携帯の電波の仕組みを教えてください

質問

こんばんは★

携帯電話の電波はどういう仕組みなのでしょうか。
自分なりに調べても案外自分が本当に知りたいような核心に
たどり着けないので、ここで質問させていただきました。
その核心をはっきりさせるために、２つにポイントを絞りたいと
思います。

(1)電波はどうやって壁を突き抜けるのか

(2)携帯で電波がつながってない状態からどうやって基地局につながるのか

まず(1)ですが、電波はたとえ四方が壁に囲まれていても電波はつながりますよね。
（厚いコンクリートなどでは無理なんでしょうが）
ではどのように電波は壁を貫通するのでしょうか。
壁の分子の間を通り抜けるイメージなんでしょうか。
それとも電波は波なのでその波動が壁を振動させて、向こう側からまた電波が
出ていくイメージなのでしょうか。

(2)ですか、これもけっこう不思議だなあと携帯を使ってて思います。
電源を切っている状態から電源を入れるとすぐに最寄りの基地局を
探してアンテナが立ちますが、これはどうやって基地局と携帯は認識
しているのでしょうか。基地局の方から大きな電波を発して携帯の方を
”捉える”というイメージなのでしょうか。それともその逆でしょうか。
もしそうであればあんな小さな携帯端末でも半径500メートルくらいに
電波を放つほどのエネルギーがあるということになるのでしょうか。

なんか込み入った質問で恐縮ですが、電波というものがいまいち
イメージしにくいものだったので、回答していただける方
お待ちしております。

回答No.1

Macpapa10 · ベストアンサー

（２）についてですが・・・

携帯から電話をかけるのは分かりやすいですね。
基地局につなげるだけですので。

問題は着信ですね。
日本（世界）のどこにいるか分かりませんから、探し出すのが大変そうですね。

http://www.softbank.jp/mobile/network/howto/scene3/

そこで待ち受け状態でも、小まめに基地局と交信してどこにいるのか把握しているという事です。
携帯は待ち受け状態でも電波を出しているんですね。
思った以上に複雑な事をしてると思います。

お礼

ご回答ありがとうございます。

＞小まめに基地局と交信してどこにいるのか把握しているという事です。
＿なるほどそういうことでしたか。
貼っていただいたサイトの図もとてもわかりやすかったです。

またご縁がありましたらよろしくお願いします。

回答No.3

gypsysky

（２）についてですが。
簡単なイメージだと、例えばテレビですね。
テレビの電波塔は市街地に１つか２つしか有りませんが、強力な電波（数ＫＷ）を発しているので、届く範囲が広いですよね？
しかも、アンテナ１つで何処からでも受信出来ます。
それと受信機（チューナー）には何の発信機能も備わっていません。
技術が進歩してデジタル化になってから今はリモコンボタンで選ぶ（投票などの相互通信）事が出来るようになりましたが、携帯電話はその部分を更に進化させたもの。
と考えると解り易いと思います。

テレビと携帯は技術は全く違いますが、電波の周波数こそ違えど電波を受信するのは同じですし（基本的に送信機とアンテナが有れば良い）携帯電話は「もっと相互的にデータをやり取りしたい」という事が出来る様になったという事です。
具体的には携帯にＯＳを入れ、電波塔と端末でのやり取りが行える様にし、個々に認識できる様に端末に番号を付けたり、他の事業者の端末は排除したり。
そう言う技術的な事をドンドン端末に取り入れて現在の様な事が出来るまでになったと言う事です。
なので、携帯電話が大きい電波を発しなくても、電波塔の受信範囲に居ればアンテナだけで相互通信が可能なのです。

よく相互通信出来るものとしてトランシーバーなどが念頭に浮かぶと思いますが、トランシーバーは相互的に強力な電波を発していないとやり取り出来ませんから、アレとは全然、質も方向性も違います。一部、営業用無線などは違っていたかも知れませんが。
（片方が受信が出来れば送信も出来る「基地局の出力が大きければ送受信可能」という可能性）

お礼

ご回答ありがとうございます。

テレビやトランシーバーとの比較など、非常にわかりやすい説明で
参考になりました。

貴重なお時間を割いていただき感謝します。
またご縁がありましたらよろしくお願いします。

回答No.2

takahashi22

(1)電波についてですが。。

まず、基本的なところから、電波は波の性質と、粒子の性質があります。

電波を粒子と考えると、「壁をどうやって、すり抜けるのか？」という疑問は、当然ですが、電波は、基本的には、波です。

通常、波は、媒体が必要です。
というか、媒体の振動が伝わるのが、波です。

しかし、電波だけは、媒体を必要としないのです。
なぜならば、電界と、磁界が、交互に発生して、電波が伝搬するからです。

壁のように、電気的に安定した物質ならば、電界と磁界を妨げないので、電波が通過します。
ところが、鉄塔のように、鉄でできた建物は、電界や磁界を妨げますので、電波が通過しにくくなります。

下記の図１２がわかりやすいでしょう。
http://www.den-gyo.com/labo/kouza/kouza04.html

お礼

ご回答ありがとうございます。

なるほど、波と粒子の両方の性質をもっているとは、まるで光ですね。
とうか電波って光みたいなものなのでしょうか。

また貼っていただいたサイトもくわしく説明されていた参考になりました。
ただ、やはり僕には内容がやや難しいような・・・
物理基礎から勉強しなおそうかと思いました。

貴重なお時間を割いていただき感謝します。