テレビアンテナと電波受信の仕組み

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アンテナ

家にいるとつい起動してしまいたくなる「テレビ」。皆さんも目にしなかったことはないでしょう。面白いバラエティ番組、緊張感あふれるドラマやアニメ、そして出かける日や日本や世界の情報を把握するために必要なニュース番組など。これらを視聴するために、テレビというのは現代の人たちにとって欠かせない電気製品ですが、テレビは「目の前にあって、ただつける」だけで番組を見れるわけではありませんね。テレビが映像で表れるのも、音声が聞こえるのも、自宅の家やマンションの屋根の上あたりにお設置されているテレビアンテナが、各局の放送電波を受信しているためなのです。このテレビアンテナのおかげでテレビを通して皆さんお気に入りの番組を視聴できます。 では、私たちがいつも、ときに熱心に、ときに何気なく見ているこの「番組」は、いったいアンテナの力のどのような仕組みでテレビのスクリーンに映し出され、映像内の音声や音楽などを発しているのでしょうか。 本項目では、テレビアンテナがどのような仕組みで電波を受信し、どのような流れでテレビに映像と音声を出力しているしているのか。各アンテナの違い、テレビに関するその他の解説をしていきたいと思います。

電波の強さについて

数ある地デジ対応のテレビアンテナから最適なものを選択するには、放送局、テレビ会社から自身の住んでる地域までどれだけの電波が届いているかという数値が参考となります。この一般に届いてる電波の強さのことを電界強度といい、dB(デシベル)という単位で表記されます。 電界強度は60dB以上で受信できる地域を中電界地域、80dB以上で受信できる強電界地域と呼んでおり、電波強度は60dBを下回る地域は弱の電界地域となり一般の受信ができないと考えられています。 あくまでも下の図は目安になりますので、自身の住まいの正確な電界強度は分かりませんが、サイトを活用することで受信地域の目安を調べることもできます。 放送エリアの目安を調べられる

アンテナのイメージ

テレビアンテナ 電波受信の仕組み

放送局のカメラで撮影された映像は「プリズム」を通して色が赤(R)緑(G)青(B)に分解され、CCD(光の明暗に比例した電流を発生する素子)によって画像の色や明るさの情報を画面左上から右下へなぞるように一列の電気信号に置き換えられます。その際に画像の位置を表す信号である同期信号が画面に順次に割り当てられていき、映像の電気信号が作成されます。 しかし、電波の波は非常に弱いためこのままでは家庭のテレビアンテナには届けられません。 変調(波形を変える)という処理をおこない搬送波に乗せて発信されます。その後、東京タワーやスカイツリーなどに設置された送信アンテナから電波として各地に発射するのです。 下の図のように、電波は波となっていますが、アンテナのまわりにはパソコンや携帯電話などの様々な電波が飛んでいます。その中でもテレビ放送という特定の周波数に共振し、大きな電流を誘起することでテレビアンテナは映像や音声を受信しています。

アンテナのイメージ

配線などの仕組み(受信した電波を信号化してTVの映像で映るまで)

アンテナのイメージ

アンテナが受信した電波は、屋外型ブースターによって最適な状態になるまで増幅されます。「1」で説明した強電界地域の場合、このブースターを使用することはありません。しかし、複数の部屋にアンテナ線を分配する場合アンテナのすぐ近くで高い数値で増幅したほうが画質の劣化が少なくなります。 屋内に引き込んだアンテナ線は“分配器”でテレビアンテナが必要な部屋の数だけアンテナ線を分けます(図のようにパラボラアンテナのような別のアンテナも使用している場合、“混合器”を使って周波数の伝送路を一つにまとめる方法もある)。そしてTV端子からそれぞれの機器につながります。それぞれの「地上デジタル」と「BS・CS放送」のアンテナ入力を分波器を使って一本のケーブルで配線されてきた二つの入力を各電波に再度分け、それぞれのテレビに接続しています。

地デジ(2Kテレビ)と4Kテレビの違い

4Kテレビの「4K」とは、画素数のことを指しています。分かりやすく例えると通常のハイビジョンテレビの4倍の画質であり、画像が非常にきれいです。 画素とは映像を構成する色の点であり、この画素数が多いと一つ一つの点が小さくなるので複雑な色合いの画像も滑らかに映し出すことができます。 逆に画素数少ない場合、点が大きくなるため複雑な色を表現できず単調な画質となります。 フルハイビジョンテレビは4Kテレビと比較して2Kテレビとも呼ばれており、大型のテレビほど画素も大きくなるので、4Kと2Kの画質の違いがより理解できます。 画質の良い4Kテレビではありますが、デメリットももちろんあります。 分かりやすいもので第一に挙げられるのは、2Kと比較して「高価格」であること。さらに、ブルーレイやテレビ番組に4K対応のコンテンツがいまだ少なく、4Kテレビの性能を発揮できる機会が現在は少ないという点も告げられます。また、今後4K対応のテレビ放送が増えたとしても、専用のチューナーを購入しなければ4K対応のテレビ放送を見ることができません。

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パラボラアンテナと八木式アンテナの違い

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パラボラアンテナ

パラボラとは「放物線」という意味で、アンテナの内部が放物線のように半円になっていることからこの名前が付きました。 一般的には衛星放送を受信するアンテナのことを示しておりBS放送やCS放送を見るときに使用されます。パラボラアンテナの特徴を思い浮かべるときにお皿の形状を想像する方が多いでしょうが、そのお皿の手前、中心部に小さなお玉のような部品があり、この部品が受信機になります。放物線が描く波長の焦点は光が集まる点としての性質を持っており、これを活かしてアンテナに届いた電波が受信機に集まるようになっています。 パラボラアンテナは指向性が鋭いため、電波の発生している方向へある程度正確にアンテナを向ける必要があります。アンテナの方向調整は非常に難しく、適切な方向に設置しなければ衛星放送は受信できません。 他の特徴としては、その皿の形状 効率的に側面や後方のへの電波の漏れが少ないことと、効率よく電波の電力を扱えることが告げられます。 最近では光回線の普及によりパラボラアンテナの数が減少しつつありますが、宇宙通信や被災時の臨時衛星回線などで活躍しています。(光ケーブルが遠距離の通信が得意でないため) 皿状の反射器の大きさもさまざまで、家庭用の衛星放送のサイズから数十メートルのものや、電波望遠鏡を活用するものになると100メートル以上のものも存在します。

八木式アンテナ

一方八木式アンテナは、私たちが生活しているうえで、屋根の上などで一番目にするアンテナだと思われます。現在終了したアナログ放送でも使用され、地デジ放送になった今でも各家庭で使用されています。1926年に発明されたテレビを見るときに使われた歴史長いアンテナで、長さが異なる三つの棒が一つのアンテナとなっている形です。「2」の図でもすでに記述しているように短い棒から「導波器」「放射器」「反射器」になっています。 パラボラアンテナと同じく指向性が高いため、電波を送っている放送局に合わせなければ電波の受信はできません。各局に割り当てられた電波の周波数を合わせることで放送を見ることができます。また、八木式アンテナの場合、素子が多いほど得る利益が高くなります。 単純な構造でありながら高性能であることは、日本では当初評価されていませんでしたが、アメリカでは高く評価され、戦時中アメリカの軍のレーダーの性能を向上させたともいわれており、現在では世界中で八木式アンテナが使用されています。

その他

ケーブルテレビ

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通常のテレビは各建物に設置されたアンテナで各局の放送電波を受信します。言い換えれば無線放送です。ケーブルテレビの場合は有線放送。つまりケーブルを用いて、そのケーブルの中を情報が伝わって家庭のテレビ番組やニュースを見ることができるという仕組みとなっております。 アンテナを必要とせず、山間部などの電波が届きにくい場所でもテレビを見ることができ、台風や強い風が起きても情報を受信できるうえ、上記のように有線による接続のため回線が安定するメリットを持ちます。 ただし、地上波と異なり特殊な専門のチャンネルが多く、視聴するのに契約が必要になり、契約する放送サービスによって別途の工事、視聴台数ごとに契約、月々の使用料金を支払わなければいけません。また、おもにインターネットの固定回線はケーブルテレビと同じ原理で有線でつながれているので通信品質はあまりよくありません。これはもともと放送用データを受信するためにもちいているケーブルに手を加えたうえで強引にインターネットの利用を可能にしているためで、光TVと比較するとどうしても通信品質が落ちてしまいます。

光TV(インターネットテレビ)

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光TVはインターネット用の光回線を利用した放送受信サービスです。基本的にはケーブルテレビと似ていますが、光TVならではのメリットも存在します。 ケーブルテレビ同様アンテナを設置する必要がなく、光回線とご家庭のテレビを専用の光TV対応チューナーで接続、または光回線とPCを接続することによりさまざまな映像コンテンツを視聴できます。 ケーブルテレビと異なりネット回線が主になっているため、通信速度が非常に早いので、スムーズに映像を視聴できます。 ただし、光TVを利用するための光回線は自身の住んでいる環境やその地域に依存しやすく、光回線が適用されるエリアや環境によって電波の速度や受信速度が大きく変化するため、まれに正常に映像が表示されない可能性があります。

テレビを快適に視聴するために

私たちがテレビを視聴するうえで“アンテナ”というのは非常に重要な存在です。そして、今自分が住んでいる家によっても、電界強度の強さによっても、アンテナやテレビ屋内の各設定を変えていかなければいけません。 また本項ではおもに二つのアンテナを紹介しましたが、電波を受信する仕組みや用途は異なっていても“指向性”が非常に高いといった部分は全く同じです。 アンテナは風に非常に弱い代物です。もし強い風などでアンテナが倒れたり、方向が変わってしまった場合、素人の力で方向を修正するのは難しいので、専門の業者を呼んで方向調整をしてもらいましょう。 また、晴れていい天気にかかわらずテレビをつけた際に画像や音声の不調、または映らないなどが起こった場合はアンテナの各部品が故障したなどの不具合がでた恐れがあるので、その場合も専門の業者をお呼びください。