【完全解説】電波の種類と周波数の違い｜Wi-Fi・携帯電話・ラジオの仕組みがわかる

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2025年12月18日

私たちの日常生活には、目に見えない電波が溢れています。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、車のラジオから流れる音楽まで、すべて異なる種類の電波によって支えられているのです。

しかし、「電波にはどんな種類があるの？」「なぜWi-Fiは壁を通り抜けるのに、携帯電話の電波は建物の中で弱くなることがあるの？」といった疑問を持ったことはありませんか？

実は、電波は周波数によって全く異なる特性を持っており、その特性を活かして様々な用途に使い分けられています。周波数が低い電波は遠くまで届きやすく、高い電波は大容量のデータを高速で送ることができるなど、それぞれに得意分野があります。

この記事では、電波の基本的な仕組みから、私たちが普段使っているWi-Fiや携帯電話がどの周波数帯を使っているのか、そして電波利用に関する法律まで、わかりやすく解説していきます。電波の世界を理解することで、より快適で効率的な通信環境を築くヒントが見つかるはずです。

1. 電波の種類とは？周波数によって変わる特性を知ろう

電波は電磁波の一種で、周波数によって特性が大きく異なります。この特性の違いが、さまざまな無線通信技術やその利用方法に深く関わっています。ここでは、電波の種類とそれに伴う周波数の変化について詳しく見ていきましょう。

電波の基礎知識

電波は、周波数が3Hzから300GHzの範囲にある電磁波を指し、生活の中で目に見えない形で多くの情報を運んでいます。基本的な理解として、電波の周波数はその物理的特性を決定づけます。具体的には、周波数が高いほど情報伝達速度は速くなり、容量も増えますが、伝播距離は短くなる傾向があります。一方で、低い周波数の電波は遠くまで届きやすく、障害物の影響を受けにくいという特徴があります。

周波数帯の分類

電波はその周波数に基づいて以下のように分類されます。各帯域には異なる特性と用途があります。

VLF（超長波）: 周波数は3kHzから30kHz。地表に沿って進む性質があり、障害物を回避しながら長距離通信に利用されています。
LF（長波）: 周波数は30kHzから300kHz。古い通信方法に使われていましたが、現在はあまり一般的ではありません。
MF（中波）: 周波数は300kHzから3MHz。AMラジオ放送で広く利用されており、約100kmの距離にまで届く特性を持っています。
HF（短波）: 周波数は3MHzから30MHz。船舶通信やアマチュア無線では、事実上の国際通信に利用されることが多いです。
VHF（超短波）: 周波数は30MHzから300MHz。FMラジオやテレビ放送で用いられ、建物の影を回り込んで伝わる能力があります。
UHF（極超短波）: 周波数は300MHzから3GHz。携帯電話やデジタルテレビ放送に使用され、小型のアンテナで通信が可能です。
SHF（マイクロ波）: 周波数は3GHzから30GHz。衛星通信やWi-Fiに使用され、直進性が強い特性があります。
EHF（ミリ波）: 周波数は30GHzから300GHz。短距離での通信に便利とされます。

これらの周波数帯は、用途に応じて選ばれており、特に通信技術の進化とともにその重要性が増しています。

特性と応用

電波の特性は、周波数によって次のように異なります：

伝播距離: 低周波数の電波は長距離をカバーでき、高周波数の電波は比較的短距離に制限されます。
障害物透過性: 低い周波数は障害物を越える能力が高く、高い周波数は障害物の影響を受けやすいです。
情報量: 高い周波数帯は大量の情報を高速で伝送することが可能です。

このような特性を理解することで、私たちが利用する通信技術の背後にある原理を知ることができ、より良い情報環境を構築するための鍵となります。

2. 周波数帯による電波の分類と伝わり方の違い

電波は、その周波数によって異なる特性を持つため、用途に応じて様々な周波数帯に分類されます。ここでは、主要な周波数帯について解説し、それぞれの特性や伝わり方の違いを見ていきます。

低周波数帯（LFおよびMF）

周波数帯域: LF（30〜300kHz）、MF（300kHz〜3MHz）
特性:
波長が長いため、障害物を回避しやすい。
地面に沿って広がりやすく、遠くまで届く能力が高い。

このような特性から、低周波数帯はAMラジオ放送や航空通信などに広く使われています。特に、地形の影響を受けにくいため、山や建物があっても比較的スムーズに受信することが可能です。

高周波数帯（HF）

周波数帯域: HF（3〜30MHz）
特性:
短波機能を持ち、電離層を利用した伝播が可能。
国内外の通信に適しており、短波ラジオで多く使用される。

HF帯の電波は、反射特性を利用することで、長距離通信が可能です。そのため、多くの国際放送や、緊急通信に用いられています。

VHFおよびUHF

周波数帯域: VHF（30MHz〜300MHz）、UHF（300MHz〜3GHz）
特性:
VHFはテレビ放送やFMラジオに一般的に使用され、地形に対する強さと遮蔽物への耐性があります。
UHFは、携帯電話や最新のWi-Fi規格、テレビ放送（デジタル）などに使用され、短距離で高通信速度が得られます。

特にUHF帯は、アンテナのサイズが小さくても良好な受信が可能なため、日常的に使われるスマートフォンやルーターで多く利用されています。

マイクロ波（SHFおよびEHF）

周波数帯域: SHF（3〜30GHz）、EHF（30GHz〜300GHz）
特性:
ショートレンジ通信に特化しており、特にデータ転送速度が非常に高い。
降雨や風などの気象の影響を受けやすく、遮蔽物によって減衰する。

これらの高周波数帯は、特に衛星通信やレーダー技術、5G通信に不可欠な役割を果たしています。

このように、周波数帯によって電波の特性や伝わり方が大きく異なるため、通信においては目的に合った周波数帯を選ぶことが重要です。それぞれの周波数帯がどのように利用されているのか、またその背後にある技術を理解することが、今後の無線通信社会での生活を豊かにする鍵となります。

3. 用途別に見る電波の種類｜Wi-Fi・携帯電話・ラジオなど

私たちの生活に欠かせない電波は、各用途に応じた異なる周波数帯で利用されており、それぞれ特性があります。本セクションでは、普段よく使われる電波の種類について詳しく解説しましょう。

Wi-Fiの電波

Wi-Fiは主に2つの周波数帯、2.4GHz帯と5GHz帯を使用しています。

2.4GHz帯:
この周波数帯は広範囲な通信を実現し、障害物を越えても信号が届きやすい特徴があります。
スマートフォンやノートパソコンなどの家庭用デバイスによる日常的な使用に非常に適しています。
5GHz帯:
こちらは高速で大きなデータのやり取りが可能で、動画のストリーミングやオンラインゲームに特に向いています。しかし、通信距離が短く、壁などの障害物には弱いため、部屋と部屋の間での通信にはあまり向いていないため注意が必要です。

携帯電話の電波

携帯電話では、いくつかの周波数帯が使用されており、特に重要なものをご紹介します。

800MHz帯:
通称「プラチナバンド」とされ、遠距離の通信に非常に適した帯域です。
建物内でも接続しやすく、屋内での通話においては非常に効果的です。
1.5GHz帯、2GHz帯:
中程度の通信速度を持ちつつも、広範囲でのデータ通信を実現しています。
主に都市部で普及しており、一般的に使用されています。
3.5GHz帯:
近年では5G通信サービスにも使用され、高速かつ大容量のデータ通信が可能です。
直進性が強く、障害物に敏感であるため、基地局を密に設置する必要があります。

ラジオの電波

ラジオ放送では、次のような異なる波長帯が使用されています。

MF（中波）帯: 300kHzから3MHzの範囲で、主にAMラジオ放送に利用されています。
遠距離通信が可能で、特に夜には安定した信号を受信できます。
VHF（超短波）帯: 30MHzから300MHzの帯域で、FMラジオ放送などに充てられています。
高音質での音声伝送が特徴で、都市部でも効果的に使用されています。
HF（短波）帯: 3MHzから30MHzの範囲で、主に国際通信に利用される帯域です。
地球の対岸まで電波を届ける力を持ち、短波ラジオとしても知られています。

まとめて知りたい電波の用途

電波は、特定の目的に合わせて最適化された特性を持っています。ここでのポイントを振り返ってみましょう：

Wi-Fi: 家庭での実用性が高い通信手段。2.4GHz帯は広範囲をカバーし、5GHz帯はスピード重視。
携帯電話: 通話やデータ通信に幅広い周波数帯を使用。800MHzは長距離通信に強く、3.5GHzは5Gに対応。
ラジオ: 地域向けの情報伝達を支える存在。MFは中波、FMは高音質を提供し、HFは国際通信に貢献しています。

このように、各種電波はそれぞれ異なる周波数特性を持っており、適切な用途に応じて活用されています。電波についての理解を深めることで、最新のテクノロジーを一層効果的に利用できるようになりましょう。

4. 電波の利用には法律やルールがある？知っておきたい基礎知識

電波を利用する際には、法律やルールの遵守が不可欠です。これにより、無線通信は安全かつ円滑に行うことができます。各国や地域ごとに規制が異なるため、日本では主に総務省が電波に関する監視を行い、「電波法」に基づいて運用を進めています。

無線局免許と技術基準適合証明

無線通信を行う場合、次のような許可が必要とされることがあります。

無線局免許: 業務用無線や特定の周波数を使用する際には、この免許が求められます。免許を取得するためには、事前に届出を行い、その後の審査を通過する必要があります。
技術基準適合証明（技適マーク）: 家庭用のWi-Fi機器やBluetoothデバイスには、この証明書が必要不可欠です。技適マークが無い機器は、法律により使用が禁止されており、基準を満たさない場合は販売も不可となります。

電波の割り当てと利用方法

電波は限られた共有資源であり、正しく活用することが求められます。特に以下の点に注意が必要です。

周波数の割り当て: 電波は国際的に利用されるリソースであり、周波数帯域は厳格に管理されています。他者との干渉を避けるためにも、適切な周波数を選ぶことが重要です。
通信トラブルの回避: 同じ周波数帯域に多くの利用者が集まると、通信障害や品質の低下が発生することがあります。そのため、各使用者が自らの通信が他のサービスに影響を与えないよう注意することが大切です。

法律を守ることの重要性

電波を法律に基づいて利用することは、安全な無線通信の実現に寄与します。無線機器の利用者は、関連する法律やルールをしっかりと理解し、守ることが求められます。これにより、私たちの通信環境はより良好で信頼性の高いものとなります。

特に最近ではIoTや5Gの普及に伴い、それぞれの技術に対する電波の利用需要が高まっています。そのため、新たに登場する機器やサービスに対応できる知識を持つことは、情報社会で成功するための重要な要素となっています。

5. 低周波数と高周波数、それぞれのメリット・デメリット

無線通信における周波数帯は、電波の特性に大きな影響を与えます。低周波数帯と高周波数帯はそれぞれ異なる利点と欠点を持っており、利用方法によって使い分ける必要があります。

低周波数帯のメリットとデメリット

メリット
– 遠距離伝送が可能: 低周波数帯（例：AMラジオの530～1700kHz）は、地面に沿って進む性質が強いため、遠くまで電波が届きやすくなります。
– 障害物への耐性: 建物や山などの障害物を回り込みやすく、たとえ都市部でも安定した通信が期待できます。
– アンテナの利便性: 一般的に、大きなアンテナが必要とはいえ、設置場所に応じた利用ができるため、特定の環境では有利です。

デメリット
– 情報伝送容量の制約: 低周波数の電波は、乗せられる情報量が少なくなりがちで、データ通信には向いていません。
– アンテナのサイズ: 低い周波数のため、必然的にアンテナの長さが大きくなり、設置や運用の面で課題も生じます。

高周波数帯のメリットとデメリット

メリット
– 高速・大容量通信: 高周波数帯（例：スマートフォンで使用される700MHz〜28GHz）は、より多くのデータを短時間で伝送できるため、インターネットや動画配信に最適です。
– 小型アンテナ: 高周波数の場合、相対的に小さなアンテナで通信が可能で、デバイスのデザインや携帯性向上に寄与します。

デメリット
– 伝播距離の制限: 高い周波数は直進性が強く、山やビルなどの障害物に弱いため、電波が届く範囲が狭くなります。
– 遮蔽物による減衰: 高周波数は、雨や霧といった気象条件による影響を強く受けるため、天候によって通信品質が低下することがあります。

どの周波数帯を選ぶべきか？

無線通信を選定する際には、これらのメリット・デメリットを考慮し、使用する環境や目的に応じた周波数帯を決定することが重要です。たとえば、屋外での長距離通信が重要な場合は低周波数を、都市部での高速インターネットが重要な場合は高周波数を選ぶべきでしょう。そのため、通信技術の選択肢とそれに伴う特性を理解することが、最適な通信環境を構築する鍵となります。

まとめ

電波は生活に欠かせない存在であり、その特性は周波数によって大きく異なります。低周波数は遠距離通信に適しており、障害物にも強いですが情報容量が限られます。一方で高周波数は高速大容量通信が可能で小型アンテナが使えますが、伝搬距離が短く遮蔽物の影響も受けやすくなります。これらの特徴を理解し、用途に合わせた周波数帯を選択することが、効果的な無線通信を実現するカギとなります。電波の利用には法律やルールがあるため、それらを遵守することも重要です。電波の基礎知識を身につけ、最新の通信技術を有効活用していくことで、私たちの生活がより豊かになると期待できます。