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AM放送のアンテナ
ＡＭ放送の受信機のアンテナは一般的にそれほど大きくないのに、送信所のアンテナはなぜあんなに大きいのでしょうか。周波数と波長の関係は理解したのですが・・・。その上で考えると、受信機のアンテナはもっと大きい方が良いのでしょうか。
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- aatw
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★ワオ! 皆さんの熱の入った回答、スゴイですね。 私ならこう説明します。 中波放送は電波の波長が長いので 電波を効率よく送信するためには アンテナをなるべく長くした鉄塔アンテナで送信する必要がある。 受信するほうも本来は同じようなアンテナを使えばよいが 非実用的なので、電波の2面性である電界と磁界の 磁界の要素を受信して再生する磁界アンテナを使うのが一般的。 専門用語では「フェライトコアアンテナ(磁性粉固型アンテナ)」というものになります。 磁力線の変化を音声の変化にしますから小さくても高感度です。 ただしこれもある程度大きいほうが効率もよいのですが。 1970年代のBCLブームという時代には 大型フゥライトコアアンテナを使った クーガという松下のラジオが大人気でした。 また当時の通信型受信機という専門の大型受信機には 長いワイヤーアンテナをつなぐためのアンテナ端子がついてました。 フェライトアンテナは使っていませんでした。 ラジオを聞くのにアンテナはいろいろあるものなのです。 受信環境に合ったものを各自で選べばいいので 何が良くて悪い、という絶対評価は存在しません。
アンテナの基本となるダイポールアンテナは、使用する電波の波長の１／２の長さを基準にして設計されています。 例えば、テレビのアンテナは、魚の骨みたいな「八木アンテナ」が主流ですが、ケーブルがつながっている箇所の棒１本の長さが、約１／２波長の設計となっています。 電波の波長 λ＝c/fで求められます。 （ｃ＝光速≒299792458[m/s]（約３０万Km/ｓ）, ｆ＝周波数） ※実際のアンテナは導体中の電界の伝搬速度が光速より遅いため、１／２波長より短く設計されます。また、負荷コイルを途中に入れて、アンテナの長さが短くても同調させるように設計する場合もあります。 ９０MHｚ(90000000Hz)のFM放送の波長は、299792458/90000000≒3.33mとなり、ダイポールアンテナは理論上その半分の長さ（１．６７ｍ）となります。 一方、１０００KHz（1000000Hz）のAM放送の波長は、約３００ｍにもなり、上記と同様のアンテナの場合、１５０ｍもの長さが必要になります。 上記の２種類のアンテナは、大きさ、長さは違いますが、利得は同じです。 ところで、波長が極端に長いAM放送の場合は、ラジオ受信機に、１００ｍ以上のアンテナを接続するのは大変です。 そこで、AMラジオ受信機の場合は、バーアンテナという、電界ではなく、磁界を受信するアンテナを使います。コアに銅線をぐるぐる巻いたものですが、これはダイポールアンテナ等とは原理が全く違い、銅線の長さは波長に由来するものではありません。
お礼
追加的なご説明ありがとうございます。
- bnr32r32
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日本のＡＭ放送は 中波 ＭＦといって ３００ＫＨｚから３０００ＫＨｚ（３ＭＨｚ）を使っています。 電波は 長波 ＬＦ ３０ＫＨｚ～３００ＫＨｚ 中波 ＭＦ ３００ＫＨｚ～ ３ＭＨｚ 短波 ＨＦ ３ＭＨｚ～３０ＭＨｚ 超短波 ＶＨＦ ３０ＭＨｚ ～ ３００ＭＨｚ 極超短波 ＵＨＦ ３００ＭＨｚ ～ ３ＧＨｚ ＳＨＦ ３ＧＨｚ ～３０ＧＨｚ と分類されています 電波は波長の長さがあり たとえば ＴＶ放送などの超短波といわれるＶＨＦといわれるＴＶでつかわれているのは 東京であれば１５０ＭＨｚあたりです ３００÷１５０ＭＨｚ＝役２ｍ となり 電波は２ｍの波長をもっています。 アンテナは いろいろな種類があるのですが 役 １／２の長さを取る八木アンテナは １ｍとなり ＶＨＦのテレビアンテナはおおよそ １Ｍの素子がならびます この説明でおきがつきでしょうが 地デジは ＵＨＦを使うので 地デジのアンテナが 素子がちいさいのはこのためです なぜ 波長にあわせて長さをきめるのかというと、 電波をとらえて 電気信号にかえるためには アンテナは 波長に同調させないと うまく受信して電気信号にならないのです。 よって ＶＨＦアンテナでＵＨＦの電波が捉えられないように それぞれの波長にあわせるひつようがあります。 当然 コイルを使って アンテナを短縮して短くすることもできますが、電気的にはＯＫでも アンテナの感度が ものすごくわるくなります。 アンテナで ｄＢとか利得とかかいてあるのはコレです ＡＭラジオ放送のＭＦ放送は 非常に波長が長いので １０００Ｋｈｚでも ３００ｍもあります・・ アンテナも 巨大になります。 一番簡単な １／２波長ダイポールでも １５０Ｍの長さが必要です。 たいして 受信機は ループコイル式という アンテナをつかっています。あのＡＭアンテナのちいさな リングの中にじつは コイルが１５０ｍまでいかないまでも 長い線が グルグル巻きにされています。いわゆる 電気的に 同調させているのです。 同調していれば、その同調した電波をとらえることができますので、アンテナとして機能します。ただし利得は悪いです。 中波の よいところは 地球の表面にたいして 地上を這うようにまわりこみます。 ＶＨＦなどは地球は丸いので 宇宙にむかっていってしまいます。 あと ＭＦなど低い波長は非常に 高い電力で送信が可能なので ループコイルのような利得が悪いアンテナでも送信アンテナで強烈な電波をだして電界強度を上げることができるので十分受信ができます 戦前は 短波は 使い物にならず ＭＦまでが 利用価値のある電波としてつかわれていましたが ＨＦの電離層で反射して遠距離が通信可能とわかると こぞって使うようになり ＶＨＦなど 何につかうかわからない周波数も 広い周波数と小型アンテナ そして 八木アンテナの発明で ごく近距離１００ＫＭけんないの連絡には有効とわかり、電波の特性をいかした使われ方をしています ＶＨＦなどは 東京タワーなど 高いところで電波をだすのは 見通し距離でしか 電波が届かないこと と ＭＦにくらべ あまり 高い電力で送信ができないことです。 ＶＨＦなどは 電波はまわりこまず直進性が高いので 見通せない範囲には電波は届きません。 地球が平らなら 電波が減衰するまでいくらでも・・ですが丸いですので。ちょっと専門的ですけどご理解いただけましたでしょうか
- karashina1
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アンテナは原則として大きいほうが良いです。同調は取らないといけませんが。 受信も送信も可逆的なものですから、ラジオ送信所で使われているのアンテナに、送信機のかわりにラジオを繋げば電波は非常に強く受信できるはずです。 現実には普通のラジオは極小さいアンテナで受信するように設計されているので、中波放送帯のように強力な電波が電波が出ているところでは強すぎて壊れるかもしれませんけど。 実際、遠くの中波放送を聞くために、数10mの線を張って、アースを取って、アンテナカプラをつないで、欧州やら中東やらの放送を混信の中から拾いあげて喜んでいるマニアの人もいました。昔は月曜日の未明に日本の放送はみんな止まったので遠距離受信のチャンスでした。
- SAKUJOU
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送信所のアンテナはなぜあんなに大きいのかというと、送信出力が大きいからです。 関東圏の主要ラジオ局は１００ｋＷくらいの出力がありますが、アンテナは一種の抵抗器と考えられますので、これだけの高出力を受け止めるだけの大きさが必要になるのです。 アンテナを１００Ｗ電球だとすると、１００Ｗなら１個でいいですが、１００ｋＷだと１０００個必要になりますよね？ このように出力に応じて大きくなるのです。 送信アンテナが大きくて高出力なので、受信機は小さくてすむのです。逆に送信アンテナが小さくて出力が弱いと、受信機のアンテナを送信所のアンテナくらい大きくしないといけないかもしれません。 アンテナにはゲイン（利得）というのがあって、一般的に大きさが大きいほどこの値が大きくなり、微弱な電波を増幅して多くの電力を受けることができます。遠くの星の微弱な電波を捉える電波望遠鏡がとても大きいのはこのためです。
お礼
アンテナは一種の抵抗器とは、もう少し勉強してみます。 ありがとうございました。
- studiokimiki
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周波数と波長の関係はご理解されている通り周波数によって電波を効率よく発射したり受信するには長さがおのずと決まってしまいます。 BSでも実際電波を送信したり受けてる部分はかなり小さいのですが 電波を反射させて指向性を高め効率よくするため大きなパラボラが必要になります。 ご質問はＡＭ受信機についてですね、ＡＭ受信機の場合は小型化するため同調方式をとります。 バーアンテナと言ってコイルとコンデンサーの関係でラジオの周波数に共振させそれを特定の周波数に変換させて増幅することにより小型化が出来ます。ラジオでも向きによって感度が変わるのはそのためです。 それでも電波が強いところ向きです。 遠い放送局を受信するためには波長に合ったアンテナでないとうまく聞こえません。
お礼
やはり同調方式が重要ですね。ありがとうございます。
＃２の訂正 誤： 受信（ラジオ）側は５３０Ｈｚ～１６００Ｈｚまで 訂正：受信（ラジオ）側は５３０ｋＨｚ～１６００ｋＨｚまで でした 単位が間違っていました 訂正します。
ＡＭ放送の場合 送信所から送られるのは その放送局の電波１波だけですが 受信するラジオの方は １波だけ受信できればよい訳ではありません、 送信は その周波数専用のアンテナを使えますが 受信（ラジオ）側は５３０Ｈｚ～１６００Ｈｚまで受信可能とする必要があります 波長で言えば５６６ｍ～１８７ｍとなり ＴＶアンテナやＦＭアンテナのような構造だと 全ての範囲をカバーすることは不可能で 構造も巨大なものになります よってＡＭラジオに使われるアンテナは 同調回路を兼ねた物になっています もちろん ラジオに内蔵された小型のアンテナより外部に大きなアンテナを取り付けた方が より強く電波を捕えることが出来ます、
お礼
基本的な事が理解できました。同調回路なのですね。ありがとうございます。
- ahohdori
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携帯電話のアンテナはさらに小さいですね。 携帯の送信所は大きいですが、ＰＨＳの送信アンテナは小さいですね。 遠くに電波を飛ばそうとすれば、それだけ強力なパワーが必要です。 セスナ機でアメリカへ行く事はできませんが、ジャンボジェット機ならできます。 ラジオや携帯電話で受信感度を高める目的で大きなアンテナをつけた商品を貴方は買いますか？例えばＢＳを受信するような大きなパラボラアンテナを背負いながら、ラジオ受信や携帯電話をしようと思いますか？ ラジオでもＦＭには長～いアンテナが付いていますね。
お礼
たしかに直感的にはよく理解できます。ありがとうございます。
お礼
わかりやすいご説明をいただきありがとうございます。 文系の人にも分かり易いのではないかと思いました。