無線通信

質問

物理学科の学生です。
課題ではないのですが電離層を利用した無線通信について調べています。
基本的な電磁気学についての参考書は手元にありますが
通信だと工学になってしまうのでしょうか、参考文献探しに悩んでいます。
どのような現象や性質を利用して通信しているのか、
方程式や法則などを用いて説明されているもので
良い本をどなたかご紹介いただけませんでしょうか。
特に電離層、地表面での反射や屈折について詳しい解説があるものだと嬉しいです。

あと、ついでに気になってるんですが
短波の長距離通信はなぜ衛星通信に取って代わられないんでしょうか・・・(^^;
以上よろしくお願いします。

回答No.6

GTAC · ベストアンサー

電離層や電波伝搬に関する参考書としては
「電波伝搬工学」「無線工学」になります。学生さんであれば、図書館にいき、電磁気学の隣が電気工学、その隣が通信工学の書棚になっているはずですのでそこにあるはずです。
また無線従事者国家試験では無線工学Bに当該科目があり、比較的簡単に説明してあるので受験参考書（電機大学、電気通信振興会など）も参考になると思います。

上記の説明は現象を説明しているものであり、理論的に展開しているものではありません。
電離層のモデル化、伝達距離、伝播回数などをシミュレーションできるソフトもあるようですが、大学院レベルの論文を基に作っているようです。

短波の用途と利用される理由
短波はモールスかSSB電話で利用されるが、数ワットの小出力で全世界に電波が届き、使用する送受信機、アンテナが安価で容易に利用でき、利用に際して最小限の技術で利用できる。衛星通信はマイクロ波を使うので通話３を確立するためにはアンテナの位置あわせとか装置の調整などに高度な技術が必要です。また通話はディジタル化されるためごくわずかの不具合があっても送受信できなくなります。短波では送受信がある程度アバウトでもしのぐことができます。船舶などの用途では航行中に故障した際にはその場で直せることも必要になります。
１　国際放送
一番簡単な受信機で広範囲をカバーできる。途上国や中国では安価というのが条件

２　遠洋漁業無線
送受信機がもっとも安価かつ比較的確実に利用できる。（人工衛星は使用料金がかかる）　零細な漁業者に衛星設備を義務付けることはできない。波間を漂っている小船が正確に衛星に向けて電波を発射するのは困難ですが、短波なら長さ数ｍの金属棒か導線で送受信できます。

３　遭難時の緊急連絡
国際的に２４時間監視している周波数がある。（どのような船でも送受信できる設備が義務付けられている）
世界のすべての空港が成田や関空のようなハイテク装備しているわけではありません。太平洋上の小島にある空港と飛行機が直接連絡を取るには短波が最適です。

参考URL：

http://www.vector.co.jp/soft/dos/edu/se020563.html

お礼

図書館も覗いてみたのですが、小さい単科大学なもので
あまり資料がなかったんです。。
とりあえずは近郊の理系大学まで手を広げてみようかと思っています。
リンク先のフリーソフト、参考にします。
短波は安価に利用できるというのも大きいのですね。
具体的な利用方法を挙げていただけたので納得です。
ご回答ありがとうございました。

回答No.5

tosiki

昔習ったので記憶は定かで無いですが。＾＾；
電離層は、D層、E層、F層の３つです。

中波は電離層で反射しませんが、深夜にD層で反射し、遠距離に届きます。

短波はE層で反射しますが、
太陽の黒点の影響で、９MHZ帯が悪いとか、１５MHZ帯が悪いとか、下手すると使用不可能になります。

FMやVHFは電離層を突きぬけます。
たまに黒点の影響でE層が厚くなり反射します。

衛星通信はV（ベリー）U（ウルトラ）の上の周波数
S（スーパー）SHF帯を使用します。
利点は、気象条件に左右されず、反射混信（ゴースト）が少ない。などです。
帯域幅が大きいのが特徴です。

ちなみに、TVの画像帯域は６MHZを消費しますので、
短波では５本で埋まってしまいます。
もちろん、電話で使用しても本数が限られてしまいます。
一説では、誰も周波数の使用権を売ってくれないので
仕方なく高い周波数を開拓して使用権を買っているだけだそうです。＾＾；

お礼

電離層は太陽活動の影響をもろに受けてしまうから
衛星通信にしろ短波通信にしろ
長所短所を上手く使わなければなりませんね。
テレビ、電話で高い周波数を開拓しているというのは
知りませんでした(^^;
ご回答ありがとうございました。

回答No.4

tocoche

電波と電離層の話、久しぶりに思い出しました。　電離層では屈折するんでしたね。
電波にとって屈折率の高いところから徐々に低いところ（電離層）に入ると、蜃気楼やＧＩ光ファイバーのごとく進行方向が変わって、電波が戻ってゆく。（なんで屈折率が変わるのかわからないけれど、電波が光のように見えたら空に蜃気楼が映って見えるんだろうな）

衛星の方は電波の周波数が低いと（回答No.1と同じく）チャンネル数が稼げなかったり、転送速度が稼げなかったり、指向性を上げるのに大きなアンテナが必要だったり（指向性が悪いと電波がひろがって遠くに届かない）、衛星の打ち上げ設置費用の回収に不利な点が多いです。

お礼

電波が光のように見えたら空に蜃気楼が映る、確かにそうですよね。
見えたら見えたでちょっと怖いかもしれませんが(^^;
衛星は宇宙にある分大変ですよね。
ご回答ありがとうございました。

回答No.3

he-goshite-

物好きにも，検索してみました。

「電波伝搬ハンドブック」などはいかがですか？
http://pub.maruzen.co.jp/sipecshop/search/fRLB100105.html
※ちょとお高い　(;_:)
むかしのアマチュア無線家の端くれ３

お礼

この本の存在は知りませんでした！
調べてみたら、うちの大学と提携している大学の図書館に
置いてある事が分かったので是非見てみます。
ご回答ありがとうございました。

回答No.2

c_tech

専門で勉強されているとの事ですので、既にご存知でしたらすみません。
『Ｅスポ』『スポラディックＥ層』等で検索するといろいろ出てきますよ。
昔のアマチュア無線家　その２でした。

参考URL：

http://www.geocities.co.jp/Milkyway/6404/radio/radioesupo.html

お礼

いえいえ、検索してみましたら参考になるページも
いくつかヒットしましたので見てみます。
ありがとうございました。

回答No.1

pitagorajr

ついでのほう。衛星はあてにならない。衛星はまだすべての通信を受け入れる容量が無い。初めてアマチュア無線が衛星通信できることになったとき、チャンネルが非常にすくなかった。パルス化して工夫しているのだろうけど、技術的にむり。昔のアマチュア無線家より。

お礼

ご回答ありがとうございます。
衛星はまだ発展途上ってことですね。