【完全解説】電波の種類と周波数帯の違い｜スマホ・Wi-Fi・Bluetoothで使われる電波を徹底比較

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2025年12月8日

スマートフォンでの通話、Wi-Fiを使ったインターネット接続、Bluetoothイヤホンでの音楽鑑賞—これらは今や私たちの日常生活に欠かせない技術です。しかし、これらがどのような「電波」によって実現されているのか、詳しく知っている人は意外と少ないのではないでしょうか。電波は目に見えない存在でありながら、私たちの生活を支える重要なインフラとして機能しています。本記事では、電波の基本的な仕組みから、周波数帯ごとの特徴、そして身近なデバイスで使われている具体的な電波の種類まで、わかりやすく解説していきます。電波の性質を理解することで、なぜスマホが建物の中でも繋がるのか、なぜWi-Fiの調子が悪くなることがあるのかといった疑問も解決できるでしょう。

1. 電波とは？周波数と波長の基本をわかりやすく解説

電波は、私たちの日常生活に欠かせない存在であり、様々な無線通信に用いられています。電波とは、電磁波の一種であり、空間を伝播する電気エネルギーの波のことです。この電波は、特に「周波数」と「波長」という2つの重要な特性によって、性質や用途が大きく変わります。

周波数とは何か？

周波数とは、1秒間に発生する波の回数を示し、単位は「ヘルツ（Hz）」で表されます。例えば、周波数が3Hzの場合、1秒間に3回の波が生成されています。周波数が異なる電波は、それぞれ異なる伝達特性を持ちます。一般的に、周波数が高い電波は短い波長を持ち、高速で大量のデータを送信する能力があります。一方で、低い周波数は長い波長をもち、遠くまで届きやすいという特性があります。

波長の重要性

波長は、1つの波が1周期の間に進む距離を示します。周波数が高いほど波長は短く、周波数が低いと波長は長くなります。以下に、周波数と波長の関係を簡単にまとめます。

高周波数（例: 2.4GHz）
波長は約12.5センチメートル
高速・大容量通信に適している
障害物に対しての透過性が低い
低周波数（例: 600kHz）
波長は約500メートル
距離が遠くまで届き、障害物を回り込みやすい
情報量は少ないが安定した通信が可能

電波の種類を理解することの意義

周波数と波長の理解は、電波の利用方法を知る上で非常に重要です。利用目的に応じて、適切な周波数帯を選定することが通信の品質や信号の安定性に直結します。また、これらの知識は、日常生活の中で使用される無線技術、例えばWi-Fi、Bluetooth、テレビ放送などの背景を理解するためにも役立ちます。

こうした基本情報を把握することで、私たちの生活に密接に関わる無線通信の仕組みをより深く理解できるようになるでしょう。電波の特性を学ぶことは、通信業界の発展や、未来の技術革新に対する理解を深める第一歩とも言えます。

2. 電波は9つのバンドに分類される！周波数帯ごとの特徴

電波はその周波数によって異なる特性を持ち、様々な用途で活用されています。通常、電波は以下の9つの周波数バンドに分けられており、それぞれに独自の機能と利用方法があります。

1. LF（低周波、30〜300kHz）

LFバンドは主にAMラジオ放送や航行用の無線などで使用されています。この帯域の特徴は、長波長で地面に沿って伝播しやすいことです。そのため、建物や山などの障害物を避けながら効果的に通信ができます。

2. MF（中周波、300kHz〜3MHz）

MFバンドもAMラジオ放送で広く利用されています。この周波数帯は特に遠距離での通信に適しており、音声データの伝送が得意です。信号の安定性が求められる場面で非常に重宝されています。

3. HF（高周波、3〜30MHz）

HFバンドは、短波ラジオや国際的な通信に頻繁に使われる帯域です。一つの特性である「電離層反射」によって、電波が地球の反対側まで届くことが可能です。この特性を利用し、長距離通信が実現しています。

4. VHF（非常に高い周波数、30〜300MHz）

VHFバンドはテレビ放送やFMラジオなどのメディアで広く使われています。通信距離と情報量のバランスが良好で、特に都市部における通信に適しています。多くの家庭でこの周波数帯が日常的に利用されています。

5. UHF（超高周波、300MHz〜3GHz）

UHFバンドは携帯電話やWi-Fiなど、現代の通信技術で重要な役割を果たしています。この帯域は障害物を通り抜ける強力な能力があり、効率的な通信を確保します。さまざまなデジタルデバイスで利用されているため、非常にポピュラーです。

6. SHF（超高周波、3〜30GHz）

SHFバンドは、主に衛星通信やレーダー、5GHz帯のWi-Fiで使用されます。この帯域は大容量のデータ通信が可能ですが、遮蔽物による影響を受けやすいのが欠点です。それでも高度な通信技術での活用が進んでいます。

7. EHF（極超高周波、30〜300GHz）

EHFバンドは次世代通信技術の発展において重要な役割を果たしています。ミリ波の特性を有し、5G通信にも利用されますが、波長が非常に短いため、障害物による減衰が懸念されます。このバンドの進化により、さらなる技術革新が期待されています。

8. VHF-Low（非常に高い周波数・低位、30〜50MHz）

この帯域は特に無線通信やリモートセンシングに使われ、多くの場合、低い周波数により広範囲の通信が可能です。特に商業用途や防災活動において、その利点が活かされています。

9. VHF-High（非常に高い周波数・高位、50〜300MHz）

VHF-Highバンドはテレビ放送やアマチュア無線での利用に適しており、頻繁に利用されています。この地域の帯域によって、通信距離やデータ容量は変化し、さまざまなニーズに応じた最適な選択が可能です。

それぞれの周波数帯は、その特有の物理的特性によって目的に応じた最適な用途が選定されており、通信環境の整備に寄与しています。このように、さまざまな種類の電波は私たちの日常生活に欠かせない重要なリソースとなっています。

3. 身近な電波の種類｜スマホ・Wi-Fi・Bluetoothで使われる周波数

私たちの日常生活では、多種多様な電波が重要な役割を果たしています。特に、スマートフォンやWi-Fi、Bluetoothなどのワイヤレス技術は、現代社会に欠かせない存在です。本記事では、それぞれのデバイスが使用する電波の周波数帯を詳しく解説し、その特性についても触れていきます。

スマートフォンの周波数

スマートフォンは、さまざまな通信技術に対応しているため、以下の周波数帯が活躍しています：

800MHz帯: この帯域は、広範囲への通信が可能で、特に建物内部などでも信号が届きやすい特性があります。そのため、都市部や山岳地域での利用に非常に適しています。
1.5GHz帯および2GHz帯: これらの帯域は、高速なデータ通信を実現しており、都市の混雑したエリアで特に良好なインターネット接続を提供します。
3.5GHz帯: 最近の5G通信と関連し、非常に高速なデータ転送が可能ですが、障害物には弱いという特性があります。このため、短時間で大量のデータを送信することが期待されます。

Wi-Fiの周波数

Wi-Fi通信では、主に以下の二つの周波数帯が利用されています：

2.4GHz帯: この周波数帯は、ある程度障害物を通過でき、広範囲での通信が可能です。家庭用ルーターで一般的に使用され、安定した接続が期待できる反面、多くのデバイスが集まる環境では通信が混雑することがあります。
5GHz帯: 高速データ通信が可能で、特に動画ストリーミングやオンラインゲームには理想的です。ただし、障害物に対しては弱く、通信距離が限られるため、近距離での使用が推奨されます。

Bluetoothの周波数

Bluetooth通信も特定の周波数帯を使用しており、以下の特徴があります：

2.4GHz帯: Wi-Fiと同じ周波数を使用しているため、障害物に対する耐性があります。通信距離は約10メートル程度に制限されていますが、非常に少ない電力で運用できるため、イヤホンやウェアラブルデバイスには非常に適しています。

電波の利用と特性

これらの電波は、各デバイスの性能に応じて適切に選ばれており、それぞれに利点と欠点があります。正しい周波数帯を選択することで、通信効率を最大限に引き上げることが可能です。これらの周波数に関する深い理解は、今後の技術革新においても非常に重要な要素となるでしょう。

4. 高周波と低周波の違い｜届く距離と障害物への強さを比較

無線通信において高周波と低周波はそれぞれ異なる特性を持ち、これらの違いは通信の質に大きな影響を与えます。特に、届く距離や障害物への強さにおいて、これらの二つの周波数帯には顕著な違いが存在します。

高周波の特徴

高周波（HF）は主に30MHz以上の周波数帯を指し、一般的に以下のような特徴があります。

通信速度が速い: 高周波は情報を大容量で伝送できるため、高速通信が可能です。
小さいアンテナで済む: 高周波の電波は波長が短いため、アンテナもコンパクトに設計できます。これにより、スマートフォンやノートパソコンなどのデバイスにも組み込みやすいです。
障害物に弱い: 高周波はビルや山などの障害物によって容易に遮られ、直進性が強いため、受信範囲が制限されやすいという欠点があります。

低周波の特徴

低周波（LF）は30kHzから300kHzの範囲が一般的で、以下の特性があります。

遠距離通信に適している: 低周波は波長が長く、地面に沿って進む性質が強いため、建物や地形の影響を受けにくいです。このため、広範囲での通信が可能です。
障害物を回り込む能力: 低周波は障害物を回り込みやすく、山やビルの陰にあっても受信しやすいです。
大きなアンテナが必要: 低周波の特性上、送信に必要なアンテナは大型化する傾向があり、その設置を考慮する必要があります。たとえば、AMラジオ放送に使用されるアンテナは非常に大きいです。

高周波と低周波の比較

高周波と低周波を以下のポイントで比較すると、特性の違いがより明確になります。

特徴	高周波	低周波
通信速度	高速	低速
受信距離	短い	長い
障害物への強さ	弱い	強い
アンテナのサイズ	小型	大型

このように、高周波は情報量や通信スピードでは優れていますが、届く距離や障害物への耐性では低周波に劣ります。用途に応じて、どちらの周波数帯を使用するかを選ぶことが重要です。特に日常の生活やビジネスにおいては、高周波と低周波の特性を理解し、適切な通信手段を選択することが通信環境の効率を高める最善の方法となります。

5. 電波が持つ3つの性質｜反射・減衰・回り込みを理解しよう

電波はその特性によって、通信技術において重要な役割を果たしています。特に、反射、減衰、回り込みの3つの性質は、それぞれ異なる影響を与え、理解することが必要です。以下では、それぞれの性質について詳しく解説します。

## 反射

電波は建物やその他の障害物に当たることで、反射する性質を持っています。反射時の挙動は、障害物の形状や素材、さらには電波の周波数によって異なります。例えば：

金属製の壁や高い建物は、電波を強く反射するため、これらの障害物の後ろには電波が届きにくくなります。
一方で、窓ガラスやコンクリート壁などの素材によっては、やや透過することもあります。

この反射のメカニズムは、通信においては信号を弱める要因ともなりますが、一方でデータ伝送の面では必要不可欠な要素でもあります。

## 減衰

電波が送信源から受信機へ届く際、必ず減衰が伴います。これは電波が距離を進むにつれてエネルギーを失い、信号が弱くなる現象です。以下の要因が減衰を促進します：

距離が長くなるほど、減衰が大きくなります。
障害物が多いエリアや密集した都市部では、減衰がさらに進行します。

このように、受信する電波の強さが減少することで、通話品質が低下したり、通信が途切れやすくなる場合もあります。

## 回り込み

電波は障害物の周りを回り込む性質もあります。これは特に、曲がった道や裏通りにおいて電波がどのように進むかを示します。回り込みの特性により、次のような利点があります：

信号の届きにくい場所でも接続が可能：建物の裏側でも電波が回り込み、通信が行えることがあります。
周囲の環境に依存した通信：ビルが密集する都市環境においても、特定の場所では電波が意外に届くことがあります。

このように、生じる影響や利点を理解することで、環境に応じた適切な通信手段を選ぶことが可能です。

電波が持つこれらの性質は、我々の日常生活や通信システムにおいて非常に重要な要素です。障害物の影響を考慮することで、より安定した通信環境を築くことができるでしょう。

まとめ

電波の特性を理解することは、私たちの生活に深く関わる無線通信技術を把握する上で非常に重要です。周波数と波長の基本概念を学び、電波の9つのバンド分類を知ることで、スマートフォンやWi-Fi、Bluetooth等の身近な技術の背景が理解できます。また、高周波と低周波の違いを比較することで、通信距離や障害物への強さなどの特性の違いを認識することができます。さらに、電波の反射、減衰、回り込みといった性質を理解することで、より良い通信環境を作り出すことが可能になります。電波に関するこれらの知識は、現代社会の通信技術の発展や、私たちの生活の質の向上につながるでしょう。