸ケーブルの表皮効果による抵抗（抵抗 $R$）は、周波数 $f$ の平方根（$\sqrt{f}$）に比例します。高周波域での減衰定数（伝送損失）も $\sqrt{f}$ にほぼ比例するため、周波数が 4倍 になると、伝送損失は $\sqrt{4} =$ 約2倍 になります。
平衡対ケーブル、同軸ケーブル
（１）平衡対ケーブル
平衡対ケーブルでは、送端に加えられた電圧は導体自体の抵抗$R$および自己インダクタンス$L$により電圧降下しながら受端に向かって減衰し、また、送端に加えられた電流は導体間の絶縁体を介して存在する静電容量$C$および導体間の漏洩電流に対する漏洩抵抗の逆数である漏洩コンダクタンス$G$を介して漏洩しながら受端に向かって減衰していく。心線導体間の間隔を大きくした場合、漏洩電流を小さくすることができ伝送損失は減少する。
電磁結合による漏話の大きさは、誘導回線のインピーダンスに反比例する。
（２）同軸ケーブル
同軸ケーブルの高周波数帯域における伝送損失は比較的小さく、漏話特性も良い。これは表皮効果や近接作用による実効抵抗の増加が小さいからである。伝送損失は周波数の平方根に比例して増加し、信号周波数が４倍になれば伝送損失は$\sqrt{4} = 2$倍になる。
ポイント
- 導体間隔と損失の関係:心線導体間の距離を大きくすると静電容量が下がりインダクタンスが上がるため、減衰量（伝送損失）は小さくなります。
- 表皮効果と周波数:同軸ケーブルの伝送損失は周波数のルーツ（$\sqrt{f}$）に比例して増加します。周波数が $N$ 倍になると損失は $\sqrt{N}$ 倍になります。
重要用語
| 用語 | 解説 |
| 表皮効果 | 交流電流の周波数が高くなるほど、電流が導体の表面近く集中して流れるようになり、実質的な抵抗値が増加する現象。 |
| 減衰定数 | 信号がケーブル内を伝送される際に、単位長さあたりでどれだけ減衰（損失）するかを表す指標。 |
| 平衡対ケーブル | 2本の導線を撚り合わせたペア線構造を持つ通信ケーブル（LANケーブルなど）。 |
