周波数【しゅうはすう】

【国内記事】 2002年2月26日更新

 周波数とは,1秒間に繰り返される波の数のことで,ヘルツ(Hz)という単位で表される。例えば,空気の振動数を指す場合は,耳で聞こえる音の高さとして使われる。人間の耳に聞こえる周波数はおよそ16Hz〜20kHzの範囲とされており,これ以外の周波数を直接聞くことはできない。また,個人差もあるので実際に誰にでも聞こえるのは100Hz〜10kHz程度といわれている。

 人間の耳に聞こえる周波数よりも高い周波数(高周波)を「超音波」と呼び,低い周波数(低周波)を「超長音」と呼ぶ。超音波は医療用の機器で,超長音は漁船や潜水艦のソナー(探知機)に利用されている。

 電気のプラスとマイナスの極性反転を繰り返す商用電源の「交流」でも,この周波数が使われる。東日本地域は50Hz,西日本地域は60Hzとなっている。ちなみに,商用電源に交流が使われる理由は,変圧器で容易に電圧が変えられるからだ。

 携帯電話で使われる周波数は,音でも商用電源でもなく「電波」のことである。通常,離れた機器同士で電気信号をやりとりするためには,導線となるケーブルが必要になる。しかし,両者に距離がありケーブルを引くことが物理的に困難な場合,電気信号を空中に放射し,それをまた受信することで,無線による電気通信が可能になる。このときに利用されるのが,電波であり,電気信号と電波を変換するのが送受信機である。電波は,通信だけでなくラジオやテレビの放送にも使われている。

 低い周波数の電波は地表を這いながら遠くまで届く性質を持っているので,中波と呼ばれるAMラジオ放送(500kHz〜1600KHz)は,空気中の条件が良ければ国外の放送局から電波が届くこともある。一方,短波を使うラジオ放送(数MHz〜30MHz)は,直線的に上空の電離層まで届き,地表との間を反射しながら地球の裏側まで届く。

 ここで,中波,短波という言葉を使ったが,これは波1つ分の距離を表す「波長」の長短を意味するもので,長波(30kHz〜300kHz),中波(300kHz〜3MHz),短波(3MHz〜30MHz)以降,指数的に超短波,極超短波と続く。

 800MHzを使う携帯電話(PDC)や,1.9GHzを使うPHS,2.4GHzを使う無線LAN(IEEE802.11b)は,極超短波(もしくは準マイクロ波:300MHz〜3GHz)に相当する。

 だが,これらの機器は,正確にその1つの周波数だけを使っているわけではない。ある一定の幅を持っており,例えば「携帯電話の周波数が800MHz」というのではなく,周波数帯が800MHz,もしくは周波数が800MHz帯と呼ばれている。PHSでは具体的に1893.5MHz〜1919.6MHzが使われ,これが通称「1.9GHz帯」である。

 周波数の幅を表す言葉が「帯域(バンド)」もしくは「帯域幅」である。帯域は,中心となる周波数をはさんだ上下の周波数の差で,この数値が大きければ大きいほど,やりとりするデータ量を増やす(高速にする)ことができる。

 そのため狭帯域(ナローバンド)と広帯域(ワイドバンド)の両者のうち,広帯域の方が高速データ通信に適している。一般的に広帯域を利用するためには,周波数帯(中心周波数)も高いものが必要になる。なお,PHSの帯域は288kHz(技術的条件の改正された新PHSは884kHz)だが,FOMAでは5MHzが割り当てられている。

[江戸川,ITmedia]

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