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波長
(wavelength)

電磁波は波であり、その１秒当たりの振動数が周波数である。 また、その波が１回振動するあいだに伝搬する距離は波長と呼ばれ、 λ で表現される。

真空中や空気中における電磁波の伝搬の速度は 光速度 c = 299 792 458 m/s ≒ 3×108 m/s であり、 波長は c を周波数で割ることによって得られる。

周波数 f 波長 λ (概算)
1kHz 300km
3kHz 100km
10kHz 30km
30kHz 10km
100kHz 3km
300kHz 1km
1MHz 300m
3MHz 100m
10MHz 30m
30MHz 10m
100MHz 3m
300MHz 1m
1GHz 30cm
3GHz 10cm
10GHz 3cm
30GHz 1cm
100GHz 3mm
300GHz 1mm
いくつかの周波数に対する波長 (概算) を、表に示す。

真空中や空気中における波長は上記のように単純に計算できるが、 電磁波が誘電体中を伝搬する時には、 その伝搬速度は誘電体の比誘電率 εr に応じて、 c / √εr に低下する (ここでは、比透磁率は 1 と仮定する)。 従って、誘電体中を伝搬する電磁波の波長は 真空中の波長の 1 / √εr 倍になる。

例えば、ポリエチレンの比誘電率は 2.3 程度であり、 その中での 1GHz の電磁波の波長はおおよそ 30cm / √2.3 ≒ 20cm となる。

これは同軸ケーブルや ストリップラインなどの 伝送線路を伝搬する信号についても同様であり、 その伝搬速度の光速に対する比率は、速度係数、あるいは波長短縮率と呼ばれる。 発泡させた誘電体を用いた場合、 その発泡率が高くなる (空気の割合が大きくなる) と実効的な誘電率が低くなり、 速度係数は大きくなる (速度や波長が真空中の値に近づく)。

マイクロストリップの場合、 トレースが誘電体に充分に深く埋め込まれていれば 速度係数は 1 / √εr に近付くが、 トレースが誘電体の表面 (あるいは浅い位置) に設けられていれば 速度係数は空気中の値との中間的な値となる。


by Tom Sato, 2008-05-11