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電波（電磁波）と波長 でんじは

4アマ 3アマ 三陸特 二陸特 一陸技

電界と磁界が互いに直角に振れながら空間を光の速さで進む波。1 周期で進む距離が波長 λ で、λ〔m〕＝300／f〔MHz〕。電界の向きを偏波といい、垂直偏波と水平偏波がある。

試験ではここ

「145〔MHz〕の 1/2 波長はほぼ幾ら」（約 1.0〔m〕）、「21〔MHz〕用ブラウンアンテナの放射素子の長さ」（λ/4≒3.6〔m〕）、「150〔MHz〕用ブラウンアンテナの放射素子」（0.5〔m〕）のように、λ＝300/f からアンテナ長を出す問題が 2陸特・3アマ・4アマで出る。ブラウン・ホイップは垂直偏波、水平ダイポールは水平偏波。

アンテナに高周波電流を流すと、周りに電界と磁界が生まれ、それが互いを生み出しながら空間へ飛び出していきます。これが電波です。光と同じ仲間（電磁波）で、真空中を秒速約 30 万〔km〕で進みます。周波数が違っても速さは同じなので、周波数が高いほど 1 つの波の長さ、つまり波長は短くなります。

電波は電界と磁界の波
電界 E と磁界 H は直角、進行方向にも直角
波長と周波数
\lambda = \dfrac{c}{f} \qquad \lambda\text{〔m〕} = \dfrac{300}{f\text{〔MHz〕}}

c は光速 3×10⁸〔m/s〕。f を MHz で入れると λ が m で出る。f を高くすると λ は短くなる

波長 λ＝300/f〔MHz〕
λ＝300/f。145〔MHz〕なら約 2.07〔m〕、21〔MHz〕なら約 14.3〔m〕

典型問題の解き方（145〔MHz〕の 1/2 波長）

3アマ オリジナル No.2 問27。周波数 145〔MHz〕の電波の 1/2 波長の長さは

  1. 波長を出す λ＝300/145≒2.07〔m〕
  2. 半分にする 2.07/2≒1.03〔m〕
  3. 答え 最も近い 1.0〔m〕。肢の 2.1〔m〕は 1 波長、0.5〔m〕は 1/4 波長
  4. 同じ型 21〔MHz〕なら λ＝14.3〔m〕、ブラウンアンテナの放射素子は λ/4≒3.6〔m〕（4アマ CBT例題 No.1 問21）。150〔MHz〕なら λ＝2〔m〕、λ/4＝0.5〔m〕（2陸特 令和3年6月期 問15）

アンテナの長さは波長で決まります。半波長ダイポールは全長 λ/2（片側 λ/4）、ブラウンアンテナやホイップの放射素子は λ/4 です。問題は「1 波長」「1/2 波長」「1/4 波長」の値をそろえて肢に並べるので、どのアンテナが何波長かを半波長ダイポールとブラウンアンテナで押さえてください。

偏波は電界の向き

偏波は電界の向き
垂直のアンテナは垂直偏波、水平のアンテナは水平偏波

電界が大地に対して垂直に振れる電波を垂直偏波、水平に振れる電波を水平偏波といいます。電界の向きはアンテナの素子の向きと同じなので、垂直に立てたブラウンアンテナやホイップは垂直偏波、水平に張ったダイポールは水平偏波です。送受で偏波が食い違うと受信電力が大きく落ちます。2陸特 令和3年2月期 問15 は「ブラウンアンテナやホイップアンテナは垂直偏波で使用し、水平面内の指向特性はほぼ全方向性」の穴埋めです。

周波数帯の呼び名と伝わり方

よく出る周波数帯

周波数帯の呼び名と波長
HF・VHF・UHF・SHF の周波数と波長

周波数が高いほど電離層を突き抜けやすくなります。4アマ CBT例題 No.2 問22 の図では、電離層を突き抜けて宇宙へ出ていくのが 145〔MHz〕、F 層で反射して遠くの地上へ戻るのが 7〔MHz〕です。電離層の層ごとの働きは電離層で扱います。

周波数が高いほど電離層を突き抜ける
7〔MHz〕は F 層で反射、145〔MHz〕は突き抜ける
ひっかけ

λ＝300/f の f は MHz で入れます。kHz のまま入れると 1,000 倍ずれます（7,050〔kHz〕は 7.05〔MHz〕で λ≒42.6〔m〕）。肢には 1 波長・1/2 波長・1/4 波長の値が全部並ぶので、問われているアンテナが何波長かを先に決めてから計算してください。

上部の看板「300 を MHz で割れば波長〔m〕
300 を MHz で割れば波長〔m〕

この用語を押さえる問題

3アマ ・ ブートラボ オリジナル問題 無線工学 No.2 問27

周波数 145〔MHz〕の電波の 1/2 波長の長さとして、最も近いのは次のうちどれか。

正答: 1.0〔m〕

正しい。波長 λ〔m〕＝300/f〔MHz〕＝300/145≒2.07〔m〕。その 1/2 は約 1.03〔m〕である。半波長ダイポールアンテナの全長はこの値に短縮率（約 0.95〜0.97）を掛けた長さになる。

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4アマ ・ 日本無線協会 CBT例題 無線工学 No.1 問21

21〔MHz〕用ブラウンアンテナ(グランドプレーンアンテナ)の放射エレメントの長さは、ほぼ幾らか。

正答: 3.6〔m〕

ブラウンアンテナは 1/4 波長の垂直放射エレメントと数本の地線（ラジアル）からなる。21〔MHz〕の波長は λ＝300/21≒14.3〔m〕なので、放射エレメントの長さは λ/4≒3.57≒3.6〔m〕である。

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二陸特 ・ 日本無線協会 令和3年6月期 無線工学 問15

150〔MHz〕用ブラウンアンテナの放射素子の長さは、ほぼいくらか。

正答: 0.5〔m〕

正しい値です。波長 λ = c/f = 3×10⁸/(150×10⁶) = 2m。ブラウンアンテナ（グランドプレーンアンテナ）は 1/4 波長の垂直放射素子と数本の地線で構成されるので、放射素子の長さは λ/4 = 2/4 = 0.5m です。

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二陸特 ・ 日本無線協会 令和3年2月期 無線工学 問15

次の記述の ［ ］内に入れるべき字句の組合せで、正しいのはどれか。 ブラウンアンテナやホイップアンテナは、一般に ［Ａ］ 偏波で使用し、このときの ［Ｂ］ 面内の指向特性は、ほぼ全方向性（無指向性）である。

正答: Ａ=垂直　Ｂ=水平

ブラウンアンテナやホイップアンテナは放射素子を垂直に立てて使うので垂直偏波です。素子を軸として対称な構造なので、水平面内の指向特性はほぼ全方向性（無指向性）になります。移動局の基地局用アンテナとしてよく使われる理由です。

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問われた問題 40

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