周波数 伝播スピード 出力 変調の関係について

質問

初歩的な質問ですいません。
周波数ｘ波長が伝播スピードという事なのですが、たとえばテレビは伝播スピードは同じなのですか？
また出力のとの関係が分かりません。
それとテレビの場合映像信号を「搬送波」と呼ばれる電波信号に変換するという事なのですが具体的にはどういうイメージなのでしょうか。周波数がその分変化するのか？波長と周波数を説明する波のグラフでいうとどこがどう変化するのか？（そういうものじゃないのか？）教えていただけますか。文系なものでどれとどれが関連してることかも把握出来てないので要領を得ませんが宜しくお願いします。

回答No.4

ymmasayan · ベストアンサー

電波や光の速度は３０万ｋｍ／秒です。
空気中や真空中の話です。
テレビなので電波について話をします。

電波は波です。だから山と谷があります。１つの山から次の山までの距離が波長です。
また、１秒間に通り抜ける山(又は谷)の数を周波数と言います。
だから周波数×波長＝電波の秒速となるのです。

出力と言うのは電波の強さ(電力)です。
テレビの放送局のアンテナに供給している電力(テレビ電波)の強さのことを言ったり、
受信用のアンテナから取り出せる電力のことを言ったりします。

>　テレビの場合映像信号を「搬送波」と呼ばれる電波信号に変換するという事なのですが

これは少し違います。
テレビでもラジオでもＦＭ放送でも、電波を使って通信するものは全て「変調」と
言うことを行ないます。
変調は分りやすく言うと搬送波と言う電波に信号波(映像信号や音声信号)を載せる事です。
例が幼稚ですが、荷物は空を飛びません。
飛行機に乗せてやれば遠くまで運ぶ事が出来ます。
飛行機が搬送波、荷物が信号波ということですね。

さて、実際の変調は、信号波に応じて搬送波の形を変形させる事によって行ないます。
規則的なきれいな波を、変化させられるのは次の３つです。
１．波の高さ・・振幅・・振幅変調(ＡＭ)
２．波の間隔(数)・・周波数・・周波数変調(ＦＭ)
３．波の位置・・位相・・位相変調(ＰＭ)
これらの詳細は参考ＵＲＬをどうぞ。図２．６です。
ＰＭについては分りにくいと思いますが、
波の位置が変わると言う事は波の間隔が変わると言う事と同じですから
結局ＰＭはＦＭの兄弟分と言う事になります。

中波の放送はＡＭです。
普通のテレビは映像がＡＭ、音声がＦＭです。
ＦＭ放送は文字通りＦＭです。
最近はディジタル放送と言うのが増えていますが、
これは信号波をディジタル信号に直してからＡＭ，ＦＭ，ＰＭのどれか
又はこれらの組合せで変調しています。

受信機(受像機)では変調の反対の「復調」と言う操作で飛行機から荷物を降ろします。

参考URL：

http://nippon.zaidan.info/seikabutsu/2003/00136/contents/0019.htm

お礼

ありがとうございます。
出力は別ものなんですね(^^ゞ
参考の画像もよくわかりました。
そこでまた疑問なんですがラジオとかで周波数を合わせますよね。そうすると搬送波は変調してるのにその周波数で受信できるのですか？受信するのにその周波数より広いものを受け取って調節するんですか？

回答No.5

ymmasayan

No.4のymmasayanです。補足質問に回答します。

>　そこでまた疑問なんですがラジオとかで周波数を合わせますよね。
>　そうすると搬送波は変調してるのにその周波数で受信できるのですか？
>　受信するのにその周波数より広いものを受け取って調節するんですか？

鋭い質問ですね。
結論を言えば、おっしゃるとおり、広い幅を受信しています。

どの変調方式でもそうですが、もとの搬送波は単一の周波数です。
しかし、これに変調をかけると搬送波の周波数の両側に側波帯と言う
周波数が多数発生します。
中波ラジオでは±１０kHz位、ＦＭ放送では±１００kHz位、
ＴＶだと±６MHz位になります。
ＴＶの場合は本当はもうちょっと込み入っていますが省略します。

従ってある周波数を受信していると言う場合でも
この両側の側波帯も一緒に受信している訳です。
隣の局からの混信を防ぐ為には受信する幅が狭い方が望ましいので
ある決められた周波数帯だけを受信する技術が要求されるわけです。

お礼

ありがとうございます。
よく分かりました。こういった疑問って聞く場所が余りないので大変助かります。
皆さま、またよろしくお願いします。
お礼が遅れまして申し訳ありません。

回答No.3

masudaya

テレビの伝播スピードは運ぶ人の体力によります.
などという冗談はさておき,

テレビはラジオと比較比較すると,信号処理が難しいです.ということで,まずはラジオのほうから説明しましょう.ラジオのスピーカから出てくる音の周波数はAMで100Hz～4kHz位,FMで50Hz～15kHz位だったと思います.(AMは電話の伝えられる周波数とほぼ同じで,人間の耳で聞き取れる範囲が,20Hz～20kHzなので,クラッシク音楽などはAMでは放送できず,FMで放送される.)これを無線で伝える方法を考えましょう.一番簡単な方法は,音そのものを電気信号に変えて電波として送信する方法です.このときに困ったことがあります.それは
1)この周波数は低すぎるので,送信しづらい.
2)放送局が１局しか作れない.
3)サービスエリア(放送が届く範囲)は,大体円形になるが,隙間の地域のひと,サービスエリアが重なった地域の人(重ねると,2つの放送局から,微妙に異なった時間で電波が到達するので,うまく聞こえなくなる.)放送が聞こえなくなってしまう.
という問題点があります.特に2),3)は重大な問題です.そこで考え出されたのは,変調という技術です.要するに,今の場合情報である音声をもっと高い周波数(搬送波)に乗せて送信するということですが,言葉では説明するのが難しいですね.波の式は

y=Asin(wt+φ)

のように表されます.ここでA:振幅,w:角周波数,t:時間,φ:初期位相を表します.この波に情報を乗せるわけですが,乗せることができそうなのは,時間は制御できないので,振幅か周波数か位相となります.周波数と位相は似たような形になることはわかっていて,角度変調などといいます.(ここでは周波数変調のみを取り上げることにします.)振幅に情報を載せるのは比較的簡単で,載せたい情報を電気信号に変換したものをd(t)とすると,

y=d(t)sin(wt+φ)

とするものです.このとき角周波数wはd(t)の時間変化よりも充分大きい必要があります.時間波形を見ると,包落線(各周期の頂点を結んだ曲線)が,d(t)になっていることが分かると思います.これのことをAM:振幅変調といいます.今度はFM:周波数変調ですが,今度はwを変化させて情報を載せます.式で表すと,微分やら積分が入ってくるので,式は書きませんが,周波数の変化の幅で,情報信号の大きさを,周波数の変化の周期で情報信号の周波数を表現します.
以上で簡単でしたが,変調とはどういうものか雰囲気でもつかめたでしょうか？

それでは,ご質問の件ですが,
>周波数ｘ波長が伝播スピードという事なのですが、たとえばテレビは伝播スピードは同じなのですか？

このとき伝播しているのは電波なので伝播スピードは光の速さと同じで一定です.なので,テレビの電波の伝播スピードはどれも同じです.

>また出力のとの関係が分かりません。

ご質問の意味がよくわかりません.出力と伝播スピードはあまり関係ないと思います.

>それとテレビの場合映像信号を「搬送波」と呼ばれる電波信号に変換するという事なのですが具体的にはどういうイメージなのでしょうか。

テレビは映像信号はAM(ちょっと特殊なものですが,原理はAMです.)で音声はFMで送信しています.テレビの映像を電気信号にしている方法ですが,テレビは瞬間瞬間ではひとつの点を表示しています.テレビに近づいてみると分かりますが,小さな点の集まりで画面が構成されているのが,分かると思います.その一つ一つの点のがどのような強さの光なのか,どのような色なのかをを表現しています.瞬間瞬間はひとつの点なのですが,その点に残光特性を持たせたり,人間の目の残像現象を利用して,動画に見えています.ということで映像信号は,一つの電気信号で表されるので,この信号で振幅変調をしてから送信しています.

以上で回答になっていましたでしょうか.
暇なときしか,見ていないので,レスポンス遅いと思います.

お礼

要領の悪い質問に答えていただきありがとうございました。一から教えていただき（数式部分が私の理解を超えてましたが）なんとか理解出来たように思います。波形の間隔か高さで信号を乗せて運ぶということですよね(^^ゞホンとテレビは複雑なものなんですね。

回答No.2

fortranxp

1.波長＝光の速さ/周波数＝300,000,000(m/s)/周波数
で　1チャンネル=90MHz
300000000/90000000=300/90(MHz)=3.3m
3チャンネル=108MHz
300/108(MHz)=2.7m

2.基本的に振幅変調なので
　映像信号の電圧に比例して搬送波の振幅が変化します。

3.出力
　真空管やトランジスターで増幅して必要な大きさの
　出力を得る。
　ちなみに50Wくらいなら　電球につなぐと明るくなり　ます。
　マイクロウェーブで数百ワットなら電子レンジに
　なります。

お礼

ありがとうございました。
要領を得ない質問に上手く答えていただきよくわかりました。

回答No.1

Piazzolla

＞周波数ｘ波長が伝播スピードという事なのですが

一般に電磁波の伝播速度は、光の速度と同じ約30万km/secといわれています。周波数ｆと波長λと伝播速度ｖの関係は、仰るとおり、ｖ=f×λの関係があります。
テレビの電波の速度も大雑把に言えば、ほぼ光速でよいと思いますが、実際は、フェージングや歪みなどの影響がありますから、異なることがあります。

＞テレビの場合映像信号を「搬送波」と呼ばれる電波信号に変換・・・

テレビの信号は複雑で、具体的なイメージで説明するのは、なかなか困難です。
参考になりをうなサイトを挙げておきますので、分からない部分を取り上げて、質問を細かくしたほうが答えられやすいと思います。

●AMラジオやTVの音声など（振幅変調）
高い周波数の搬送波に、音声などの低い周波数の信号を重ね、搬送波の振幅を変える。
http://www.kurejbc.com/technical/images/tech15-fig3.gif
（図中の包絡線と書いてある部分が信号にあたる。）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%AF%E5%B9%85%E5%A4%89%E8%AA%BF

●FMラジオやTVの映像など（周波数変調）
搬送波の周波数を、音声などの低い信号に応じて粗密波に変える。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%91%A8%E6%B3%A2%E6%95%B0%E5%A4%89%E8%AA%BF

●TVの周波数帯域
この図は、AMやFMのところにあったような波形ではなく、色んな波形の振幅を集めて並べたような図です。
http://www.cc.toin.ac.jp/tech/elec/ft21/infoweb/tv.files/image027.jpg

●上記の周波数帯の中の色信号に関する具体的な波形
カラーバースト信号と呼ばれる波形です。
http://www.hobby-elec.org/clock2.htm

●カラーバー信号
カラーバーも波形で見るとこんなに複雑です。
波形の長方形に見える部分を拡大すると、高い周波数の正弦波となっています。
http://elm-chan.org/docs/vits/test.html

●その他、参考になりそうなサイト
http://www.linkclub.or.jp/~cmaru/tv/
http://www.toshiba.co.jp/csqa/tv/tv01.htm

お礼

ありがとうございました。
要領の悪い質問に答えていただき画像等理解しやすかったです。テレビ放送部分の周波数の波形は色々なその周波数の中の電波全体としてという事ですよね。