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渡部 泰明 教授

渡部 泰明  教授

都市教養学部 理工学系 電気電子工学コース
渡部 泰明  教授

キーワード:
周波数, 振動, 携帯電話(ケータイ)

振動・周波数とは何でしょう?

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「周波数」とは

物質には、フリケンシ(frequency)といって、音に起因した現象など小さく震えるものが多数存在します。例えば、比較的大きな「車の振動」や比較的小さい「携帯電話のバイブレーション」などです。このフリケンシを「周波数」または「振動数」と呼びます。特に電気電子工学や音響工学などでは周波数、そして振動数は物理現象に用いられます。
まず、周波数(f)は、f=1/T(Hz:ヘルツ)という式で与えられます。Tは周期(s:秒)です。身近な例では、ラジオのNHK FM放送の周波数はFM82.5MHzですが、M(メガ)=1000000なので、f=1/Tの式に代入すると、T(周期)は、0.000000012秒と、極めて短い時間で電波(あるいは電磁波)が「振動」しているということがわかります。

求められる振動・周波数の安定性

電気電子機器において、振動・周波数には高い「安定性」が求められます。振動の安定性とは、(1)10年経っても振動が変わらない(長期安定性)と(2)振動の揺らぎが少ない(短期安定性)の両者を指します。
(2)の振動の揺らぎを最小限にするには、近くに存在する「弱い振動」に共鳴して振動がジャンプするような「乱れ」を抑える技術が求められます。こうした振動に関するテクニックは、技術立国日本にとって、欠かせないものとなっています。

「圧電デバイス発振器」で広がる社会

携帯機器(携帯電話)などを利用するためには、その元になる「ある機器」に対して振動を同期させる必要があります。同期とはデジタル信号の「上げ下げ」を同一時刻で行うことです。その制御を行う素子が「圧電デバイス」で、電子回路と一緒の場合には「発振器」と呼んでいます。
圧電デバイスに、微小の電圧をかけて振動を生じさせます。圧電デバイス=振動と覚えて構いません。(2)の「振動ジャンプ」を減らすことが、周波数の安定性の高い究極の圧電デバイスとなるわけです。高性能の圧電デバイスの開発は、社会のさまざまな分野の可能性を広げていくのです。

高校生・受験生の皆さんへのメッセージ

私の研究は、電気電子工学の中でも「圧電デバイス」を扱っています。研究室では圧電デバイス発振器としてOCXO(オーブン併用発振器)の設計を主に行っており、世界トップレベルの成果を出しています。最近のこの分野の技術革新はどんどん進んでおり、電気電子についてだけでなく、物理的合成や化学的合成の知識なども必要になっています。これからは、こうした流れが加速していくと思うので、あなたも自分の好きなものだけを勉強するのではなく、さまざまなものに興味を持って、幅広い知識を得るようにしていってほしいと思います。


夢ナビ編集部監修

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