■anond:20250218175051

連続波（Continuous Wave, CW）とは何かを教えてもらえますか

連続波（Continuous Wave, CW）とは何か？

連続波（Continuous Wave, CW）とは、一定の周波数と振幅を持つ連続的な電磁波（正弦波）のことを指します。

CWは、無線通信やレーダー、科学実験などで広く使われる基礎的な波形です。

無線通信の歴史において、CWは火花送信機の「パルス波」に代わる技術として登場し、音声通信（AM、FM）やデジタル無線通信の基礎となった 重要な概念です。

1. CW（連続波）の特徴

(1) 連続的な電波（正弦波）

CWは、以下のように時間的に途切れず、一定の周波数を持つ波です。

📌 CWの波形（連続した正弦波）

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

CWは一定の周波数で変化し続ける波であり、火花送信機のように短いパルスにならない。

周波数が一定なので、より正確な通信が可能になる。

(2) 火花送信機との違い

CWが登場する以前、無線通信は「火花送信機」を使っていた。

📌 火花送信機（Spark Gap Transmitter）の波形

---   ---   ---   (パルス波)

瞬間的な高電圧パルスを発生させるため、波形が不安定で、周波数の制御が難しかった。

パルス波しか作れないため、音声のようなアナログ波形を送ることが不可能だった。

📌 CW（連続波）との違い

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

連続的な波形なので、音声変調（AM、FM）が可能になった。

周波数が正確に制御できるため、受信機がより効率よく信号を検出できる。

2. CWの通信技術

CWが導入されると、無線通信の品質が大幅に向上しました。

(1) CWによるモールス電信

CWは、最初にモールス符号（CW電信）の送信に使われました。

送信機をON（CWを送信）すると「長音（トーン）」が発生する。

送信機をOFF（CWを停止）すると無音になる。

これを使って、「短点（・）」と「長点（－）」を表現する。

📌 CW電信の例

送信:  CW ON  -  CW OFF - CW ON  -  CW OFF -  (短点)
送信:  CW ON  ----  CW OFF  (長点)

CWをON/OFFするだけで、モールス符号が送れる。

火花送信機と違い、電波が正確に送信できるため、遠距離通信が可能になった。

(2) CWを使った音声通信（AMの基礎）

CWを使うことで、音声（アナログ信号）を送信できるようになった。

CWの振幅（強さ）を変化させることで、音声を無線で送る方式が生まれた（AM変調）。

📌 CWによるAM変調

CW:  ~~~~~~~~~~~~~~~~
音声: ---  ---  ---
AM波: ~~~--~~--~~--~~~

振幅を音声に応じて変化させると、音声信号を無線で送ることができる。

これがラジオ放送（AM放送）の基礎になった。

(3) CWを使った周波数変調（FM）

CWを使えば、周波数を変化させて情報を送ることもできる（FM変調）。

これは、現代のFMラジオや無線通信技術の基礎になっている。

📌 CWによるFM変調

基本CW:  ~~~~~~~~~~~~~~~~
音声: ---  ---  ---
FM波: ~~ ~~~ ~~ ~~~~~ ~~~

CWの周波数を音声に応じて変化させると、よりノイズに強い通信ができる。

FMラジオ、携帯電話の音声通信（VoLTE）などに応用されている。

3. CWの発展と現代への影響

CWは、無線通信の基礎を築き、その後の技術革新に大きな影響を与えました。

(1) CW → AM → FM → デジタル通信

時代 通信方式 説明

19世紀 火花送信機 短いパルスのみ送信可能（モールス符号）

1900年代初頭 CW（連続波） 安定した信号を送信できるようになる

1906年 AM変調 CWの振幅を変えて音声を送信

1930年代 FM変調 CWの周波数を変えて音声を送信

1960年代～ デジタル変調（ASK, FSK, PSK） CWをデジタル信号に変換して通信

(2) CWの現代での利用

現在でもCW（連続波）は、以下のような用途で使われています。

アマチュア無線（CWモード） → モールス符号を使った通信

レーダー（CWレーダー） → 速度測定（ドップラー効果を利用）

光通信（レーザーCW） → 連続光波を使った通信（光ファイバー）

パルス波よりも連続波の方が無線通信には適しているということですか？

1. 連続波（CW）が無線通信に適している理由

(1) 周波数の安定性が高い

CWは、一定の周波数で振動し続ける正弦波 であるため、周波数を正確に制御できる。

これにより、受信機が特定の周波数の信号を効率的に受信できる。

📌 CW（連続波）の安定した波形

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~  (一定の周波数)

特定の周波数にチューニングして受信できるため、混信が少なく、長距離通信に向いている。

(2) 変調による情報伝達が可能

CWは、そのままでは単なるキャリア波（搬送波）に過ぎないが、振幅・周波数・位相を変えることで情報を載せることができる。

📌 CWの変調方式

AM（振幅変調） → CWの強さ（振幅）を変化させて音声を送る。

FM（周波数変調） → CWの周波数を変化させて音声を送る。

デジタル変調（ASK, FSK, PSK） → CWをデジタル信号に変換してデータを送る。

📌 CWを使った音声通信（AM例）

~ ~ ~ ~ ~ ~  (小さい音)
~~ ~~ ~~ ~~  (大きい音)

音声をそのまま変調できるため、ラジオ放送や電話通信に適している。

(3) 受信機が簡単で、信号を復元しやすい

CWは特定の周波数の電磁波を送り続けるため、受信機が「どの周波数を受信すべきか」を正確に特定できる。

受信機は、特定の周波数にフィルターを合わせるだけで、ノイズを除去して正しい信号を受け取ることができる。

📌 CWを使った信号処理

送信：~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~
受信：~~~  (ノイズを除去し、信号を復元)

パルス波では、瞬間的な信号なので、受信時にノイズの影響を受けやすい。

(4) 長距離通信に向いている

CWは、狭い帯域（ナローバンド）で効率的に伝送できるため、長距離通信に適している。

例えば、アマチュア無線のモールス符号通信（CWモード）は、数千km以上の距離を低出力で通信できる。

📌 CWによるモールス通信

送信：  - . -. - (TEST)
受信：  - . -. -  (遠距離でも受信可能)

火花送信機のようなパルス波では、周波数帯域が広がりすぎてエネルギーが拡散し、長距離伝送が難しくなる。

2. それでもパルス波が使われる場面

(1) レーダー

レーダーは、短いパルス波を発射し、反射波を受信することで距離や速度を測定する。

CWレーダー（連続波レーダー）もあるが、距離測定にはパルスレーダーが有利。

📌 パルスレーダーの仕組み

送信：  --- (短いパルス) → 物体に反射 → 受信（時間差から距離を計算）

パルス波は「いつ送信したか」が明確なため、正確な距離測定が可能。

2) デジタル通信（パルス符号変調）

パルス波は、デジタル通信の基礎となる「1」と「0」を表現するのに適している。

例えば、光ファイバー通信では、光パルスのON/OFFでデータを伝送する。

📌 光通信（パルス波）

光：  ---   ---   ---  (1)
無光：      ---         (0)

パルス波は、明確なON/OFF信号を作れるため、高速なデジタル通信に向いている。

3) 超広帯域通信（UWB）

UWB（Ultra-Wideband）通信では、非常に短いパルス波を使い、広い周波数帯域でデータを伝送する。

これにより、高精度の測距（GPS代替）や、低消費電力の通信が可能になる。

📌 UWBパルス通信

送信：  --- --- --- --- (広帯域のパルス信号)

短距離・高精度の測距に使われる（例: スマートフォンのUWBチップ）。

3. まとめ

✅ 音声やデータ通信には「連続波（CW）」の方が適している。

✅ CWは安定した周波数を持ち、変調による情報伝達（AM、FM、デジタル変調）が可能。

✅ CWは受信機が信号を復元しやすく、長距離通信にも向いている。

✅ しかし、パルス波はレーダーやデジタル通信、UWBなど特定の用途で有利な場合がある。

✅ 通信の目的に応じて、「連続波（CW）」と「パルス波」のどちらを使うかが決まる。

Permalink | 記事への反応(1) | 18:09

ツイートシェア