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2014/10/23  1/2ページ

電波の周波数帯域の分類と使われ方(1)

スマートフォンと携帯電話の広がりで非常に身近になった「無線通信」。無線は技術によって帯域に限界があり、使える範囲も限られるため、ときには「資源」とも例えられる。無線通信は様々な用途があるため、帯域に空きはない。何らかの事情で空白ができると、そこを獲得するための熾烈な競争が起きることもある。そんな無線通信が何に使われているか調べてみた。

帯域の概要


 そもそも帯域とはなんだろうか? 電波の振動数を表す「周波数」。電波を流すためには同じような周波数だと混線するため、一定の幅をもって利用するのだが、そうした幅のことを帯域と呼ぶ。


 帯域に使われる単位Hz(ヘルツ)は、1秒間に発生する振動回数のこと。電波の速度=振動回数×波の長さ(波長)で計算され、電磁波の速度は同一空間では一定のため、振動回数と波長は逆数の関係になる。電波の速度は光と同等であり約30万㎞/秒。30Khzすなわち、3万回振動する長波は



で1回の振動の距離=波長10㎞となる。単位のsは秒(second)、cは振動回数(cycle)を指している。


 周波数の数字から帯域は分類され、周波数で波長が決まるため、低周波ほど振動数が少なく、波長が大きくなり、高周波ほど振動数が増え、波長が短くなる。文献などにより、電波の表記はかなり揺れるため以下は一例である。

電波/光の振動数による主な分類
光と電波は周波数で区切られ、性質もそこから大きく変化する

 テラヘルツ波までが日本の電波法では「電波」と定義されている。さらに高周波になると「光」と呼ばれるようになり、高周波から赤外線。赤外線から可視光線、紫外線と周波数が高くなっていく。


30Khz~300Mhz帯域(長波~超短波)


 電波には高周波帯域と、低周波帯域がありそれぞれ特徴がある。その性質を大きく分けるのは、大気上空にある電離層を突き抜けるか、否かだ。低周波帯域は電離層を突き抜けず反射し、高周波帯域は突き抜ける。


 地球は球状であるため、直進する電波では遠くまで情報を届けることができない。しかし、上空にある電離層で反射する性質を利用することで、低周波帯域の電波は直進では送ることができない遠くまで情報を送ることができる。一方で高周波帯域は電離層を抜けるため、例えば宇宙船との情報のやり取りには欠かせない。


 さらに高周波帯域は情報量が多いという長所があるが、一方でその直進性の高さから障害物の裏にあると電波を受信しにくく、また距離による減衰も激しい。逆に低周波は迂回する性質があるため建物などの障害に強いが、波が数キロ~十数キロに達する大きさのため受信に巨大な施設が必要であるという難点もある。


 こうした性質からか、低周波帯域では、つながることが重要で情報量は少ない通信における用途が多い。30Khz~300Khzの長波、300Khz~3Mhzの中波と言われる帯域では、ほぼすべてを航空と海上による利用が占めている。航空・海上ともに通常の電信ほかビーコン、ラジオブイなど命綱とも言える情報のやり取りに利用されている。もう少し周波数帯域の高い30Mhzから300Mhz(超短波)でも多くは航空管制・運行管理・公共業務などに利用されている。


 航空・海上以外の用途では526.5Khz~1606KhzをAMラジオが占めている。ニッポン放送の1242Khzや文化放送の1134Khzと言われると聞いたことのある方もいるのではないだろうか? ラジオで言われている周波数とはまさにこの帯域の周波数のことを指している。


 FMラジオの周波数はFMラジオには76Mhz~90Mhzが割り当てられており、81.3(J-WAVE)、80.0(TOKYO FM)などが思い起こされるだろう。単純に表記されている数字的には少ないが、単位が異なりこちらはMhz。AMと同じ単位で表記すれば8万1300Khz、8万Khzになる。


 ここまで何度か周波数の性質を解説しているのでお分かりだと思うが、周波数が高いほど情報量が多くなり、その分エリアが小さくなる。FMとAMの音質・エリアの違いはこうした周波数の性質によるものだとわかる。

>>極超短波による恩恵


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