些細なこと

電波の周波数の分類と主な用途

アンテナ 電波塔

電波は、電磁界、光、放射線などと同様に電磁波の一種です。つまり、電気エネルギーの波(周波数)です。そのため、周波数領域ごとの名称で整理しました。また、電波の全体像を把握するため、大きなくくりで周波数範囲と特徴、主な用途を分類しています。

電波とは?

電波というのは、携帯端末や家電品で無くてはならないほど身近になってきましたが、「電波とは?」などと改めて聞かれると、一言で応えるのは難しいでしょう。そこで、電波の全体像を紹介します。

一般的に「電波とは」と聞かれた時の答えは、「電波とは、電磁波の一種です。空間を伝わる電気エネルギーの波です。」で良いでしょう。でも、電気の波とは何でしょう。

電気の波は、水面の波と同じように、高い波と、低い波が交互に繰り返されます。この波が、例えば高い波が、1秒間で何回繰り返したかで、周波数(ヘルツ:Hz)を決めています。

このような、電気の波が空気中を伝搬していくのが電波です。この電波が、1秒間で何回繰り返すかによって、電波の性質は大きく異なります。

電波の分類

電波は、電磁波の一種として、様々な周波数で空間を伝わります。そのため、周波数範囲で分類されています。

周波数による分類

  1. 極低周波の電磁界分野
    送電線や電磁設備などから発生する電波
  2. 通信分野
    信号の送電などで使用されるもの
  3. 周波数の高い放射線分野
    X線撮影などの使用で発生する電波

などと分類されます。電波は電波法では、周波数が3テラHz以下と規定されています。テラ(T)という単位は、10の12乗のことです。

実際に使用する範囲の分類

周波数によって、電波の性質は異なるため、現在の技術で実際に使用される周波数は、おおよそ3Hz〜100GHzです。G(ギガ)の単位は、10の9乗です。もちろん、技術の進展に伴って、使用可能な周波数範囲は増えるでしょう。

極超長波 極超長波 3Hz〜3kHz
超長波 3kHz〜30kHz 潜水艦通信
長波〜ミリ波 長波 30kHz〜300kHz 電波時計
中波 300kHz〜3MHz ラジオ、船舶通信
短波 3MHz〜30MHz 短波ラジオ、船舶・航空機通信
超短波 30MHz〜300MHz TV、FM、航空管制通信
極超短波 300MHz〜3GHz 携帯電話、電子レンジ、無線LAN、GPS
マイクロ波 3GHz〜30GHz BS、ETC、レーダー、無線LAN
ミリ波 30GHz〜300GHz レーダー、電波天文
テラヘルツ波 サブミリ波 300GHz〜3THz

 

通信に使われる周波数領域

通信に使われる周波数は、領域を「極超長波領域」、「長波からミリ波領域」、「サブミリ波領域」の広い範囲で分類すると、全体像を把握しやすくなります。

極超長波領域

この領域の周波数は、3Hzから30kHzです。

周波数と波長の関係式は、「波長(km)=光速(300,000km/秒)/周波数(Hz)」の関係で表されます。

周波数が3Hzから30kHzの場合の波長は、上式の関係で求まりますが、100Mmから10kmと、とてつもなく長いため、通常の電波に求められる指向性(直進性)はありません。(あらゆる方向に放射されます)

この領域の周波数は、通信で伝送できる容量も少ないため、一般の通信には適していませんが、深海に届くため、潜水艦の通信には使われます。

長波からミリ波領域

長波からミリ波領域の周波数は、30kHzから300GHzです。波長は10km〜1mmと幅が広い領域です。この領域の電波は、30kHz付近に近い程、安定していて、300GHzに近い程、直進性が高くなる領域です。

つまり、通信に適した領域のため、周波数帯域毎の特徴を生かして、レーダーや、テレビ、ラジオなど様々な分野で使われています。

また、通信で伝達できる情報容量が多いため、中継局や衛生通信などでも活用されています。

尚、電話の音声周波数は、0.3〜3.4kHzです。(人の声の周波数帯は、0.2〜4kHzにあるためと言われています)

サブミリ波領域

サブミリ波の周波数範囲は、300GHz〜3THzで、波長は1mm〜0.1mmです。
この領域では、光と同等の指向性(直進性)ですが、現時点では技術的に使えません。

まとめ

電波は、電磁界、光、放射線などと同様に電磁波の一種です。空間を伝わる電気エネルギーの波のため、その特徴は周波数領域で決まります。

この中で電波は、電波法の規定があって、周波数は、3T(テラ)Hz以下と決まっています。

現時点で通信に適した周波数領域は30kHz(or 3kHz)から300GHzの「長波(or超長波)からミリ波領域」の範囲です。

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iyasaretaihito
子どもの時から、昆虫や恐竜、宇宙などに興味がある理科大好きな理系人間です。 会社は半導体設計関連会社に勤務して、60歳で定年退職後は趣味に没頭する、のん気なおじさんです。