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周波数帯域によって伝達速度の速い電波と遅い電波があるのは何故なのでしょうか?
例えば最近話題になっているWimaxですが10~66GHZの帯域で
Maxで70Mbpsの通信が可能とのことですが
この通信速度と言うのは10~66GHZの帯域だから出る速度なのでしょうか?
それとも特殊な速い電波(?)を使うと言うことなのでしょうか?
電波は目に見えないのでよくイメージが沸きません。
どなたか詳しい方いらっしゃいましたらご教授下さい

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A 回答 (7件)

イメージが湧かないとのことですので、たとえ話がよいですかね。


私の得意分野です。

野球で、ピッチャーからキャッチャーまでの距離は、20メートル程度。
ピッチャーは、必ず時速145キロの球を投げるとします。
秒速で言えば 40m/s。
したがって、投げてからミットに収まるまで0.5秒。
10秒間隔で次々投げると、キャッチャーには当然10秒間隔で球が来る。
1秒間隔で次々投げると、キャッチャーには当然1秒間隔で球が来る。

ここからが問題。

0.1秒間隔で次々投げると、キャッチャーには当然0.1秒間隔で球が来る。
このとき、ピッチャーとキャッチャーの間に、常に等間隔で5個の球が走っている状態になる。
それらの間隔は、4メートル。
(なぜかと言えば、上述したとおり、投げてからミットに収まるまで0.5秒かかるので。)

0.01秒間隔で次々投げると、キャッチャーには当然0.01秒間隔で球が来る。
このとき、ピッチャーとキャッチャーの間に、常に等間隔で50個の球が走っている状態になる。
それらの間隔は40センチメートル。

ここで、
・球の速さ(140km/h=40m/s) → 電波の速さ(光速)
・投げる間隔 → 周波数
・1個1個の球 → 1個1個のデータ・情報
・ピッチャーとキャッチャーの間にある球同士の間隔 → 波長
というふうに置き換えて考えてみてください。

つまり、
一方通行の通信の場合は、電波が伝わるスピードは、
単位時間当たりに送ることができる情報量とは関係ないのです!


単純考えですと、10~66GHz ならば 10~66Gbps(10000~66000MHZ)の
データが送れそうですけど、そうはいかないみたいですね。
この辺については、私は詳しいことは分かりません。
ただ、
デジタル信号の通信は、一方通行ではなく、キャッチボールでしょうね。
一方が他方から電波信号を受け取ったら、それを回路やPCで処理して別の信号を投げ返して、
それで初めて通信が成り立っているはずです。

なお、
空気中の光速は、真空中に比べて約3%しか遅くないので、あまり関係ありません。
(本題と関係ありませんが、水中では25%ぐらい遅く、ガラス中では三十数%遅いそうです。)
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皆さんの言われている通りなのですがイメージがわかないということなので。



電波の周波数というのは1秒間の波の数です。
波の1個の有り無しで情報を送ることをイメージすると波の周波数が高いほど沢山の情報が送れますね。

ところが厄介なことに沢山の情報を送ろうとすると実際には必要な周波数帯幅が広がってしまいます。
これは数式で証明できるのですが、簡単に言えば高速で走る列車同士は大きく間隔を空けないとすれ違えないとでも言いましょうか。

沢山の情報を乗せても周波数帯幅をいかに広げなくて済むかという研究が絶え間なく続いています。

圧縮も一つの技術ですが圧縮・伸張によって信号が大きく遅れるというのが難点です。
テレビから時報の秒針が消えたのもこれが原因です。
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例えばAM放送の場合、隣接する放送局の周波数は9kHz違います。

この場合、最大9kHzの帯域を取れます。

これに対してFM放送の場合、隣接する放送局の周波数は200kHz違います。この場合は最大200kHzの帯域を取れます。

AM放送に比べ、FM放送の音が良いのは、このように情報をたくさん送るための帯域幅があって、実際情報を送るからです。

一般に周波数の高い電波の方が、帯域幅をとりやすくなります。

同様に地上アナログ放送は、FM放送よりも幅の広い帯域(6MHz)があり、音よりも情報量の多い映像を送ることができます。

地上デジタル放送はアナログと同程度の帯域幅ですが、デジタルデータなので圧縮することにより、ハイビジョンデータを送ることができるわけです。


ちなみに早い電波は存在しませんが、光がガラスの中でスピードが遅くなるように、電波も真空でないところでは、真空中の電波に比べて遅くなってます。
 
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この回答へのお礼

大変よく分かりました。
ありがとうございました。

お礼日時:2007/08/21 20:29

>Maxで70Mbpsの通信が可能とのことですが


>この通信速度と言うのは10~66GHZの帯域だから出る速度なのでしょうか?
簡単に言うとそうですね。
通信速度は周波数帯域・送受信方式に依存します(簡単に言いますと)

>それとも特殊な速い電波(?)を使うと言うことなのでしょうか?
これは違いますね。
電波・太陽光線含め、全ての電磁波は秒速30万kmですので、
進む速度の違う電波は理論上ありえません。
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この回答へのお礼

大変よく分かりました。ありがとうございました。

お礼日時:2007/08/21 20:28

電波の届く早さに違いはありません、どちらも同じ速さです


周波数(数字)の大きい電波は物に邪魔され易いけれど多くの情報を載せやすい
低いのは逆にいろんな場所に届き易い
Wimaxという技術に詳しくなくて申し訳ありませんが70Mbpsも出せるのは相当な技術の効率化が図られた結果でしょう

この回答への補足

よく分かりました。ありがとうございました。

補足日時:2007/08/21 20:27
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伝達速度が早い・遅いではありません。


伝送速度が早い・遅い(大きい・小さい)=単位時間当たりに送れる情報量が多い・少ないなのです。

これは、無線の方式によって、違ってきます。
大雑把に言うと、使う電波の帯域幅が広いほど、伝送速度が大きくなります。
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この回答へのお礼

よく分かりました。どうもありがとうございました。

お礼日時:2007/08/21 20:27

速いというのは、速度が速いわけではありません。


周波数の高い電波は、一定時間内の情報伝達量が多いだけです。
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この回答へのお礼

よく分かりました。どうもありがとうございます。

お礼日時:2007/08/21 20:26

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こんにちは。
素朴ながら実は結構高度なご質問ですね。少々単純化しすぎてはいますが、つぎのような回答ではいかがでしょう。

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電気にプラスとマイナスがあるのはご存じですよね。買ってきた電池の平らな底がマイナスでおへそが出っ張っているほうがプラスで、間違えると機械は動きませんね。
おへその方に赤い電線を、底のほうに黒い電線をつないでみると、当然赤い線の先にはプラスの電気が、黒い線の先にはマイナスの電気が現れ、離れた場所でモーターを回したり電球を点灯させたりできますね。
このとき、電池を逆に(黒い線におへそを、赤い線に底を)つなぐと、電線の先にはさっきと逆のプラスマイナスが現れてモーターを逆に回すことができます。

このような切り替えを1秒に数十回以上というスピードで頻繁に繰り返すと、これを「交流」と言います。
1秒間に行われる切り替えの数(切り替え速度)を「周波数」と言いますが、「高周波」も「低周波」もこの交流の仲間で、切り替え速度が速いと「高周波」、遅いと「低周波」と呼びます。

でも何でこんな使いにくそうな「交流」を使うの? それに速い・遅いっていったいどこが境?

実は交流には大きく分けて2つの働きが期待されます。

ひとつは音などの信号を運ぶこと。「音」は、茶碗などの物が振動したとき、回りの空気に小さな「濃い」ところと「薄い」ところができて、この「濃さ」(圧力)の違いが耳に入ると神経が刺激されて感じることができる・・・という原理のものですが、マイクロホンという一種の発電機を使うと、「濃い」ときに「赤がプラス」の電気、「薄い」ときに「黒がプラス」に当たる電気が発生するので遠くまで音を送ることができます。
このとき、切り替わる速度は1秒に100回(どーん)から1万回(ちーん)程度で、これ以上速いと人間では聞こえません。

もうひとつは、電線の外に電気を飛び出させること。
 実は電気は磁気を、磁気は電気を生むことができ、両方を上手に組み合わせると、両者が助け合って電線がなくても信号を遠くまで伝えることができ、携帯電話などに使うことができます。この助け合いは、電波あるいは電磁波と呼ばれ、プラスとマイナスの切り替えを素早く行うことで自然に発生します。
 このような助け合いの起きる速度は1秒に百万回程度が必要で、これより速ければ電気が電線の外に飛び出します。

さて、これでだいたいおわかりですね。

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(その中間の1秒に数十万回の辺りは利用する技術分野によって高周波と呼ばれたり低周波と呼ばれたりします。)

従って、「低周波治療器」は1秒に数回~数万回くらいの切り替えの電気を筋肉に流すことが多く、「高周波調理器」は1秒に百万回程度以上(電子レンジでは2億回)切り替えの電気を食品や鍋に加えて熱を与えるものを言います。
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なお、電源コンセントの電気も交流であり、1秒に数十回切り替わっていますが、この目的はまた別の機能です。

さてさて、ご質問の趣旨に合いましたでしょうか。
お役に立てば幸いです。

こんにちは。
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