本章では、無線通信の基本的なパラメータを紹介し、通信システムにおけるアンテナの役割をより深く理解することを目的としています。無線通信は電磁波の形で行われるため、電磁波の伝搬特性を理解することが不可欠です。
本章では、以下のパラメータについて説明します。
•頻度
•波長
・インピーダンス整合
・VSWRと反射電力
・帯域幅
・帯域幅の割合
・放射線強度
それでは、それらを詳しく見ていきましょう。
頻度：
標準的な定義によれば、周波数とは単位時間あたりの波の繰り返し回数のことです。簡単に言えば、周波数は事象がどれくらいの頻度で発生するかを表します。周期波はT秒ごと（1周期）に繰り返され、その周波数は周期Tの逆数です。
数学的には、以下のように表されます。
$$f = \frac{1}{T}$$
•Fは周期波の周波数を表し、
・Tは1サイクルを完了するのに必要な時間です。
周波数はヘルツ（Hz）で測定されます。
上の図は、電圧（mV）を時間（ms）の関数としてプロットした正弦波を示しています。この波形は2tミリ秒ごとに繰り返されるため、周期T = 2t ms、周波数f = 1/(2t) kHzとなります。
波長：
標準的な定義によれば、連続する2つのピーク間、または連続する2つの谷間の距離を波長と呼ぶ。
簡単に言うと、波長とは、隣接する2つの正のピーク間、または隣接する2つの負のピーク間の距離のことです。下の図は周期的な波形を示しており、波長（λ）と振幅が示されています。周波数が高いほど波長は短くなり、周波数が低いほど波長は長くなります。
波長の公式は次のとおりです。
$$\lambda = \frac{c}{f}$$
・λは波長を表す
•Cは光速（3×10⁸メートル/秒）です。
•Fは周波数です
波長λは、メートル、フィート、インチなどの長さの単位で表されます。一般的に使用される単位はメートルです。
インピーダンス整合：
標準的な定義によれば、インピーダンス整合とは、送信機のインピーダンスが受信機のインピーダンスとほぼ等しい状態を指します。
アンテナと回路の間にはインピーダンス整合が必要です。アンテナ、伝送線路、および回路のインピーダンスを整合させることで、アンテナと受信機または送信機の間で最大の電力伝送を実現できます。
マッチングの必要性
共振デバイスは、特定の狭帯域周波数内で最適な出力を得ることができます。共振デバイスであるアンテナは、インピーダンスが適切に整合されている場合に、より優れた出力性能を発揮できます。
・アンテナのインピーダンスが自由空間のインピーダンスと一致すると、アンテナから放射される電力は効率的に伝送される。
・受信アンテナの場合、その出力インピーダンスは受信増幅回路の入力インピーダンスと一致する必要がある。
・送信アンテナの場合、その入力インピーダンスは、送信アンプの出力インピーダンスおよび伝送線の特性インピーダンスと整合している必要がある。
インピーダンスはオーム（Ω）で測定され、記号Zで表されます。
VSWRと反射電力：
標準的な定義によれば、定在波における最大電圧と最小電圧の比は、電圧定在波比（VSWR）と呼ばれる。
アンテナ、伝送線路、回路のインピーダンスが一致していない場合、電力は効果的に放射されず、電力の一部が反射されてしまう。
主な特徴は――
・インピーダンスの不整合の度合いを示すパラメータは、電圧定在波比（VSWR）と呼ばれます。
・VSWRは電圧定在波比の略で、一般的にはSWRとも呼ばれます。
・インピーダンスの不整合が大きいほど、VSWR値は高くなります。
・効果的な放射を実現するには、理想的なVSWR値は1:1です。
・反射電力とは、前方電力のうち無駄になる部分を指します。反射電力とVSWRは、本質的には同じ物理現象を異なる視点から表したものです。
帯域幅:
標準的な定義によれば、特定の通信用に割り当てられた特定の波長範囲内の周波数帯域を帯域幅と呼ぶ。
信号が送受信される際、それは特定の周波数範囲内で動作します。この特定の周波数範囲は、送信中に他の信号からの干渉を防ぐために、特定の信号に割り当てられています。
・帯域幅とは、信号伝送の高周波限界と低周波限界の間の周波数範囲を指します。
・帯域幅が割り当てられると、他のユーザーはそれを使用することができません。
・全スペクトルは帯域幅セグメントに分割され、それぞれが異なる送信機に割り当てられる。
先ほど説明した帯域幅は、絶対帯域幅とも呼ばれます。
帯域幅の割合：
標準的な定義によれば、絶対帯域幅とその中心周波数の比は、パーセント帯域幅と呼ばれる。
信号強度が最大となる帯域内の周波数を共振周波数と呼び、帯域の中心周波数とも呼ばれ、fCと表記される。
・帯域の高周波数と低周波数は、それぞれfHとfLで表される。
・絶対帯域幅は fH − fL で与えられる
・周波数帯域の幅を評価するには、その分数帯域幅またはパーセント帯域幅を計算する必要がある。
帯域幅の割合は、コンポーネントまたはシステムが処理できる周波数変動の範囲を把握するために計算されます。
•fHは高周波を表します
•fLは低周波を表します
•fcは中心周波数を表します
帯域幅の割合が大きいほど、チャネル帯域幅は広くなります。
放射線強度：
放射強度は、単位立体角あたりに放射される電力として定義される。
アンテナは特定の方向に強い放射を行い、その方向は最大放射強度に対応します。放射の最大到達距離は、放射強度によって決まります。
数式
放射強度は、放射電力密度に半径方向距離の二乗を乗じることで得られる。
ここで、Uは放射強度、rは半径方向距離、（Wrad）は放射電力密度である。
・Uは放射線強度を表す
・rは半径方向の距離を表す
・Wradは放射電力密度を表す。
上記の式はアンテナの放射強度を表しています。半径方向の距離は、記号Φで表されることがあります。
放射線強度の単位は、ワット毎ステラジアン（W/sr）またはワット毎平方ラジアン（W/rad²）です。
アンテナについてさらに詳しく知りたい場合は、以下をご覧ください。
投稿日時：2026年3月26日
