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無線の特性について解説!遠いと飛ばないが、近くても飛ばないときあり!

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はじめに

この記事では筆者の今までの経験に基づいて、無線の特性について出来るだけわかりやすく解説します。数式は使わないで説明したいと思います。

 

ポイントとしては、2つの装置の距離が離れれば離れるほど、すなわち遠くなると無線=電波は飛ばなくなりますが、一方2つの装置の距離が近すぎる場合に飛ばないときがあるので要注意です。

 

詳細はこの後解説していきます。

無線の基本特性

以下の3つが基本で、かつ非常に重要な無線の基本特性になります。

1)周波数が高くなるほど、伝搬損失が大きくなり飛ばなくなります。

2)周波数が高くなるほど、遮蔽物があると減衰が起きます。

3)一般的には2つの装置の距離が近い方が無線通信の品質は良いのが当たり前と思いがちですが、近い場合には、反射の影響によって大きく減衰する場合があります。

 

このあと、上記の基本特性についてさらに解説していきます。

 

無線周波数が高くなるほど飛ばなくなる

前の章で記した通り、無線=電波は周波数が高いほど飛ばなくなる、さらには遮蔽物があると減衰すると申したと思います。もう少し具体的に解説したいと思います。

 

まずは無線というのは、何も周りに遮蔽物などがない場所においても、距離の2乗に比例して減衰することは、2乗ということはともかくとして感覚的にお分かりになると思いますが、さらには無線周波数の2乗に比例して減衰します。

さらに周波数が高いほど遮蔽物があると、その場所において電波が大きく減衰して、その先に届きにくくなります。

 

具体的な周波数の例で申し上げますと、Wi-Fi(無線LAN)は2.4GHzという周波数と5GHzという周波数を用いてますが、5GHzのほうが飛ばなくなることに注意しましょう。

 

よく2.4GHzは、Wi-Fi以外にもBluetoothで使われているのでBluetoothの影響を受けたり、電子レンジが同じ周波数帯なので、電子レンジの影響も受けて通信不安定になると言われてます。

 

その通りなのですが、それでは5GHz帯に変えたときに、今までの2つの装置間の距離だと電波が届きにくくなって通信エラーが多くなるといった問題が起こりがちですので注意してください。

 

装置間が近すぎても飛ばない場合がある!

装置間が遠いと電波が届きにくくなるのは前章で解説した通りですが、一方装置間が近すぎても飛ばなくなる場合があるということを知っておいていただきたいと思います。

 

その理由は、電波の届き方というのは装置間を直接電波が送られるという直接波と、装置間の床とか天井とか壁などに電波が反射して届くという反射波があり、直接波と反射波が合わさった時に電波が減衰してしまう場合が発生するのです。

マルチパスとは?

先ほどの反射波のことと直接波を合わせてマルチパスと定義しています。どういう意味かを以下に解説します。

 

1つの装置から送信された電波は、直接相手の装置に届くものもあれば、床や天井に反射して届くものがあります。さらに反射する場所によって複数の反射波が作られます。

 

このように複数の反射波、及び直接波が作られることを”マルチパス”と称しています。

 

フェージングとは?

上記反射波でも複数あると、1つの装置から送られた電波がもう1つの装置に届くまでの時間が個々の反射波で変わってきます。

 

時間が変わるということは、電波に位相ずれが生じることになります。

 

これによって電波が強くなったり弱くなったりすることをフェージングと称しています。

フェージング、反射問題の暫定対策案

使用している電波の波長の半分くらい離すと、反射波の影響が少なくなり電波減衰の問題は解消されます。

フェージング、反射問題の恒久対策案

アンテナを複数持つ=ダイバーシチアンテナの採用を強く提案します。

 

ここでいうダイバーシチとは、装置においてアンテナを複数搭載し、逐次複数のアンテナの中で、強い電界強度のデータを取り込むことです。

 

それによって、全体の無線通信の安定度が増すことになります。

 

まとめ

今回は無線通信における電波の特性、及びその問題点の対策案について解説しました。ぜひ無線通信装置の設計及びその後の保守において、今回の記事内容が参考になれば幸いです。

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