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広島工業大学 工学部 電気システム工学科 小西 善彦 教授

あなたが毎日使っている電波って何?

あなたが毎日使っている電波って何?

広島工業大学 
工学部 電気システム工学科

小西 善彦 教授

30分のミニ講義を聴講しよう!あなたが毎日使っている電波って何?

スマホは、電波で通信を行います。電子レンジは、電波で食品を加熱します。それでは、毎日何気なく使っている電波とは何なのでしょうか? 講義ライブでは、この電波について探ります。さらに、電波を効率よく使うために必要な「アンテナ」について考えます。

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先生からのメッセージ

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凸レンズが光を集める現象は、光が屈折することで起こります。実は電波も、光と同じように屈折したり反射したりする性質を持っているのですが、光と違って目には見えません。「不思議だな、なぜだろう」と感じる気持ちがないと、深く理解することが難しい分野だと言えるでしょう。
大学で電波について研究するためには、高校の数学、特に三角関数と複素数、そして、微分積分をしっかりマスターしておくことが大切です。同時に、疑問を感じて探究する気持ちも忘れないようにしてください。

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夢ナビ講義も読んでみようより小さく、より高性能に! ~「アンテナ最適化」の研究~

「アンテナ付き無線機」を、誰もが持ち歩いている 現代人の多くは、「アンテナ付き無線機」を毎日持ち歩いています。スマホのことです。「アンテナ」と聞いて、屋根の上のテレビ用アンテナや、衛星放送用パラボラアンテナなどを思い浮かべるかもしれませんが、アンテナは金属製の大型のものばかりではありません。
スマホの中には、Wi-Fiアンテナ、GPSアンテナ、地上波テレビ用アンテナなどが内蔵されていて、通話は基地局との間で無線通信を行っています。アンテナを含むさまざまな電子機器が小型化されたことで、高性能無線機をポケットに入れて持ち運べるようになったのです。
周波数と利用目的で、適したアンテナも変わる 電波は周波数によって、伝わる距離や直進性などが異なるので、効率よく送信・受信するためには、設置場所や使用目的に合わせて最適なものを選ばなければなりません。
例えば、トンネル内にアンテナを設置する場合には、四方八方に電波を飛ばすのではなく、直線的に電波を飛ばすアンテナが適しています。近年は、地下街などでもスマホの通話ができるようになりましたが、それは地下の基地局に、地下道に沿って電波を飛ばすアンテナが採用されているからです。
古典的であり最新でもあるアンテナの科学 アンテナの基本理論は、電磁気学の基礎となる「マクスウェルの方程式」が作られた19世紀中頃から変わっていません。しかし、電波の利用法やニーズの変化に合わせて、最適な形状や材質を追求する研究が続いています。かつてショルダーバッグくらいの大きさだった携帯電話が現在ほど小さく薄くなったのも、より小さく軽くしたいというニーズに基づいて研究が進められた成果です。
2020年過ぎには、「第五世代携帯電話」のサービスが始まる予定です。現在の携帯電話より高い周波数の電波を使うため、基地局側も、スマホやタブレットのような端末側も、アンテナ形状の一新が必要です。19世紀中頃に理論が確立されたアンテナは、21世紀に入っても進化し続けているのです。

先生からのメッセージ

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凸レンズが光を集める現象は、光が屈折することで起こります。実は電波も、光と同じように屈折したり反射したりする性質を持っているのですが、光と違って目には見えません。「不思議だな、なぜだろう」と感じる気持ちがないと、深く理解することが難しい分野だと言えるでしょう。
大学で電波について研究するためには、高校の数学、特に三角関数と複素数、そして、微分積分をしっかりマスターしておくことが大切です。同時に、疑問を感じて探究する気持ちも忘れないようにしてください。

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