波長とは?

アンテナのサイズを決める最も重要な要素は波長です。波長とは、電波の1つの波の長さ（山から次の山までの距離）のことです。

わかりやすく例えると、海の波を思い浮かべてください。波と波の間隔が広い（波長が長い）のが低い周波数、波と波の間隔が狭い（波長が短い）のが高い周波数の電波です。

波長とは波の山から次の山までの距離

わかりやすい例え：ブランコ

この関係はちょうど公園のブランコのようなものです。

長いブランコ = ゆっくり揺れる
（低周波・長い波長）

短いブランコ = 速く揺れる
（高周波・短い波長）

アンテナの基本的な長さは「半波長（λ/2）」に設定されることが多いです。

これは、電波の波長の半分の長さのことで、この長さに設定すると効率良く電波を送受信できます。

携帯電話で使用される「プラチナバンド」と呼ばれる800MHz帯では、半波長は約18.4cmと長めになります。一方、2GHz帯では約7.5cmと、半波長がかなりコンパクトになります。

IoT機器などの小型デバイスでは、この周波数とアンテナサイズの関係が設計上の重要なポイントになります。

800MHz → 2.4GHz（3倍）:

アンテナサイズは約1/3に

2.4GHz → 28GHz（約12倍）:

アンテナサイズは約1/12に

この周波数とサイズの関係は、実際の機器設計に大きく影響します：

テレビアンテナ

UHF: 470-710MHz

大型

スマートフォン

700MHz-6GHz

小・中型

5Gミリ波

28GHz

超小型

利用する通信規格（LTE、LPWA、Wi-Fi、Bluetooth、5Gなど）の周波数を確認し、そのサイズから必要なスペースを検討します。

金属面近くに設置する場合は「対金属用アンテナ」、防水性が必要なら「樹脂封止型」など、環境に適したタイプを選びます。

チップアンテナは小型だが高コスト、PCBアンテナは安価だが広いスペースが必要など、製品のコスト目標と設計制約を考慮します。

通信距離や安定性が重要な場合は、放射効率の高いアンテナを選択します。特に低消費電力が求められるLPWA機器では重要な検討ポイントです。

アンテナの小型化には常にトレードオフが伴います：

注意： 小型化によって性能が低下しないよう、適切な設計と測定評価が重要です。特に複数バンド対応や、金属近接時の特性変化には注意が必要です。

アンテナは金属でできた単純な構造体

アンテナは基本的に 電気を通す金属でできた導体 です。この導体に電流が流れることで電磁波が発生し、逆に電磁波を受けると電流が誘導されます。このシンプルな原理が無線通信の基本となっています。

アンテナサイズは周波数に依存する

アンテナの基本サイズは 使用する周波数の波長に依存 します。一般に半波長（λ/2）が基準となり、周波数が高いほどアンテナは小さく、低いほど大きくなります。これがテレビアンテナが大きく、スマホのアンテナが小さい理由です。

革新的な技術で小型化を実現

現代のIoT機器では、 様々な工夫で理論上のサイズよりも小型化 が実現されています。ミアンダライン構造、グラウンド活用、高誘電率材料の使用などの技術により、性能を維持しながらコンパクト化が進んでいます。