【完全解説】電波の種類と周波数の違い｜AMラジオからWi-Fiまで身近な電波の特徴を徹底比較

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2026年1月14日

スマートフォンでの通話、ラジオの音楽、テレビの映像、Wi-Fiでのインターネット接続など、私たちの日常生活は電波に支えられています。しかし、「電波」と一口に言っても、実は周波数によってさまざまな種類があり、それぞれが異なる特性と用途を持っていることをご存知でしょうか？

なぜAMラジオは遠くまで届くのに、Wi-Fiは近くでしか使えないのか？なぜ携帯電話の電波は建物の中でも届くのに、衛星放送は雨の日に映像が乱れるのか？これらの疑問の答えは、すべて電波の「周波数」と「波長」の違いにあります。

本記事では、電波の基本的な仕組みから始まり、長波・中波・短波・超短波・マイクロ波・ミリ波まで、周波数別の電波の種類と特徴を分かりやすく解説します。難しそうに聞こえる電波の世界を、身近な例とともにご紹介しますので、電波についての理解を深め、私たちの生活がいかに巧妙に設計された通信技術に支えられているかを実感していただけるでしょう。

1. 電波って何？周波数と波長の基本を知ろう

電波とは、電磁波の一種であり、空間を伝わる電気エネルギーの波のことを指します。私たちの生活に密接に関連しているこの電波は、実際には非常に多様な特性を持っており、その性質を理解するためには、主に「周波数」と「波長」という二つの要素が重要です。

周波数とは？

周波数は、1秒間に波が振動する回数を示すもので、単位はヘルツ（Hz）です。例えば、ある電波が1秒間に3回振動すると、その周波数は3Hzとなります。周波数は、電波の性質を理解する上で欠かせない要素であり、波のエネルギーや伝播特性に大きく影響を与えます。

高い周波数: 電波のエネルギーが高く、短い波長を持つため、物体を直進する力が強くなります。このため、障害物の影響を受けにくいという特性がありますが、伝播距離は短くなります。
低い周波数: 電波のエネルギーは低くなり、波長が長くなります。このため、障害物を回り込む能力が高まり、地面に沿って進むことが容易になりますが、情報を多く乗せることは難しくなります。

波長とは？

波長は、波の一周期が進む距離であり、周波数と逆の関係にあります。波長が短いほど、周波数は高く、波長が長いほど、周波数は低くなります。波長を計算する式は以下の通りです。

[ \text{波長 (m)} = \frac{300}{\text{周波数 (MHz)}} ]

例えば、150MHzの電波の場合、波長は以下のように計算できます。

[ \text{波長} = \frac{300}{150} = 2 \text{m} ]

このように、電波の周波数と波長は互いに関連しており、電波の性質や利用方法に大きな影響を与えます。

電波の利用と生活への影響

電波は私たちの日常生活に多く見られるもので、通信技術や放送、レーダーなど、さまざまな分野で利用されています。電波の周波数帯域に応じて、以下のように分類されることがあります。

長波: 主にAMラジオなどに使われ、地面に沿って広がりやすい。
中波: 安定しており、音声信号の伝達に適している。
短波: 船舶通信やアマチュア無線に利用される。
超短波: FMラジオやテレビ放送に使用される。

電波を正しく理解することで、私たちはより良い通信を実現し、日常生活の質を向上させることができます。これは、科学技術の進展に伴い、ますます重要な知識となるでしょう。

2. 電波の種類を周波数別に徹底解説

電波はその周波数によってさまざまな種類に分類され、各種電波は異なる特性と用途を持っています。ここでは、主な電波の種類について詳しく解説します。

超長波 (VLF) と長波 (LF)

超長波と長波は、周波数が非常に低く、主に以下の特性を持ちます。

周波数: 超長波は3kHz～30kHz、長波は30kHz～300kHz
波長: 超長波は約100km、長波は約10km
用途: 船舶や航空機の通信、AM放送などに使用され、地面に沿って進む性質があるため、障害物を回避しやすい。

これらの電波は、非常に広い範囲に渡って通信が可能ですが、情報の伝送能力は控えめです。

中波 (MF)

中波は、300kHzから3MHzの周波数範囲に位置し、以下のような特性があります。

周波数: 300kHz～3MHz
波長: 約1km
用途: AMラジオ放送に広く利用されています。この波は、約100kmの距離で形成されるスポラディックE層に反射しながら伝わることがあります。

中波は、安定した伝播特性を持つため、長距離通信に適しています。

短波 (HF)

短波は、より高い周波数で、特徴的な利用方法があります。

周波数: 3MHz～30MHz
波長: 約100m
用途: 国際的な船舶通信やアマチュア無線、そして一部のラジオ通信に活用されています。

短波は、特に大気中での反射を利用して遠距離通信を可能にするため、世界中の通信網でも重要な役割を果たしています。

超短波 (VHF) と極超短波 (UHF)

この二つの帯域は、多くの現代通信に欠かせない存在です。

超短波 (VHF):
周波数: 30MHz～300MHz
波長: 約10m
用途: FMラジオから、業務用移動通信まで幅広く利用。障害物を超えて通信できる特性も持つ。
極超短波 (UHF):
周波数: 300MHz～3GHz
波長: 約1m
用途: 携帯電話や地上デジタルテレビ放送。小型のアンテナで運用可能。

両者とも、直進性が強く、近距離での高品位通信を実現しています。

マイクロ波 (SHF) とミリ波 (EHF)

より高周波数の電波帯域も現代の通信技術において重要です。

マイクロ波 (SHF):
周波数: 3GHz～30GHz
波長: 約10cm
用途: 衛星通信、無線LAN、気象レーダーなど。直進性が強く、障害物による影響を受けにくい構造。
ミリ波 (EHF):
周波数: 30GHz～300GHz
波長: 約1cm
用途: 短距離の簡易無線などに使われ、特に高頻度データ通信に有利。

高い周波数の電波は、雨水や物体による減衰が大きいというデメリットもありますが、情報の伝送速度が非常に速いのが特徴です。

電波の種類による特性や用法を理解することは、通信技術や日常生活での便利さを向上させるために重要です。

3. 長波・中波・短波の特徴と私たちの生活での使われ方

電波の種類には、長波・中波・短波といった異なる周波数帯が存在し、それぞれが特有の特徴を持っています。これらの電波は、私たちの生活においてさまざまな形で活用されています。

長波の特徴と利用方法

長波は、周波数が30kHz以下の帯域であり、その波長は非常に長く、数十キロメートルに達します。以下の特徴があります。

伝播能力が高い: 長波は地面に沿って進みやすく、山や建物の後ろにも回り込む性質があります。このため、障害物の影響を受けにくく、広範囲にわたって通信が可能です。
用途: 長波は主に海上通信や航空通信に利用されており、遠くまで届く特性を活かして、船舶や飛行機との連絡に役立っています。特に、悪天候時でも安定した通信が確保できるため重要な役割を果たしています。

中波の特徴と利用方法

中波は、周波数が300kHzから3MHzの範囲にあり、波長は数百メートルです。この周波数帯の特徴は以下の通りです。

安定した受信: 中波の電波は、比較的安定しており、広範囲に伝播することができます。AMラジオ放送にも利用されており、全国各地で多くのラジオ局がこの帯域を使用しています。
事例: 中波は特に交通情報やニュース放送に適しており、多くの人々が日常的に利用するメディアとなっています。例えば、通勤中にラジオを聞くことで最新の情報を得ることができます。

短波の特徴と利用方法

短波は、周波数が3MHzから30MHzの範囲で、波長は数十メートルです。この帯域には独特の特性があり、主に以下のように利用されています。

国際通信: 短波は、地球の電離層に反射する特性を持ち、遠距離通信が可能です。この特性を活かして、国際的なラジオ放送やアマチュア無線が盛んに利用されています。
放送例: 短波を利用した放送は、特に夜間の受信が良好であり、夜になると海外のラジオ局が明瞭に聞こえることがあります。

長波、中波、短波の各帯域はそれぞれ異なる用途と特性を持ち、我々の日常生活で重要な役割を果たしています。これらの電波を理解することで、通信手段の選択や技術の進化に対する理解が深まるでしょう。

4. 超短波・マイクロ波・ミリ波はどこで活躍している？

超短波、マイクロ波、ミリ波は、我々の生活において非常に重要な役割を果たしています。これらの電波はそれぞれ異なる特性を持ち、様々な分野での応用が進んでいます。

超短波（UHF）の活用

超短波の周波数は大体300MHzから3GHzの範囲にあり、小型のアンテナで通信が可能です。この特性により、以下のような用途が広く利用されています。

携帯電話通信: UHF帯域は主に携帯電話やスマートフォンでの通信に利用されています。これにより、大容量のデータ通信が実現できます。
地上デジタルテレビ放送: 地デジ放送でも超短波が使用され、クリアな映像と音声を視聴可能にしています。
無線LAN: Wi-Fi通信にも超短波が活用され、インターネットのアクセシビリティを向上させています。

マイクロ波（SHF）の特徴と使用例

マイクロ波はおおよそ3GHzから30GHzの範囲に位置しており、直進性が強いという特性があります。このため、特に以下のような分野で重宝されています。

衛星通信: 単一の信号を多くの利用者に届けるためにマイクロ波が使用されています。これにより、電話やインターネットなど多様なサービスが提供されています。
無線LAN: マイクロ波はWi-Fiなどの無線通信テクノロジーで重要な役割を果たしています。
気象レーダー: 気象情報の収集において、マイクロ波が用いられ、気象予測に役立っています。
電子レンジ: 食品を温める際に、マイクロ波の特性を利用しています。

ミリ波（EHF）の活用範囲

ミリ波は30GHz以上の周波数帯を持ち、短距離での通信に特化しています。この特性を利用した使用例には次のようなものがあります。

短距離の無線通信: バックホールとして用いられることが多く、近距離でのデータ伝送が行われています。
高度なレーダー技術: ミリ波レーダーは、高解像度のイメージングが可能で、防犯や交通監視システムに活用されています。
5G通信: 次世代通信規格である5Gにおいて、ミリ波技術が重要視され、高速なデータ通信が実現されます。

これらの電波の特性は、通信技術やその他の応用において大きな影響を与えており、私たちの生活を便利で豊かにしています。各電波の適切な利用は、技術の進化に伴い、更なる発展が期待されます。

5. 周波数が変わると電波の性質も変わる！その理由とは

電波は、その周波数によって多様な特性を持ち、その利用方法や伝送の仕方に大きな影響を与えます。周波数が異なると、電波の性質もまた異なることから、コミュニケーション技術や放送メディアにおいて重要な要素となります。以下では、周波数による電波の性質の変化について具体的に見ていきましょう。

周波数の違いがもたらす特性

伝搬特性の変化
– 低周波（例：AMラジオ）
- 地面に沿って進む性質が強く、障害物を回り込むことが得意です。このため、建物や山の陰でも受信しやすく、広範囲にわたって伝わることができます。
- 高周波（例：スマートフォンの通信）
- 直進性が強く、障害物の影響を受けやすいため、建物などの陰では受信しにくくなります。また、伝送距離が短くなる傾向があります。
アンテナのサイズ
– 高周波の電波は波長が短いため、アンテナのサイズも小型化できます。例えば、スマートフォン内部のアンテナは数センチメートルで設計されています。
– 一方、低周波の電波は波長が長いため、大きなアンテナが必要です。このような物理的特性は、設置や運用のコストにも影響します。

情報伝送能力の便利さ

周波数が高い場合
一定の帯域幅の中で多くの情報を伝送することが可能です。例えば、Wi-Fiや4G/5Gネットワークでは、高い周波数の電波を利用して、大容量のデータ通信を可能にしています。
周波数が低い場合
データの伝送量は少ないものの、広範囲に届く特性を生かして、AMラジオや長距離通信において広く利用されています。

結果としての分野ごとの利用

周波数が変わることで電波の性質が変化するため、それに応じた用途が確立されています。以下にいくつかの具体的な例を挙げます。

AMラジオ (531kHz – 1602kHz)
低周波を使用し、広範囲に渡る配信が可能。
FMラジオ (76MHz – 95MHz)
受信範囲が狭いが、音質が高くなるため音楽放送に好まれます。
携帯電話の通信 (700MHz – 28GHz)
高周波によるデータ通信と音声通話の両方が可能で、広範囲のネットワークを形成。

このように、周波数によって電波の特性が変わることは、テクノロジーの進化とともに私たちの生活に大きな影響を与えています。電波の設計や使用方法においては、この原理を理解することが不可欠です。

まとめ

電波は私たちの生活に深く関わっており、その周波数によって様々な特性を持っています。低周波の電波は障害物を回り込む性質が強く、広範囲に伝搬しますが情報量が少ない一方で、高周波の電波は直進性が高く大容量のデータ通信が可能です。このように周波数の違いが電波の性質に大きな影響を及ぼすことを理解することは、通信技術の進化や放送メディアの発展を理解する上で重要です。電波の特性を熟知することで、私たちの生活をより便利で豊かなものにしていくことができるでしょう。