電波出力、周波数と飛距離の関係

質問

電波出力と飛距離は比例するのですか。
同じ出力であれば周波数の高いほうが遠くまで届きますか。
（一般的な市街地で。）

回答No.5

hot-tea · ベストアンサー

電波が届く、というと受信機の感度も関係してきます。電波が弱くても、感度のいい受信機だと聞こえます。
衛星放送は２ＧＨｚ程度、２００Ｗくらいの出力で、３万６千キロメートル離れたところから出しています。そのかわり、電波は日本に集中して向けています。受ける方も、パラボラをきっちりと衛星に向けないと受かりません。

携帯電話は８００ＭＨｚから１．２ＧＨｚくらい、０．１Ｗ。直進性はありますが、壁に反射もして、基地局から２ｋｍくらいまで通信できると言われてます。

テレビは３０ＭＨｚから７００ＭＨｚくらい、５０ｋＷから２００ｋＷくらいで四方八方に出しています。見とおし距離で１００ｋｍくらい。

短波ラジオは３ＭＨｚから３０ＭＨｚ、出力は１ｋＷもあればアンテナさえよければ、電離層と地表で反射を繰り返し、世界中で聞こえます。

ラジオは３００ｋＨｚから３ＭＨｚ、出力は５０ｋＷくらいなら、地表にはって伝わるので１０００ｋｍくらいは聞こえるかな。

電波の届き方はいろいろあるので具体例をあげてみました。

お礼

回答ありがとうございます。

＞衛星放送は２ＧＨｚ程度、２００Ｗくらいの出力で、３万６千キロメートル離れたところから出しています。
テレビの出力が２００ｋＷで、衛星放送の出力は２００Ｗは驚きです。
誤記でなければ、すごいことですね。
パラボラアンテナの威力がテレビのアンテナより格段に
優れていると言うことなんでしょうね。

因みに、リモコンエンジンスタータ等で使用している、
特定小電力無線（４００ＭＨｚ程度）の電波は、壁に反射する特性と、
電離層と地表で反射を繰り返す特性の両方を兼ね備えていると
考えて宜しいのでしょうか。

回答No.4

plussun

他の方々が書かれているように、周波数が高くなるほど受信条件が悪くなるのが普通です。
ＦＭ放送辺りの周波数以上になると電波が到達する場所を”見通し距離”と言い電波は光に近い性質になり、障害物の陰には電波が届かなくなります。

逆に中波以下では回折現象という事が起こり、障害物の陰にも電波が届く
くのが普通です（ちょっと極端な表現かもしれませんが）

ですから障害物が多い場所では低い周波数の通信機の方が安定して通信できると思います。

電波出力と飛距離の関係は、空中線送信電力が２倍になった場合、到達距離は約１．４倍位にしかならないと思います。

特殊無線技師の免許はあるのですが、最近勉強していないので
飛距離に関しては自信なしです。

お礼

回答ありがとうございます。

電波が光に近い性質になるのは、
ＦＭ放送辺りの周波数以上と考えればいいわけですね。
(当然明確なしきい値は定義されていないと思いますが。)
しきい値がどの辺りか気になっていたので、
大変参考になりました。

P.S.　特殊無線技師について詳しく知らないのですが、
きっとかなり特殊(そのままだけど)な資格なんでしょうね。
私もこれを機に、アマチュア無線資格の勉強でもはじめてみようっと。

回答No.3

Pesuko

周波数が高くなると性質が光に近くなります。
雨が降れば邪魔されます。
反射しますが反射のたびに減衰が大きく距離が出ません。
直線進行性が強くなり空中の粒子の影響で減衰していきます。

指向性について、例えば光で考えた場合、豆電球のみをつけると数ｍ離れれば暗いですが、反射板をつけて懐中電灯にし、指向性を持たせれば数１０ｍ離れてもスポット部分は明るいですよね。

反射・減衰の実際として、１４４Ｍｈｚ・１．５Ｗ・ＳＳＢホイップアンテナで出力の送信機は街中で数ｋｍ程度が限界ですが、晴天の富士山頂からですと三重県尾鷲市までフルシグナルで通信できました。（見通し直線で３００ｋｍ程度でしょうか遮蔽物無しですね）横浜の人にシグナルメータが振り切るほどの強力な電波を出すなとしかられました・・・。

お礼

回答ありがとうございます。
指向性の例はとても分かりやすく参考になりました。
遮蔽物なしの威力はすごいんですね。
富士山頂からの無線通信は別世界ってかんじなんですね。
（機材の運搬が大変そうだけど。）

回答No.2

mmky

＃１です。追伸
＃１で電力（束）密度が（飛）距離ｒの2乗に反比例すると書きましたが、多分一般的な理解としては電界強度Ｅを使うと思います。
その場合は、Pr=P/4πｒ＾2=E＾2/Zo として、Ｅ=√(Zo*Pr) (ボルト/m) です。
Ｅ=√(Zo*Pr)=√(Zo*P/4πｒ＾2)∽（√P)/r
ということで電界強度Ｅは距離ｒに反比例します。
参考程度まで

お礼

電界強度Ｅは距離ｒに反比例ですか。

ということは、電力密度Ｐと電界強度Ｅは
距離に比例するんですね。
Ｐ∽ｒＥ

だからどうなのかは良く分かりませんが、
一般的には電界強度(ニアリーイコール電波強度かな？)は
距離に反比例すると覚えておきます。

大体、電波強度なんて言う言葉は国語辞典にも載っていませんでした。
（どうやら自分の造語です。すみません）

回答No.1

mmky

「電波出力と飛距離は比例するのですか。 」
ですね。

電波の放射電力をPとしますと、距離rによる減衰は、Pr=P/4πｒ＾2 で与えられます。風船を膨らました時のように電力密度が距離の2乗に反比例して減少するということです。
これは周波数には関係しません。
送信アンテナは利得というものがあります。これは指向性利得というものです。例えば風船を丸くするより細長く膨らましたほうが長くなりますね。
それと同じで指向性をもたすことによって電力密度を上げることはできます。でも距離の2乗に反比例することには変わりはありません。

一般的に周波数の高いものほど反射や降雨減衰が大きいので遠くに届きにくいということはあります。

参考まで

お礼

早速の回答ありがとうございます。
なるほど距離の2乗に反比例ですか。
確か磁力とかもそんな感じだったような？

送信アンテナには指向性があるのですか。
先ほどの式にあてはめると、Pr=指向性係数*P/4πｒ＾2
と言う感じでしょうか。
そうすると、例えばアンテナを垂直方法に立て地上で電波を送信し、
電波強度の等高線を描くと縦長のドーム型になるのですね。

とすると受信場所が確定している場合には、送信アンテナに指向性を持たせて
不特定方向と通信したい場合には、指向性の小さい送信アンテナのほうが
適しているのですね。

＞周波数の高いものほど反射や降雨減衰が大きい
へー面白いですね。
だけど電波の場合、光と同じように反射を繰り返しながら届く物も
あるんですよね。(違うかな？)