アンテナ回路3

電波伝播に深い関係がある、周波数の区分と電離層についての説明です。

周波数の区分

電波は波のように伝わる性質があります。 そのため、低い周波数は直進性が弱く、山やビルなど障害物の裏側に回り込むこと(回折)が出来ますが、高い周波数は直進性が強く、回折しにくくなります。 つまり、周波数が高くなるほど、直接見通せる範囲にしか、電波は届かなくなります。

この基本的な波の性質と、次に説明する電離層の影響を知ることで、おおよその電波伝搬の様子が把握できます。 電波伝搬の違いを考慮し、区切りの良い値で、周波数は区分されています。

名称記号周波数波長の範囲
超長波VLF (Very Low Frequency)3〜30 kHz100〜10 km
長波LF (Low Frequency)30〜300 kHz10〜1 km
中波MF (Medium Frequency)300〜3,000 kHz1,000〜100 m
短波HF (High Frequency)3〜30 MHz100〜10 m
超短波VHF (Very High Frequency)30〜300 MHz10〜1 m
極超短波UHF (Ultra High Frequency)300〜3,000 MHz1〜0.1 m
マイクロ波SHF (Super High Frequency)3〜30 GHz10〜1 cm
ミリ波EHF (Extra High Frequency)30〜300 GHz10〜1 mm

電離層の影響

私たちの上空には、目には見えませんが電子密度が濃い層が存在し、電波を反射するなどの性質があります。 この電子密度が濃い層を電離層といいます。 電離層は太陽の放射エネルギーなどによって、主に酸素の分子や原子から電子が飛び出す現象(電離)が生じることで、飛び出た電子が自由電子として多数存在している層です。 このため、太陽の影響を受けるので、電離層は季節(夏と冬)や時刻(昼と夜)によって、存在する高度や電子密度が変化します。 この季節や時刻による変化が、電波伝播に影響を及ぼしているのです。

主な電離層は次のとおりです。

電離層
D層
長波を反射し、中波と短波は減衰して突き抜ける電離層です。高度は70〜80kmで、昼間は存在しますが、夜間は消滅します。
E層
長波と中波、低い周波数の短波を反射する電離層です。高度は季節や時刻に関係なく約100kmです。夜間の長波はE層で反射するので中波と似た伝わり方をします。
F層
短波を反射する電離層です。高度は200〜400kmに分布し、昼間はF層、F層の2層に分かれますが、夜間は両者が合体、もしくはF層が消えてF層のみになります。
スポラディックE層
通称「Eスポ」、超短波(VHF)を反射する電離層です。高度はE層と同じく約100kmです。局地的に突如発生する電子密度が濃い電離層ですが、状態が不安定なため、しばらくすると消滅してしまいます。

中波の場合を考えると、昼間はD層で減衰するので電離層における反射はほとんどありません。昼間の中波は、地表に沿って伝わる電波を受信するため、近距離の放送しか受信できません。しかし、夜間の場合はE層で反射するので遠距離まで伝わるようになります。

VHF以上の電波は電離層を全て突き抜けるので、人工衛星との通信や電波望遠鏡などで利用されています。ただし、Eスポが発生した場合、VHFが反射されるため、普段は到達しないはずのテレビ(VHFのアナログTV)やFM放送の電波までも受信(混信)し、映像や音声が乱れる影響を受けます。



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