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アンテナの長さの調整について

 携帯電話/PHSのアンテナの長さは長ければ長いほどよいと思っている人いないだろうか?このアンテナの長さは波長と同じ長さが理想とされている。この波長は次の公式を使うことにより、周波数から帰着することができる。

v[m/s]=f[Hz]×λ[m]

ただし、vは電波の速度、fは周波数、λ(ラムダ)は波長の長さを表す。

 では、実際に計算してみよう。

1:電波と光は同じ速度(というか電波と光は周波数が異なるだけであっても同じ物)である。

 光の速度は秒速30万キロメートル、時速10億8千万キロメートルであるから、(c=)v=3.0×108[m/s]となる。

 電波や光についての議論の場合、このvは不変である。

2:携帯電話の周波数を800MHz=8.0×108Hzとします。

 よって、f=8.0×108[Hz]

3:[公式]「λ=v/f」に代入すると、次のように計算できる。

λ
=3.0×108/8.0×108
=0.375[m]
=37.5[cm]

 この例では、波長λが37.5cmとわかった。一般的にアンテナの長さとこの波長の長さが同じであるときが一番受信感度が上がるが、この37.5cmとは携帯電話から比べて結構長い。現在では携帯性に優れないので、(1/4)×λアンテナを利用している。よって、先ほどのラムだの4分の1の長さ、即ち9.375cmが理想となるわけである。

[補講1]実際の携帯電話は810Mhz〜958Mhzの間を使っているので、ここで計算した9.375cmよりは長い場合が多い。

[補講2]PHSは(1/2)×λアンテナを利用している機種も存在する。これは(1/4)×λアンテナより感度がよい。ちなみに、PHSの利用周波数は1.9GHz=1900MHzである。

 アンテナを収納するとアンテナ長は波長の1/8、アンテナを引き伸ばすとアンテナ長は波長の1/4で適した長さになるわけである。つまり、もっとも伸ばして最良の感度を得られるように設計されているわけだ。

 携帯電話で使用される周波数の波長はおよそ次の長さである。実際に上の方法で計算して確かめるのも勉強になるだろう。

800MHz約37.5cm
1.5GHz約20cm
1.7GHz約17.6cm
1.9GHz約15.8cm
2GHz約15cm

内蔵アンテナ

・携帯電話本体の中にもコイル状のアンテナが存在し、アンテナを格納した状態でも位置登録などの通信に支障がないように設計されている。

・携帯電話の機種によってはTVやラジオ、無線LAN、bluetoothを受信できるタイプもある。そのための各種アンテナは内部に備わっている。

光るアンテナ

 アクセサリパーツである光るアンテナは、電波を発光エネルギーに変換することで光る。よって電波のロスが生じて通信感度は落ちる。さらに、アン手の付け替えは違法改造にあたるので注意。

ダイバーシティ

ダイバーシティとは、フェージングなどの対策として、複数のアンテナを端末内に用意することで通信経路を確保し安定した通話を可能にするための技術である。

・ダイバーシティ技術には、2つのアンテナを物理的に離す空間ダイバーシティや電波の空間をずらす時間ダイバーシティなどの技術がある。

・大抵の携帯端末には外部に突起したアンテナの他に、端末内にもうひとつのアンテナを装備して、2つのアンテナでよりよい電波を利用する技術が搭載されている。

・携帯電話が受信する電波の強さは、少し向きを変えたり、移動するだけで変わってくる。そのためダイバーシティ方式では、2つ以上のアンテナを用意して、より強い電波を受信しているほうにそのつど切り換えることで電波状況の悪い部分をカットして、平均的によい電波を受信できるようにする。