【最大10000ポイント】当たる!!質問投稿キャンペーン!

周波数が高くなると伝搬できる情報量が多いと言われますが、原理としてはどうしてでしょうか。波の振動回数が多いほど、情報を乗せる機会が多いからでしょうか。

A 回答 (3件)

これは量子力学におけるハイゼンベルクの不確定性関係に由来します.即ち時間幅Δtと周波数幅(帯域幅)Δfとすれば,両者の積はある一定

多くの情報を1本の線に詰め込むためにはΔtを小さくする必要がありますが,そのためには帯域幅Δfを大きくしなければならないのです.
    • good
    • 1
この回答へのお礼

ありがとうございます。
文系の者同士が、感覚的に理解できる原理的なものを考えているのでやや難しかったです。

お礼日時:2008/02/25 13:51

>周波数が高くなると伝搬できる情報量が多いと言われますが


それはあなたの誤解です。
例1)たとえば、下記の場合はそれなりに情報量が変わりますが、
1kHzに情報を載せるというのは、滞域幅1kHzを使う。
1MHzに情報を載せるというのは、滞域幅1MHzを使う。
つまり、情報量は滞域幅によります。
例2)アナログ方式のSSB音声伝送(電話)は3.1kHzの滞域幅です。これを伝送する場合、ラジオ周波数近辺の1,000kHzで送っても、衛星通信の15GHzあたりで送っても、必要対域は3.1kHzです。

基本は周波数ではなく、利用する滞域幅です。なお、同じ滞域幅でも、より多くの情報を効率よく載せる方式(変調方式)が多く発明されているので、「ある対域幅で送れる情報量」と言うのは変調方式に依存するため一概に言えません。
    • good
    • 2
この回答へのお礼

ありがとうございます。
つまり、帯域幅が広いほど、多くの情報量を送付可能。
周波数が高いと広い帯域幅が確保できる、結果、周波数が高いほど
傾向として、多くの情報量を送付できると理解しました。

お礼日時:2008/02/25 13:49

そうではありません



装置で扱える周波数帯域は 中心周波数に依存します
(中心周波数の0.1%等)
このため 周波数が高いほど帯域を広く取ることが容易になります
(低い周波数で帯域を広く取るには、素子・回路設計に吟味が必要)

AMラジオは 1MHz前後の周波数で 帯域は数KHz
TVは 200MHz程度の周波数で 帯域は数MHzです

帯域と伝送できる情報量は略比例します
    • good
    • 1
この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時:2008/02/25 13:46

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Q周波数と帯域幅について。

携帯電話が高周波化していることについて色々調べているのですが
高速データ通信を行う為に、広帯域であることが必要であるというのは理解できたのですが、何故周波数を高くすると帯域幅が広くなるのかが分かりません。

困っています、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

同じ1%でも、100MHzの1%は1MHz、
1GHzの1%は10MHzですから、
周波数が高い方が広い帯域を確保し易くなります。

また、アンテナの問題もあります。
アンテナは共振させて使うのですが、
中心周波数に対して、1%~5%程度の
帯域幅しか取れません。
たとえば50MHz帯域の通信をやろうとすると
100MHzでは超広帯域の特殊アンテナ(ログぺりなど)を
使用しないといけないのですが、
1GHzであれば、比較的帯域の広い物なら使えます。
また、3GHzでは使えないアンテナはありません。

もうひとつ、逆の理由(帯域が狭いと
低い周波数しか使えない)として、
ドプラー効果の問題もあります。
高速で動く移動体ではドプラー効果は無視できず、
その分だけ同調精度が落ちることになりますから、
広帯域の信号(同調精度が低くても良い)は
高い周波数で伝送することができますが、
狭帯域の信号を高い周波数で伝送することは
困難があります。

QなぜFMのほうが優れているのですか?

ラジオのAM波は振幅を、FM波は周波数を変化させて情報を送っています。FMのほうがノイズが少なく良質です。それはなぜでしょうか?

Aベストアンサー

雑音のほかに、音質に影響する要素としては、周波数帯域と歪です。

AMの場合は周波数帯域幅(電波における周波数の広がり)が送信可能な音声周波数の2倍になります。
AM放送の占有周波数帯域幅は15kHzになっていますので、音声は7.5kHzまで送信可能ですが、実際は受信機で帯域が確保されておらず、それ以下で高域がカットされることが多いようです。
なお、チャンネルセパレーションは9kHzですので、隣接チャンネルとラップすることを容認しているわけです。
FMの場合は、電波の周波数帯域幅と送信する音声の周波数は直接的な関係ではありません。
音声帯域は15kHzまで確保されています。(ちなみにコンパクトディスクは20kHzなので、ちょっとだけ足りませんが)

歪についてはAMの場合、送信機における歪がそのまま音声に影響してしまいます。このため、放送用送信機でも歪率は1%くらいあります。
また、受信機側でも高周波部分で適切な感度に調整しなければ、歪んでしまいます。受信機には自動的に感度を調節する機能(AGC)がありますが、放送局のそばなどで受信したときに、飽和してしまい、歪みが大きくなってしまうことがあります。
FMの場合は変調されてしまえば、送信/受信における歪は音声に関係ありません。FM放送の音声における歪みは0.1%以下です。
受信機で高周波部が飽和しても復調される音声はひずみません。(というより、積極的に飽和するまで利得を増やしています)

雑音のほかに、音質に影響する要素としては、周波数帯域と歪です。

AMの場合は周波数帯域幅(電波における周波数の広がり)が送信可能な音声周波数の2倍になります。
AM放送の占有周波数帯域幅は15kHzになっていますので、音声は7.5kHzまで送信可能ですが、実際は受信機で帯域が確保されておらず、それ以下で高域がカットされることが多いようです。
なお、チャンネルセパレーションは9kHzですので、隣接チャンネルとラップすることを容認しているわけです。
FMの場合は、電波の周波数帯域幅と送信する音声...続きを読む

Q搬送波に正弦波が用いられる理由

最近通信について勉強を始めたものです。
通信や放送には搬送波に正弦波が用いられますが、そもそもなぜ正弦波が利用されるのでしょうか?
方形波などのほかの波ではいけない理由でもあるのでしょうか?
よろしくおねがいします。

Aベストアンサー

(1)周波数による分離の容易さ。
異なる周波数の正弦波を混合した電気信号は、同調回路(たとえば、コイルとコンデンサを並列に接続した回路)によって容易に各周波数に分離できます。膨大な数の無線通信・放送が行われていても混乱が起こらないのはこのためです。方形波等でも、ディジタル通信のように何らかの約束(先頭にID番号を入れるなど)を決めて複数の信号を同時に送ることができますが、それは別種の技術であり、はるかに複雑なことになります。

(2)伝送路と波形の問題。
電波やケーブルでの電気信号の送信では必ず信号の減衰を伴いますが、単一の正弦波であれば、受信時の振幅が送信時の振幅に比例するという線形性があります。また、単一の正弦波であれば、伝播速度が一定になります。ところが、周波数の異なる正弦波は、一般に損失や伝播速度、位相特性が異なります。
方形波など任意の周期波形は、多数の正弦波の重ねあわせとして数学的に表わされます(フーリエ変換といいます)。これら多数の正弦波が、それぞれ異なった損失、速度、位相で伝わるため、方形波は進むにつれて波形が崩れていきます。

(3)アンテナ、増幅器の問題
アンテナや増幅器の利得や位相も、伝送路と同様に、単一の正弦波に対しては一定となりますが、周波数の異なる正弦波の利得・位相は一般に異なります。上記のように方形波等は多数の正弦波の重ねあわせであるため、その波形を正確に再現するには広帯域で一定の特性にしなければならず、至難の技となります。

(4)混信の問題。
上記のように方形波等は多数の正弦波の重ねあわせであるため、仮に方形波による無線送信が行われたとすると広い周波数範囲にわたって混信を生じます。このような行為はもちろん許されません。

(1)周波数による分離の容易さ。
異なる周波数の正弦波を混合した電気信号は、同調回路(たとえば、コイルとコンデンサを並列に接続した回路)によって容易に各周波数に分離できます。膨大な数の無線通信・放送が行われていても混乱が起こらないのはこのためです。方形波等でも、ディジタル通信のように何らかの約束(先頭にID番号を入れるなど)を決めて複数の信号を同時に送ることができますが、それは別種の技術であり、はるかに複雑なことになります。

(2)伝送路と波形の問題。
電波やケーブルでの...続きを読む

QUHFとVHFの情報量

はじめまして。

【UHF(ウルトラ・ハイ・フリクエンシー)はVHF(ベリー・ハイ・フリクエンシー)より周波数が高いので波長が短く、沢山の情報(データ)を送れる】との解説を読みましたが、下記について理解できません。

(1)周波数が高いと必ず波長が短くなるのでしょうか?

(2)波長が短いと、沢山の情報を送れる(波長が長い場合と比べて)のは何故ですか?

また、VHFではデジタル放送に必要な情報量が送れないのでしょうか。

どうか教えていただきたく、よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

(1)周波数が高い、これはつまり一定時間あたりの波が多いことを言います。
 周波数は波の数です。従って波長が短いということそのものです。

(2)1つの波で1ビットのデータを送れるとしたら、1秒あたりに波の数が
 多い周波数の高い、つまり波長の短い波ほど時間あたりのデータ量が増え
 ます。

QラジオのAMとFMの違いって?

ほとんどラジオを聴かなかったせいか、
ラジオのAMとFMの違いが分かりません。

どなたか教えてください。

Aベストアンサー

AMは「Amplitude Moduration」の略で、
振幅変調、すなわち音波を電波の強弱の変化として伝えていく方式、
FMは「Frequency Moduration」の略で、
周波数変調、すなわち音波を周波数の変化として伝えていく方式です。

AMは音波をそのまま振幅の変化としていく方式ですから、
電波の波の形をオシロスコープ等で見ると、
乗せた音声の形がそのまま現れます。
つまり、かなり原始的な変調方式、と言えるんですね。

そのため本質的に雑音源の影響を受けやすく、
また二つ以上の電波が重なって受信された場合、
その片方だけを排除することも難しい性質を持っています。

これに対してFMは常に一定の強さの電波に、
波の粗密の形で音声を乗せていくことになりますから、
雑音源となる他の電波が入ってきたとしても、
それによって受ける振幅の変化は無視できます。
つまり、本質的に雑音の混入に強いわけです。

またFM方式の場合は、二つ以上の電波が重なって受信された場合、
一定以上の電波の強度の違いがあると
弱い方は完全にマスクされて
復調(電波から音声を取り出すこと)されない、
という特徴があり、混信に強いという特徴も持っています。

このため、音楽など「良い音」を伝えたい放送には
AMよりもFMが適する、ということになってくるわけです。
以上が変調方式としてのAMとFMの違いです。
 

AMは「Amplitude Moduration」の略で、
振幅変調、すなわち音波を電波の強弱の変化として伝えていく方式、
FMは「Frequency Moduration」の略で、
周波数変調、すなわち音波を周波数の変化として伝えていく方式です。

AMは音波をそのまま振幅の変化としていく方式ですから、
電波の波の形をオシロスコープ等で見ると、
乗せた音声の形がそのまま現れます。
つまり、かなり原始的な変調方式、と言えるんですね。

そのため本質的に雑音源の影響を受けやすく、
また二つ以上の電波が重なって受信された...続きを読む

Q電磁波の周波数と指向性の関係

よく知られているように、電磁波は周波数が上がるとその指向性も向上します。
以前はなんの抵抗もなくそういうものかと思っていたのですが、
最近ふと疑問に思い考えてみるとうまく説明できないことに気付きました。

『なぜ周波数が上がると指向性が出てくるのでしょうか?』

無理やり考えると、アンテナサイズが小型化できるので、
指向性を持たせたアンテナ設計が可能になるのでしょうか…?
しかし高周波電磁波そのものに指向性という性質が現れるとしか思えません。
(今まで出会ったものは、「周波数が上がる→指向性が上がる」
と当たり前のように書いてあるので、恐らく何かあるのではないかと・・・)

この疑問を解決して気持ちよく新年を迎えたいものですf^^;
ご存知の方、ご教授頂けると幸いです。
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

周波数が高くなるほど直進性や指向性が強くなるという文面は良く見かけます。しかし確かに漠然としていますね。前提条件の記載不備ではないでしょうか。

直進性すなわち影への回り込みに関しては、遮蔽物寸法と波長の比が同じであれば周波数に関わらず相似的な現象になる筈です。しかし暗黙の前提として地形や建物の大きさなど、人間の社会基盤に合わせて遮蔽物寸法が固定されれば、波長が短くなるにつれ回り込みの絶対寸法が減少する様を「直進性が強くなる」と表現することも無理ないように思えます。

指向性に関して「アンテナが同じ大きさであれば、周波数が高いほど指向性の強いものが作れる」と言うのは事実でしょうが、ご質問のニュアンスは「指向性が強くなる」、もっと必然的に「強くなってしまう」という感じかもしれません。そのような表現も、適当な前提を付加すれば可能です。「同一電界強度の場で同一受信電力を得る為には、周波数が高いほど指向性が強くならざるを得ない」と言えそうです。

例えば半端長ダイポールアンテナの指向性は波長によらず同一ですが、取り出せる受信電力は、そこに渡来する電力密度に実効面積(おおよそ 0.1 λ^2 )を乗じたもので、周波数と共に減少します。実効面積はしばしば性質的に、素子に沿った方向にλ/2、直角方向にλ/4の範囲として解釈されます。周波数が高くなれば小型にはなりますが、相応に感度が低下するわけです。受信機のS/N比はアンテナからの信号電力と初段増幅器の雑音で決まりますが、周波数が高いからといって雑音は容赦ありませんから、同じS/Nを保つ為には、アンテナからの電力を同様に確保せざるを得ません。つまり周波数が高いほど波長に比べて広い範囲(断面積)に渡来する電力を捕らえる必要があり、単なるダイポールアンテナでは用を成さなくなると考えられます。複数波長に及ぶ大きな面積の電波を合算するには、部分要素からの位相を合わせて正しく加算する必要があります。それを実現するアレイアンテナやパラボラアンテナ、八木アンテナは、いずれも強い指向性を持つものとなります。斜めからの入射に対して合算位相が合わなくなる傾向は、波長に対して全体構造が大きくなるほど強くなることは想像に難くないでしょう。

受信電力確保の点からは周波数が高くても無闇に小型化できません。そして複数波長に及ぶ電磁界電力の合算構造は、好むと好まざるに関わらず指向性を発生させてしまうと考えては如何でしょう。

周波数が高くなるほど直進性や指向性が強くなるという文面は良く見かけます。しかし確かに漠然としていますね。前提条件の記載不備ではないでしょうか。

直進性すなわち影への回り込みに関しては、遮蔽物寸法と波長の比が同じであれば周波数に関わらず相似的な現象になる筈です。しかし暗黙の前提として地形や建物の大きさなど、人間の社会基盤に合わせて遮蔽物寸法が固定されれば、波長が短くなるにつれ回り込みの絶対寸法が減少する様を「直進性が強くなる」と表現することも無理ないように思えます。

指...続きを読む

Q占有周波数帯域幅と最大周波数偏移の求め方を教えて下さい。

占有周波数帯域幅と最大周波数偏移の求め方を教えて下さい。

FMの変調指数を5、周波数20MHzの搬送波を16kHzの正弦波信号でFMしたときの占有周波数帯域幅BFMと最大周波数偏移Δfを求めたいのですが、わからないので教えていただけませんか?よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

答えを教えるのは簡単ですが・・・。

↓の理論のところを見てください。
1.変調指数から最大周波数偏移を求める
2.次に占有周波数帯域幅(近似値)を求める

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%91%A8%E6%B3%A2%E6%95%B0%E5%A4%89%E8%AA%BF

Q情報通信における周波数スペクトルと伝送速度について

情報通信に関する勉強をしていたのですが、ひとつ疑問に思う点があって、質問させていただきます。

周波数スペクトルの帯域幅が広ければ広いほど、高速な伝送が可能・・・という件があるのですが、伝送速度と周波数スペクトルの関係がわかりません。

資料では矩形パルスをフーリエ変換して、周波数スペクトルと伝送路(ブロードバンド・ナローバンド)についての説明があります。

具体的には、
  v(t) = A (|τ| <= 2)
      0 (|τ| > 2)
という単一矩形パルスv(t)ををフーリエ変換して、
  V(f) = Aτsinc(πfτ)
という周波数スペクトルが得られ、これより、矩形パルスの時間幅を短くすれば、周波数スペクトルのグラフの広がりが大きくなるというのはわかります。

時間波形で考えると、単純に、高速な伝送をするには単位時間にどれだけ多くのパルスを伝送できるかを考えればいいと思いますし、その為にはパルスの時間幅を狭めればいいというのは何となく合点がいきます。

これを周波数スペクトルの面から考えるには、どういう風に考えればいいのでしょうか。

拙い質問で大変申し訳御座いませんが、宜しくお願い致します。

情報通信に関する勉強をしていたのですが、ひとつ疑問に思う点があって、質問させていただきます。

周波数スペクトルの帯域幅が広ければ広いほど、高速な伝送が可能・・・という件があるのですが、伝送速度と周波数スペクトルの関係がわかりません。

資料では矩形パルスをフーリエ変換して、周波数スペクトルと伝送路(ブロードバンド・ナローバンド)についての説明があります。

具体的には、
  v(t) = A (|τ| <= 2)
      0 (|τ| > 2)
という単一矩形パルスv(t)ををフーリエ変換して、
 ...続きを読む

Aベストアンサー

>・「通信路の帯域幅」とは何か
>・「通信路の帯域幅」が広いと、なぜ高速な通信が可能になるのか

データ信号の例。
・ベースバンド(基底帯域)…(無変調 OR 変調) データ信号をそのまま伝送する帯域。
・キャリアバンド(搬送帯域)…(無変調 OR 変調) データ信号を搬送波で変調して伝送する帯域。
のいずれでも、周波数帯域幅は有限です。
データ信号のスペクトル帯域幅が「通信路の帯域幅」を超えると、波形歪を生じてエラーレートが増大し、実用に耐えなくなります。
「通信路の帯域幅」は、通信路のゲインの周波数特性から判断されるのがふつうです。
(データ信号のように波形歪が問題になる場合は、遅延時間歪も考慮する必要あり)
通信路の品質評価は、時間域でも「アイパターン」などで波形歪としてチェックされます。

…かいつまんだ説明しかできません。
「情報伝送理論」などの概説書をぜひ通読してください。

 http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20061129/255348/?ST=nettech
>ディジタル通信の基礎

>・「通信路の帯域幅」とは何か
>・「通信路の帯域幅」が広いと、なぜ高速な通信が可能になるのか

データ信号の例。
・ベースバンド(基底帯域)…(無変調 OR 変調) データ信号をそのまま伝送する帯域。
・キャリアバンド(搬送帯域)…(無変調 OR 変調) データ信号を搬送波で変調して伝送する帯域。
のいずれでも、周波数帯域幅は有限です。
データ信号のスペクトル帯域幅が「通信路の帯域幅」を超えると、波形歪を生じてエラーレートが増大し、実用に耐えなくなります。
「通信路の帯域幅」は、通信路のゲイ...続きを読む

Q誘電率(ε)と誘電正接(Tanδ)について教えてください。

私は今現在、化学関係の会社に携わっているものですが、表題の誘電率(ε)と誘電正接(Tanδ)について、いまいち理解が出来ません。というか、ほとんどわかりません。この両方の値が、小さいほど良いと聞きますがこの根拠は、どこから出てくるのでしょうか?
また、その理論はどこからどうやって出されているのでしょうか?
もしよろしければその理論を、高校生でもわかる説明でお願いしたいのですが・・・。ご無理を言ってすみませんが宜しくお願いいたします。

Aベストアンサー

電気屋の見解では誘電率というのは「コンデンサとしての材料の好ましさ」
誘電正接とは「コンデンサにした場合の実質抵抗分比率」と認識しています。

εが大きいほど静電容量が大きいし、Tanδが小さいほど理想的な
コンデンサに近いということです。
よくコンデンサが突然パンクするのは、このTanδが大きくて
熱をもって内部の気体が外に破裂するためです。

伝送系の材料として見るなら、できるだけ容量成分は少ないほうがいい
(εが少ない=伝送時間遅れが少ない)し、Tanδが小さいほうがいい
はずです。

Q光ファイバーと既存の通信(電波・電気)の違い。

光ファイバーと既存の通信(電波・電気)の違いを教えてください。できれば、そのメリット、デメリットも教えてください。

Aベストアンサー

この手の質問多いですね。とりあえずADSLやアナログ通信とファイバ参考URLとそのさらに参考を参照すると良いかも・・・

既存通信の概念というのも・・・難しいですね。既存というのは・・・どこまでを既存とすれば良いでしょうか?
光ファイバも既存通信といえば既存ですし、携帯電話などは第三世代なら既存ではないですし・・・

通信は、元々は飛脚などの人を使った物から始まります。伝言ゲームも、通信の一つです。
通信は、手紙などの郵便、電波や電気信号を利用した信号、そして光(これも電波の一種)があります。

基本的に手紙などは違いは分かりますが、電気信号は腐るほど規格があり、それの違いを知りたいなら、「電気通信概論」などを勉強した方が早いです。

とりあえず、電波電気の既存通信全般と、光信号の簡単な違いですが、

電波(無線)は、携帯、無線機、TV、ラジオなどがそうです、拡散して信号を送れることが利点としてあります。たとえばテレビやラジオですね。信号を受信機や端末さえもてば、信号が受信できないエリアでない限りどこでも受信できます。発信する信号の強さや、方向性、発信設備の仕様によって、4方に信号を送ることも、特定の場所を目指して信号を送ることも可能です。
受信設備と送信設備があれば、信号を送りやすい、受けやすいというのが特徴。

ただし、電波はある帯域の信号を空間(空中)に送り出すため、同じ周波数の信号同士がぶつかると混信する、もしくは似た信号があると、ノイズや通信不良に陥るなどがあります。
そのため、自由に電波が出せるわけではなく信号帯域を各規格や地域ごとに管理する必要があります。管理さえ確実なら、線なしで通信できる分、便利で技術によっては、かなり高速(効率的)で安定した通信も可能。


電気(有線)は、固定電話、CATV、LANなどがそうです。同軸ケーブルを利用した回線を利用して、通信します。同軸の中に、電気的な信号の波を作りそれを通信に利用します。これは、電波を回線の中に発生させるのと同じことです。メリットとしては、回線さえ敷設すれば、電波より相手に確実に信号を送ることが可能であるという点ですね。電波は信号帯域の管理が大変ですが、回線上の電気信号は、回線内の信号管理を十分していればよいのが特徴。
欠点は、外部の電波信号を強く受けると、信号波長が乱れる(いわゆる干渉)があることですね。
これの詳細は、参考の参考で・・・
光信号は、光の点滅による、デジタル信号認識を利用します。文字通り光速の光ですから、信号伝達速度も速いのが特徴。電波の影響も受けにくいのが特徴。
救難信号などで、サーチライトで相手に伝えるなども、光信号ですね。これも参考サイト以降で・・・

ちなみに、ファイバや有線の同軸の通信は、どちらも回線の敷設が不可欠です。通信用の回線がなければ、送受信はできない。

参考URL:http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?qid=254827

この手の質問多いですね。とりあえずADSLやアナログ通信とファイバ参考URLとそのさらに参考を参照すると良いかも・・・

既存通信の概念というのも・・・難しいですね。既存というのは・・・どこまでを既存とすれば良いでしょうか?
光ファイバも既存通信といえば既存ですし、携帯電話などは第三世代なら既存ではないですし・・・

通信は、元々は飛脚などの人を使った物から始まります。伝言ゲームも、通信の一つです。
通信は、手紙などの郵便、電波や電気信号を利用した信号、そして光(これも電...続きを読む


人気Q&Aランキング