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波長/周波数計算ツール

自由空間または媒質で周波数、波長、波数を変換します。アンテナと伝送線路の設計に必要な半波長と1/4波長を計算します。

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公式

\lambda = \frac{c}{f\sqrt{\varepsilon_r}}

参考: Balanis, "Antenna Theory" 3rd ed.

λWavelength in medium (m)
cSpeed of light (299.792458 mm/ns) (m/s)
fFrequency (Hz)
εᵣRelative permittivity of medium

仕組み

無線周波数(RF)工学では、波長と周波数は基本的に電磁放射の波伝播特性によってリンクされます。λ = c/ (f·sqrt (δr)) の関係は、誘電特性が異なる自由空間と透過媒体の両方を考慮に入れるためです。光速定数 (c) は基本的な信号伝播速度を表し、相対誘電率の平方根 (δr) はさまざまな物質を通過する波の速度を変更します。この式により、エンジニアは材料の電気特性を考慮して、さまざまな透過環境における波長を正確に計算できます。空気、同軸ケーブル、マイクロストリップラインなどのさまざまな媒体には、信号の挙動に影響する固有のδ値があるため、この計算はアンテナ設計、インピーダンスマッチング、およびシグナルインテグリティ解析にとって非常に重要です。

計算例

マイクロストリップ PCB 上で 5.8 GHz で動作し、相対誘電率 (δr) が 4.2 のマイクロ波信号を考えてみます。まず、周波数を変換します。5.8 GHz = 5.8 × 10^9 Hz です。λ = c/ (f·sqrt (δr)) を使用して、λ = 299,792,458/(5.8 × 10^9 · sqrt (4.2)) = 0.0412 メートルまたは 41.2 mm と計算します。この媒質の速度係数は 1/sqrt (4.2) ≈0.489 となり、自由空間伝搬と比較して信号波長に大きな影響を与えます。

実践的なヒント

  • 製造元のデータシートから、使用する伝送媒体の特定のδを必ず確認してください。
  • 重要な RF 設計パラメータには高精度の計算器を使用
  • 誘電特性の温度依存性と周波数依存性を考慮してください

よくある間違い

  • 非空気媒質の波長計算時の速度係数の無視
  • 異なる伝送媒体間で一定の波速度を想定
  • メーカー指定の材料特性の代わりに一般的な誘電率値を使用する

よくある質問

波長は周波数に反比例します。周波数が高くなると、それに比例して波長が短くなります。
相対誘電率の平方根は、自由空間と比較して、さまざまな誘電体媒体における波の伝播速度の低下を表します。
この式はさまざまな媒体で有効ですが、透過媒体の比誘電率 (δr) を知っておく必要があります。
波長は、アンテナ設計、インピーダンスマッチング、シグナルインテグリティ、および電磁波の挙動の理解にとって重要です。
299,792,458 m/sという値は、真空中の光の速度として定義されており、ほとんどの工学計算で優れた精度が得られます。

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