電波の基礎と応用

三輪進

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初学者を対象に、電波全般を幅広く網羅し、平易に解説。初学者向け。

• カテゴリ: ビジネス・実用
• ジャンル: 学術・語学 / 理工
• 出版社: 東京電機大学出版局
• 掲載誌・レーベル: 理工学講座
• タイトル: 電波の基礎と応用
• タイトルID: 229700
• ページ数: 178ページ
• 電子版発売日: 2013年11月29日
• コンテンツ形式: EPUB
• サイズ(目安): 29MB

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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