【完全解説】電波の種類と周波数帯域の違い｜スマホから5Gまで身近な電波技術を徹底理解

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2025年10月6日

スマートフォンでの通話、Wi-Fiでのインターネット接続、テレビやラジオの視聴——私たちの日常生活は、目に見えない「電波」によって支えられています。しかし、この身近で重要な存在である電波について、詳しく理解している人は意外と少ないのではないでしょうか。

電波は周波数によってさまざまな種類に分類され、それぞれが異なる特性と用途を持っています。例えば、長距離通信に適した低周波数の電波もあれば、高速データ通信を可能にする高周波数の電波もあります。これらの特性を理解することで、なぜ携帯電話が建物の中でも通じるのか、なぜ5G通信が高速なのに障害物に弱いのかといった疑問も解決できます。

本記事では、電波の基礎知識から始まり、周波数帯域による分類、身近な電波の活用例まで、初心者の方にもわかりやすく解説していきます。現代社会を支える電波技術の仕組みを理解して、より豊かなデジタルライフを送るための知識を身につけましょう。

1. 電波とは？基礎知識から簡単に解説

電波は、日常生活において通信手段に欠かせない重要なエネルギー形式です。これは電磁波の一種で、情報を空間を通じて運ぶ役割を果たしています。そのため、無線通信についての基本的な知識を理解することが必要となります。

電波の定義

電波は、周波数が3Hzから300GHzの範囲に位置する電磁波を指します。この電波は特定の物理的特性に基づいて分類され、それぞれ異なる目的に応じて使用されています。周波数は、1秒間に発生する波の回数で示され、単位はヘルツ（Hz）です。たとえば、50Hzの電波は1秒間に50回振動します。

電波の特性

電波には次のような特性が見られます。

波長と周波数: 低周波の電波は長い波長を持ち、遠くまで進むことができます。対照的に、高周波の電波は波長が短く、データ転送速度が速いですが、障害物の影響を受けやすいです。
伝播能力: 電波は気体や真空中でも伝わることが可能で、物質に依存しない特性を持っています。このため、建物の間を回り込んで基地局に直接接続しなくても通信が実現できます。

電波の利用例

電波はさまざまな用途で活用されています。

無線通信: スマートフォンやWi-Fi、Bluetoothなど、日常的に利用する通信技術を支える基盤です。これにより、インターネット接続や音声通話が円滑に行われています。
放送: ラジオやテレビの放送も電波を利用して行われ、広範囲に情報を伝える手段として機能しています。
科学技術: 電波は気象観測や宇宙探査、医療分野における診断技術でも重要な役割を果たしています。

電波は目に見えないながらも、私たちの生活に密接に関わっているリソースです。その理解を深めることで、様々な利用の可能性を広げることができます。電波に関する基礎知識は、今後の技術革新や通信手段の進歩において非常に重要な要素になるでしょう。

2. 電波の種類と周波数帯域の基本的な分類

電波は周波数によって多様に分類され、それぞれに独特な特性と用途があります。日本の電波法に準じて、異なる周波数帯域には特定の名称が付与されています。以下では、主要な周波数帯域を整理し、それぞれの特徴を詳しく見ていきましょう。

1. 超長波（VLF）

周波数範囲: 3 kHz～30 kHz
用途: 潜水艦との通信やナビゲーション
特性: 低周波数のため、波長が長く地形や建物の影響をあまり受けません。このため、長距離での伝播に優れていますが、情報伝達の速度は比較的遅めです。

2. 長波（LF）

周波数範囲: 30 kHz～300 kHz
用途: AMラジオ放送や航空航法
特性: 大気中をよく伝わる特性があり、長距離通信に適しています。障害物に対しても強い反面、情報の伝達速度に限界があるのが特徴です。

3. 中波（MF）

周波数範囲: 300 kHz～3 MHz
用途: AMラジオ放送
特性: 中程度の距離に特化した通信に利用され、障害物への透過性が比較的良好です。日常生活の中で広く親しまれている周波数帯域です。

4. 短波（HF）

周波数範囲: 3 MHz～30 MHz
用途: 短波ラジオや国際通信
特性: 電離層の反射を活用し、地球の裏側に信号を届けることが可能です。このため、多くの国際通信がこの帯域を利用しています。

5. 超短波（VHF）

周波数範囲: 30 MHz～300 MHz
用途: テレビ放送やFMラジオ
特性: 通信品質が高く、特に都市部での利用が一般的です。建物や障害物に影響を受けることがあるものの、クリアな音質を提供します。

6. 極超短波（UHF）

周波数範囲: 300 MHz～3 GHz
用途: 携帯電話やWi-Fi
特性: 高速かつ大容量のデータ通信が可能です。さまざまな無線機器に利用されていますが、障害物に弱く、直線的に伝播する特性を持っています。

7. スーパー高周波（SHF）および極高周波（EHF）

SHF
周波数範囲: 3 GHz～30 GHz
用途: 衛星通信やレーダー
EHF
周波数範囲: 30 GHz～300 GHz
用途: 5G通信や先進的通信技術
特性: 非常に高い周波数帯域で、データの容量や通信速度が飛躍的に向上しますが、遮蔽物に対しては耐性が薄くなります。そのため、特別な技術や機器が必要ですが、非常に効率的な通信が可能です。

このように、電波の種類は周波数によって異なる特性を示し、それぞれの用途に適した形で使い分けられています。この基本的な理解は、効果的な通信技術を利用する上で大変重要です。

3. 身近な電波の特徴と使われ方を知ろう

私たちの周りには、目には見えない電波が多く存在し、日常生活の中でさまざまな形で利用されています。これらの電波は、その特性に基づいて用途が異なり、効率的な通信やデータ伝送を実現しています。ここでは、身近な電波の種類とその使われ方について詳しく見ていきましょう。

一般的な電波の種類とその利用

さまざまな電波の中でも、特に身近なものをいくつか挙げてみます。

超短波 (VHF):
周波数範囲は30MHzから300MHzで、FMラジオ放送やテレビ放送の音声に使用されます。この帯域は波長が短いため、ビルや山を回り込む能力があるため、広範囲にわたって安定した通信が可能です。
極超短波 (UHF):
300MHzから3GHzの範囲にあるこの電波は、携帯電話や地上デジタルテレビ放送に利用されています。小型のアンテナでの通信が可能で、都市部でも非常に多くの情報を送受信できます。
マイクロ波 (SHF):
3GHzから30GHzの範囲で、衛星通信や無線LAN、気象レーダーに使用されています。この範囲は直進性が強く、通信品質が高いため、都市間や長距離通信でも利用されていますが、雨による減衰が大きいことに注意が必要です。
短波 (HF):
3MHzから30MHzにかけての帯域で、国際通信や船舶通信、アマチュア無線などに使用されます。この電波は、特に夜間には反射を利用して長距離通信が可能となります。

身近な電波の実用例

私たちがよく使うこれらの電波の特徴を理解することで、技術がどのように私たちの生活を支えているのかが見えてきます。

スマートフォン:
異なる周波数帯の電波を利用して通話やデータ通信を行っています。特にUHF帯が一般的で、都市部ではより多くの同時通信が可能です。
Wi-Fi:
通常は2.4GHzまたは5GHzの帯域を使用して、家庭内や商業施設でのインターネット接続が可能です。高い周波数帯を利用することで、大容量のデータを高速で伝送できます。
Bluetooth:
2.4GHz帯を使用し、短距離での接続を実現しています。主に携帯電話周辺のデバイスとのデータ交換に利用されます。

特性を生かした利用

これらの電波は、定められた周波数帯域に基づいて各種の法律や規制が存在します。これにより、電波の干渉を避け、効果的な利用が可能となります。例えば、高周波数の電波を利用する技術では、高速な通信が実現できますが、反面障害物に影響を受けやすく、利用環境を考慮する必要があります。

電波の種類や特性を理解し、適した用途に応じた利用が行われることで、私たちの生活はさらに快適で便利なものとなっています。これにより、より多くの情報を瞬時に取得できる環境が整備されています。

4. 周波数帯域による電波の特性と伝わり方の違い

電波はその周波数に応じて様々な特性を持っており、通信の目的や環境に適した周波数帯域を選択することが重要です。本セクションでは、周波数帯域別に電波の特性とその伝播方法について詳しく解説します。

電波の伝わり方と特性

低周波数帯 (LF/MF)
– 特性: 長波長を持つため、地形や建物からの影響を受けづらく、特に遠距離通信に適しています。
– 用途: 主にAMラジオ放送や航空通信を含む、数百キロメートル範囲での安定した通信を実現します。
中周波数帯 (HF)
– 特性: 電離層で反射する特性により、地球の反対側まで電波を届けることができるため、国際通信に適しています。
– 用途: 短波ラジオやアマチュア無線といった多用途に利用されています。
高周波数帯 (VHF/UHF)
– 特性: 通信距離と帯域幅のバランスが良く、都市部での利用に向いています。建物などの影響を受けやすいですが、一定程度の回り込みが可能です。
– 用途: テレビ放送やFMラジオ、携帯電話などに広く使われ、特にUHF帯では小型アンテナによる通信が行われます。
超高周波数帯 (SHF/EHF)
– 特性: 直進性が強く、障害物に対して脆弱であるため、見通し距離内での利用に限定されます。EHF帯においてはミリ波として知られ、高帯域ながら雨による影響を受けやすい特性があります。
– 用途: 衛星通信やWi-Fi（特に5GHz帯）、気象レーダーなど、高速・大容量通信において活用が進んでいます。

伝播メカニズムの違い

反射と屈折: 低周波数の電波は長波長により、地面を沿って反射しやすく、遠くまで届く特性があります。その一方で、高周波数の電波は直進性が強く、障害物に対して脆弱です。
透過能力: 低周波数帯の電波は障害物を通過する能力が高く、建物の内部でも通信が可能です。高周波の電波は、壁や家具の影響を受けやすく、結果的に通信可能エリアが制約されます。
ダンプ現象: 雨や霧などの悪天候によって、高周波数帯域の電波は特に減衰するため、安定した通信を確保するために正しい周波数の選択が重要です。

このように、電波の種類とその周波数帯に応じた特性を理解することは、適切な通信手段を選ぶために欠かせない要素です。状況に応じた選択肢を持つことで、より信頼性の高い通信環境を構築できるでしょう。

5. 通信用途別に見る電波の種類と選び方

無線通信の世界では、用途に応じて異なる電波の種類が利用されており、それぞれ特性と利点があります。以下では、主な通信用途における電波の種類とその選び方について解説します。

## 電波の種類とその用途

低周波数帯（LF、MF）
– 周波数: 30kHz 〜 3MHz
– 用途: AMラジオ放送や航空の無線通信。
– 特徴: 遠距離通信に適しており、地形や障害物の影響を受けにくいため、建物内でも安定して受信可能。
高周波数帯（HF）
– 周波数: 3MHz 〜 30MHz
– 用途: 短波ラジオや国際通信。
– 特徴: 電離層反射を利用し、地球の反対側まで信号を届けることが可能。広範囲にわたる通信が要求される場合に有効。
VHF/UHF帯
– 周波数:
- VHF: 30MHz 〜 300MHz
- UHF: 300MHz 〜 3GHz
- 用途: テレビ放送、FMラジオ、携帯電話、Wi-Fiなど。
- 特徴: 通信距離とデータ容量のバランスが良く、特に都市部で効果的な利用がされている。信号の障害物への耐久性もある程度備えている。
SHF/EHF帯
– 周波数:
- SHF: 3GHz 〜 30GHz
- EHF: 30GHz 〜 300GHz
- 用途: 衛星通信、レーダー、Wi-Fiの5GHz帯。
- 特徴: 高速で大容量の通信が可能だが、遮蔽物に非常に弱い。多くの基地局を必要とするため、インフラ構築に多大な投資が求められる。

## 選び方のポイント

通信用途に応じた電波の選定は、通信の品質や安定性を保証するために非常に重要です。以下の点を考慮して選ぶことが推奨されます。

通信距離: どの程度の距離で通信するのかを考慮する。遠距離通信が必要な場合は低周波数帯が適している。
通信速度と容量: 高速通信が求められる場合は、高周波数帯を選ぶ。ただし、距離とのトレードオフを理解する必要がある。
障害物の影響: 建物や山などの障害物によって電波の伝播が影響される。使用環境を分析し、適切な周波数帯を選ぶことが肝要。
用途に適した機器の検討: 必要な通信条件に応じた機器選定を行い、その周波数帯に適合したものを選ぶこと。

選択した電波の種類によって、私たちの通信体験は大きく異なるため、正しい理解と選択が求められます。

まとめ

電波は私たちの生活に深く関わっており、その種類や特性を理解することは重要です。低周波数帯は遠距離通信に適し、高周波数帯は高速大容量の通信を可能にします。また、周波数によって障害物への耐性も異なるため、用途に合わせて適切な電波を選択することが不可欠です。通信技術の発展とともに、電波の活用範囲は更に広がっていくでしょう。電波に関する基礎知識を身につけ、最新の動向にも注目していくことで、私たちの生活はより便利で豊かなものになっていくはずです。

よくある質問

電波とはどのようなものですか?

電波は、電磁波の一種で、情報を空間を通じて運ぶ役割を果たしています。周波数範囲は3Hzから300GHzまでと広く、特定の物理的特性に基づいて分類されており、それぞれ異なる目的に応じて使用されています。

電波にはどのような種類がありますか?

電波は周波数によって多様に分類されており、それぞれに独特な特性と用途があります。主な種類には、超長波(VLF)、長波(LF)、中波(MF)、短波(HF)、超短波(VHF)、極超短波(UHF)、スーパー高周波(SHF)および極高周波(EHF)があります。用途や特性は周波数帯域によって大きく異なります。