電波の基礎と応用
著：三輪 進
理工学講座
電波の基礎、電波とは何か
電波の性質、アンテナ、電波伝搬、変調の解説書です。
気になったのは、以下です
■電波とはなにか
電界と磁界とが相互に変化しながら、伝搬していく波、電磁波という
赤外線、可視光、紫外線、Ｘ線、γ線も電磁波です
アンペアの法則
電流が右ねじの方向に流れると、ねじの回転方向に磁界が発生する
ファラデーの法則
磁界をコイルの中で変化させると電界が発生する
電波とは、電波法により、３テラＨｚ以下の電磁波をいう
■電波の特性
波長 正弦波における同じ位相の点の間の長さ
周波数 ｆ 波形が１秒間に何回あらわれるか
誘電率 ε
透磁率 μ
各周波数 ω=2πf (rad/sec) f:周波数
平面電磁波 一定方向に進む電磁波：直線
球面電磁波 アンテナなどから放射状に広がる電磁波
電波における電界の向き 偏波
電界と波の進行方向を含む面 偏波面
偏波面が時間的に変化しない電波 直線偏波
偏波が垂直な電波 垂直偏波
水平な偏波 水平偏波
偏波面が回転する電波 円偏波
位相定数 波が１単位長すすんだときに、位相がどれだけ回転をするかを表す数 κ
インピータンス 電界と磁界の比：媒質によってきまる ｚ
ｚ＝√（μ/ε）真空はの固有インピータンスは、377Ω（オーム） 抵抗のこと
ポインティングベクトル
１㎡あたり通過する電力をいう
■アンテナの基礎
電波の形で放射してくれるデバイス
電波の発生源は、高周波電流
磁流
変位電流も電波の発生源となりうる
電流、磁流と等価定理とは、３種類の発生源の間には、お互いに変換できる関係があることを示すものです
アンテナの指向性とは、どの方向にどれだけの強さで放射するかを表すかの単位です
放射指向性
基準アンテナがどの方向にも、同じ電力を放射する場合は、無指向性アンテナといい、絶対電力利得という
■アンテナの色々
・線状アンテナ（モノポール）
・磁流アンテナ
・開口面アンテナ（ホーン、パラボラ）
・アレーアンテナ（機械走査、電子走査）
■電波伝搬
・自由空間
電力密度
自由空間損失
・反射・屈折
ホイヘンスの原理
反射の法則
絶対屈折率、相対屈折率、スネルの法則
・回折
幾何光学
回折（遮蔽；影の部分に波が回り込む現象）
・散乱・表面波
２次波などの再放射電波
境界条件
球面回折、散乱波
■電波伝搬
・大地、地形の影響
干渉、距離パタン、ハイトパタン、山岳による回折
・大気、電離層の影響
高度による大気の屈折率の変化
等価地球半径係数
ダクト伝搬
降雨減衰係数
・建物の影響
多重波干渉
マルチパスフェーディング
基地局からの距離変動、時間変動
・周波数による伝搬特性
電離層の影響
地形、大気散乱などの減衰の発生
電波の窓（１～１０ＧＨｚ）もっとも使いやすい電波帯
■アナログ変調
変調：伝えたい情報を電波に乗せる作業をいう
アナログ信号で搬送波を変調すること：アナログ変調
デジタル信号で搬送波を変調すること：デジタル変調
変調方式
振幅変調
周波数変調（角度変調）
位相変調（角度変調）
変調波を元の変調信号に戻す作業を復調という
・振幅変調
電力の搬送波の抑圧
単側波帯変調ＳＳＢ
周波数分割多重
残留側波帯ＶＳＢ
・角度変調
最大周波数変移（ＦＭ変調指数）
最大位相変移（ＰＭ変調指数）
・パルス変調
正弦波ではなく、パルスを使う変調
ＰＡＭ，ＰＰＭ，ＰＷＭ
標本化、量子化、符号化
時分割多重ＴＤＭ
同期伝送
非同期伝送ＡＴＭ
■デジタル変調
すべての信号を１，０の符合に変換して、その符合に応じて搬送波の諸元を変化させる変調
・ＰＣＭ
搬送波の振幅、位相、周波数を変化させる変調
ナイキスト周波数
・ＡＳＫ，ＦＳＫ，ＰＳＫ
アナログのＡＭ，ＦＭ，ＰＭ対応するデジタル変調
同期検波方式（誤り率）
・多値変調
ｎビットの情報を同時に搬送する方式
ＡＰＫ：振幅と位相を同時に変化させる
ＱＡＭ：直交振幅変調
・スペクトル拡散
ＳＳ方式 信号の専有帯域幅を大幅に広げ、雑音や干渉に強くする方式
周波数探知につよく、軍用技術に転用されてきた
ＣＤＭＡ
■衛星通信
・広域性、同報性、即応性、多元接続性、伝送品質均一性にすぐれている
・一方、伝搬遅延、伝搬損失が大きい
・多元接続：ＭＡ
ＦＤＭＡ 周波数分割
ＴＤＭＡ 同一周波数、時間分割（バースト）
ＣＤＭＡ 固有符号の割り当て＋スペトクラム拡散変調
■移動通信
代表として、携帯電話の解説
セル方式 ６セクタに分割、指向性アンテナを使用
携帯
ＰＨＳ
ＩＭＴ２０００が議論となっているころ、ここまで
その他無線通信
固定無線アクセス
ＦＷＡ，ＰＰ，Ｐ－ＭＰ
無線ＬＡＮ
ＩＥＥＥ８０２．１１、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
無線ホームリンク
ＩＥＥＥ１３９４
インタネットアクセス
ＡＤＬ，ＩＳＤＮ，ＣＡＴＶ
■放送 略
■レーダ
パルスレーダ パラボラからの送信
ＣＷレーダ 連続波を発射し、移動目標から反射スルドップラー周波数を計測して速度計測をする
サーチレーダ 多数の目標の距離とアジマス角を得る
トラッキングレーダ 追尾
※アジマス角：進行方向や機種の方向との角度をいう
レータ信号処理
反射信号や、雑音などの消去して目標のみを表示させるようにする処理をいう
帰ってきた信号は鳥瞰図を描くため、２次元移動平均を計算して、目標物のみを認識する
■計測・制御
・レーダーホーミング
飛翔体にレーダを搭載して誘導するアルゴリズム
目標が舵を切ったり、速度を変えた場合に会合点（衝突予測点）をいち早く再計算して、速度と加速度を変更する最適誘導則
・ＧＰＳ：衛星航法、航空機、自動車を誘導するために、４つの衛星をつかって、目標物に誘導するシステム
ＩＬＳ、ＭＬＳ
レーダを使う場合は、ＡＳＲ，ＡＲＳＲ，ＡＳＤＥ
・ＩＴＳ ＧＰＳ等を利用した交通管制システム
ＶＩＣＳ 渋滞情報を収集分析して、伝達する
ＥＴＣ 高速料金の自動収集
ＡＨＳ ハイウェーの先行車との車間距離測定
■その他
・リモートセンシング 自ら電波を発する能動センサー
マイクロ波高度計など
・電力伝送 電力をマイクロ波に変換して伝送する
・医療 電波による人体の検査、治療
・微弱電波の利用
目次
1 電磁波とは
2 電波の性質
3 アンテナの基礎
4 アンテナの色々
5 電波伝搬の基礎
6 電波伝搬の色々
7 アナログ変調
8 ディジタル変調
9 衛星通信
10 移動通信
11 その他の無線通信
12 放送
13 レーダ
14 計測・制御
15 その他の応用
付録
参考文献
索引
ISBN：9784501321208
出版社：東京電機大学出版局
判型：A5
ページ数：178ページ
定価：2300円（本体）
発行年月日：2000年09月
発売日：2000年09月11日
