第1章 電気工学の基礎

第4章 無線工学の基礎
4.1 電波伝搬およびアンテナ
4.2 衛星通信および移動通信
4.1 電波伝搬およびアンテナ
4.1.1
4.1.2
電波伝搬
アンテナ
4.1.1 電波伝搬
電波法による周波数分類と用途(周波数 300 GHz)
周波数帯分類
長波(LF)
周波数範囲
30~300kHz
中波(MF)
300~3,000kHz
短波(HF)
3~30MHz
超短波(VHF)
30~300MHz
極超短波 UHF
300~3,000MHz
SHF
3~30GHz
EHF
30~300GHz
代表的用途
船舶通信
(見通し外)
放送,航空通信,
船舶通信(見通し外)
中,長距離の
国内各種通信
TV放送
移動無線
固定無線
衛星通信
レーダ
(1)電波
NTTでの用途
専用回線
無線電報
専用回線,無線電報
災害対策用機器
無線呼出
船舶電話
自動車電話
航空機電話
固定無線
固定無線
衛星通信
レーダ・宇宙通信
この他,超長波(VLF:Very Low Frequency, 3kHz~30kHz),極超長波( ELF :
Extremely Low Frequency,300Hz~3kHz)も特殊目的に使われている。
(2)電波伝播の種類
電波伝播の種類
電離層反射波
電離層
対流圏屈折波
電離層散乱波
大地表面波
対流圏散乱波
直接波
大地反射波
地球
地球
周波数との関係
周波数により伝わり方が異なる
電波の伝わり方
地上波
直接波
大地反射波
回折波
大地表面波
対流圏波 対流圏屈折波
対流圏散乱波
電離層波 電離層反射波
電離層屈折波
電離層散乱波
VLF LF
MF
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
HF
○
○
○
VHF
○
○
○
UHF
○
○
○
SHF
○
○
○
○
○
○
○
[注]短波が遠距離まで届くのは,電離層反射による。
フェージング
フェージングとは,
電離層による反射・散乱,大気吸収損失等による減衰が
大気状態の変動によって変化し,受信強度が激しく変動すること。
フェージング対策
①複数アンテナを接続しておき,受信電力の変動に応じて
受信電力の高いアンテナに切り替える。
②複数のアンテナが受信した内容を合成する。
これらの方法をダイバーシティ(diversity)という。
[注]
大気中の酸素や水分による大気吸収損失は,
23 GHz, 60 GHz 付近の周波数が最も大きい。
(3)アンテナの指向性
①無指向性アンテナ
②指向性アンテナ(1方向のとき単一指向性)
パラボラアンテナ
ダイポールアンテナ
(4)ダイポールアンテナ
長さが波長/2の線状アンテナ(V字型や球形のアンテナもある)
周波数
f [Hz] ,波長  [ m ] のとき伝播速度との関係式は以下のとおり。
c   f  310 [m/s]
8
波長/2
八木式アンテナも
ダイポールアンテナ
のひとつ
ダイポールアンテナの計算例
f  300[MHz]  3108 [Hz]
のときのダイポールアンテナの長さ
c 3 108

 
 1[m]  L   0.5 [m]
8
f 3 10
2
波長/2
(5)立体アンテナ
アンテナの形式
単反射鏡アンテナ
パラボラ面
軸
対
照
型
パラボラ面
パラボラ面
ハイパラボラ面
最も単純な構成
地上マイクロに多用
パラボラ面
オ
フ
セ
ッ
ト
型
複反射鏡アンテナ
カセグレン型
グレゴリアン型
楕円面
交差偏波特性が良い
地球局用アンテナに多用
パラボラ面
パラボラ面
ハイパラボラ面
楕円面
指向特性が良い
VSAT,BS受信に多用
指向特性が良い
主反射鏡が大型化する
(*)サイドローブとは,衛星方向以外からの不要な電波
指向特性が良い
(低サイドローブ(*))
VSAT用