携帯ラジオ

移動無線またはモバイルとは、無線周波数（一般的にはUHFまたはVHF周波数を使用）に基づき、通信経路が両端で移動可能な無線通信システムおよびデバイスを指します。モバイル機器を構成するものについてはさまざまな見解があります。米国のライセンス目的では、モバイルには手持ち式（ポータブルと呼ばれることもあります）機器が含まれます。古い用語はラジオフォンです。^{[a] [1] [2] [3]}

販売員やラジオ修理店は、モバイルという言葉を、車両搭載型、つまり車両からの無線通信に使用される送信受信機 (トランシーバー) を意味すると理解します。モバイル ラジオは、通常、マイクとコントロール パネルが運転者の手の届く範囲にある状態で自動車に取り付けられます。米国では、このようなデバイスは通常、ホスト車両の 12 ボルト電気システムによって電力供給されます。

一部の携帯無線機は、航空機 (航空移動)、船舶 (海上移動)、オートバイ、または鉄道機関車に搭載されています。電源はプラットフォームによって異なります。たとえば、機関車に搭載された携帯無線機は、72 ボルトまたは 30 ボルトの DC 電源で動作します。117 V の AC 電源を備えた大型船では、船橋に ベース ステーションが搭載されている場合があります。

ITU第1.67条によれば、移動無線とは「移動中または不特定の地点での停止中に使用されることを意図した移動サービスの局」である。^[4]

無線電話と双方向無線の区別は、2 つの技術が融合するにつれてあいまいになってきています。^{[引用が必要]}システムをサポートするバックボーンまたはインフラストラクチャによって、どのカテゴリまたは分類法が適用されるかが決まります。この概念に類似しているのは、コンピューティングと電話の融合です。

無線電話は全二重（同時通話と受話）で回線交換型であり、主に公衆交換電話網に接続された電話と通信します。^{[引用が必要]}接続はユーザーのダイヤルに基づいて確立されます。^{[引用が必要]}終了ボタンを押すと接続が切断されます。これらは、 AMPSやGSMなどの電話ベースのインフラストラクチャ上で動作します。^{[引用が必要]}

双方向無線は、主にプッシュツートークを使用して単方向または半二重モードで通信することを目的としたディスパッチ[要出典]^{ツールであり、主に電話ではなく他の無線機と通信することを目的としています。これらのシステムは、Nextelの}iDEN、Specialized Mobile Radio（SMR）、MPT-1327、Enhanced Specialized Mobile Radio（ESMR）などのプッシュツートークベースのインフラストラクチャ、または従来の双方向システムで実行されます。一部の最新の双方向無線システムには、全二重電話機能がある場合があります。

移動無線機器の初期のユーザーには、運輸省や政府機関が含まれていました。これらのシステムでは、双方向の会話ではなく、一方向の放送が使用されていました。鉄道では、安全性を向上させるために、中周波範囲 ( MF ) 通信 (AM 放送帯域に類似) を使用しました。駅を通り過ぎながら機関車の運転席から身を乗り出して列車の命令を受ける代わりに、走行中の列車との音声通信が可能になりました。無線で車掌車と機関車の運転席が接続されました。初期の警察無線システムは、最初は AM 放送帯域 (1.7 MHz ) を超える MF 周波数を使用する一方向でした。初期のシステムの中には、30～50 MHz リンク (クロスバンドと呼ばれる) でディスパッチに応答するものもありました。

初期の携帯無線では、通信チャネルを通じて情報を伝達するために振幅変調 (AM) が使用されていました。やがて、電気ノイズ源の問題により、車両の点火や電力線ノイズに対処する能力において周波数変調 (FM)の方が優れていることが判明しました。ほとんどの初期の無線システムで使用されていた周波数範囲 25～50 MHz (VHF「低帯域」) は、電気ノイズの問題に特に影響を受けやすいものでした。これに加えて、より多くのチャネルが必要になったため、双方向無線通信は最終的に VHF「高帯域」 (150～174 MHz) と UHF (450～470 MHz) に拡張されました。その後、UHF 帯域は再び拡張されました。

初期の携帯無線技術における大きな課題の 1 つは、車両の 6 ボルトまたは 12 ボルト電源を、ラジオの真空管を動作させるのに必要な高電圧に変換することでした。初期の真空管式ラジオは、ダイナモーター (基本的には、真空管に必要な高電圧を供給するために発電機を回す 6 ボルトまたは 12 ボルトのモーター) を使用していました。初期の携帯無線の中には、スーツケースほどの大きさのものや、送信機と受信機が別々に収納されているものもありました。時が経つにつれ、電源技術は進化し、最初は電気機械式バイブレーター、次に固体電源を使用して真空管に高電圧を供給するようになりました。これらの回路は「インバータ」と呼ばれ、6 ボルトまたは 12 ボルトの直流(DC) を交流(AC) に変換し、これを変圧器に通して高電圧を作ります。次に、電源がこの高電圧を整流して、真空管 (イギリス英語ではバルブと呼ばれます) に必要な高電圧 DC を作ります。真空管ラジオに電力を供給するために必要な電源は、真空管式携帯ラジオに共通する特徴、つまり電源内の鉄心トランスによる重量の増加をもたらしました。これらの高電圧電源は効率が悪く、真空管のフィラメントが電流需要を増加させ、車両の電気システムに負担をかけました。真空管式携帯ラジオに必要な電流をサポートするために、発電機またはオルタネーターのアップグレードが必要になることがありました。

1950 年代から 1960 年代にかけての米国のトランジスタを使用しない真空管式携帯ラジオの例:

• モトローラ FMTRU-140D (ダイナモーター駆動)
• Motorola Twin-V は、6 ボルトまたは 12 ボルトの「ユニバーサル」電源にちなんで名付けられました。
• ゼネラル・エレクトリック・プログレス・ライン（「T-Power」電源のない初期モデル）
• Kaarエンジニアリングモデル501

米国のさまざまなメーカーの機器には、似たような特徴がありました。これは、連邦通信委員会 (FCC)の規制によって部分的に規定されていました。無許可の人物が無線送信機を使用することを禁止するという要件により、多くの無線機は、車両のイグニッションがオンになっていなければ送信できないように配線されていました。車両のキーを持たない人物は送信できませんでした。機器は、販売される前に FCC によって「型式承認」、つまり技術的に承認される必要がありました。型式承認を受けるには、無線機に、電源が投入され、無線機が送信可能であることを示すインジケータ ライト (通常は緑または黄色) が装備されている必要がありました。また、無線機には、送信機がオンになっていることを示すランプ (通常は赤) も装備する必要がありました。これらの特徴は、現代の無線機の設計にも引き継がれています。

初期の真空管式ラジオは、±15 kHz の変調偏差で 50 kHz のチャンネル間隔で動作していました。つまり、利用可能な無線周波数スペクトルに収容できる無線チャンネルの数は、各チャンネルの信号の帯域幅によって決まる特定の数に制限されていました。

1960年代には、より効率的な回路とより小型の固体電子機器が登場しました。金属酸化物半導体（MOS）大規模集積回路（LSI）は、無線技術に実用的で経済的なソリューションを提供し、1970年代初頭までには移動無線システムで使用されました。^[5]チャネル間隔は20～30kHzに狭まり、変調偏差は±5kHzに低下しました。これは、急速に増加する全国的な双方向無線ユーザーグループに対応するために、より多くの無線スペクトルを利用できるようにするために行われました。1970年代半ばまでには、真空管式送信機電力増幅器が高出力トランジスタに置き換えられました。1960年代から1980年代にかけて、特殊な要件を持つ大規模システムユーザーは、独自のシステム用に設計されたカスタムビルドの無線機を使用することがよくありました。複数のCTCSSトーンエンコーダと2つ以上のチャネルを備えたシステムは珍しかったです。移動無線機の製造業者は、カリフォルニア州林業局やカリフォルニア州ハイウェイパトロールなどの大規模な無線隊向けにカスタマイズされた機器を製造しました。

米国のハイブリッド部分ソリッドステート携帯無線機の例:

• モトローラモトラック
• モトローラMJ IMTS 車載電話 (1963)
• ゼネラルエレクトリックトランジスタプログレスライン
• ゼネラルエレクトリックMASTR プロフェッショナルおよびMASTR エグゼクティブ
• RCAスーパーカーフォン

特定の顧客向けのカスタム設計は過去のものとなった。現代の携帯無線機器は「機能豊富」である。携帯無線は100以上のチャンネルを持ち、マイクロプロセッサ制御され、ユニットIDなどのオプションが組み込まれている。携帯無線の機能とチャンネルをプログラムするには、通常、コンピュータとソフトウェアが必要である。オプションのメニューは数階層に渡って深く、複雑な選択肢を提供している。一部の携帯無線には、チャンネル番号（F1、F2）を「プロビデンス基地」、「ボストン基地」など、ユーザーにとってより意味のあるフレーズに変換する英数字ディスプレイが搭載されている。無線は現在、カスタム設計の必要性を排除するために無数の機能を備えて設計されている。たとえば、 2022年9月に発表されたHyteraのHM68X携帯無線は、GPS位置、緊急アラーム、ノイズキャンセルなど、さまざまな機能を備えている。^[6]

米国のマイクロプロセッサ制御携帯無線機の例:

• モトローラアストロ デジタル スペクトラ W9
• ケンウッドTK-690
• ポジションPTTモバイルラジオm94g

モバイル無線機器の使用が事実上爆発的に増加したため、チャネル間隔を再び 12.5～15 kHz に狭め、変調偏差を ±2.5 キロヘルツに下げる必要がありました。より小型で経済的な車両に搭載するために、今日の無線は真空管式の先祖よりも大幅に小型化される傾向にあります。
従来のアナログ無線通信は、より明瞭な伝送を提供し、暗号化などのセキュリティ機能を有効にし、ネットワーク内で低帯域データ伝送を可能にして、たとえば単純なテキストまたは画像メッセージングに対応する、デジタル無線音声通信機能に取って代わられました。(例: Project 25 (APCO-25)、Terrestrial Trunked Radio ( TETRA )、DMR。)

商用および業務用のモバイル無線は、多くの場合、機器の供給業者または販売店から購入され、そのスタッフがユーザーの車両に機器を設置します。大規模な車両群のユーザーは、機器メーカーから直接無線を購入し、設置とメンテナンスのために独自の技術スタッフを雇うこともあります。

現代の携帯ラジオは、1 つのボックスに収められた無線トランシーバーと、プッシュ ツー トーク ボタン付きのマイクで構成されています。各装置には、同軸ケーブルでトランシーバーに接続された車載アンテナも備わっています。一部のモデルには、運転中に発生する周囲の道路騒音を克服するために、ドライバーに面して配置および方向付けできる外部の独立したスピーカーが搭載されている場合があります。設置者は、車両のサンルーフ、電子エンジン管理システム、車両安定性コンピューター、またはエアバッグに干渉しない方法でこの装置を配置する必要があります。

オートバイに取り付けられた携帯無線機は、激しい振動や天候の影響を受けます。オートバイ用に設計されたプロ仕様の機器は、耐候性と耐振動性を備えています。オートバイのモード振動または共振振動によって無線機が受ける振動を軽減するために、ショックマウント システムが使用されます。

一部の携帯無線では、ノイズキャンセリング マイクまたはヘッドセットが使用されています。時速 100 マイルを超えると、周囲の道路や風の騒音により無線通信が聞き取りにくくなることがあります。たとえば、カリフォルニア ハイウェイ パトロールの携帯無線には、ディスパッチャーが聞く道路やサイレンの騒音を軽減するノイズキャンセリング マイクが搭載されています。ほとんどの消防車や重機の無線では、ノイズキャンセリング ヘッドセットが使用されています。これらは乗員の聴力を保護し、送信される音声の背景ノイズを軽減します。ノイズキャンセリング マイクでは、オペレーターはマイクの正面に向かって直接話す必要があります。マイクの背面にある穴の配列が周囲のノイズを拾います。これが位相をずらしてマイクの背面に適用され、マイクの前後両方に存在するサウンドを効果的に軽減またはキャンセルします。理想的には、マイクの前面にある音声のみが放送されます。

多くの無線機には、送信時間を制限する送信機タイムアウト タイマーが装備されています。プッシュ ツー トークシステムの悩みの種は、マイクが動かなくなることです。つまり、無線機が送信にロックされ、双方向無線システムでの通信が中断されます。この問題の 1 つの例は、マイクとコイル コードがグローブ ボックス内に隠された、隠し双方向無線機を備えた車で発生しました。オペレーターがマイクをグローブ ボックスに放り込んで閉じたため、プッシュ ツー トーク ボタンが押され、送信機がロックされました。タクシー システムでは、ディスパッチャーが別のドライバーに通話を割り当てた場合、ドライバーが腹を立て、送信ボタンをわざと押し続けることがあります (所有者は FCC から罰金を科せられる可能性があります)。タイムアウト タイマーを備えた無線機は、通常 30 ～ 60 秒間、事前に設定された時間送信し、その後、送信機が自動的にオフになり、ラジオのスピーカーから大きな音が鳴ります。一部の無線機の音量レベルは大きく、調整できません。プッシュ・ツー・トークボタンを放すとすぐに音が止まり、タイマーがリセットされます。

携帯無線機器は、米国電子工業会/電気通信工業会(EIA/TIA) が策定した仕様に基づいて製造されています。これらの仕様は、携帯無線機器が期待どおりに動作することをユーザーに保証し、通信を低下させる可能性のある低品質の機器の販売や流通を防ぐために策定されています。

携帯無線機には、アンテナが必要です。最も一般的なアンテナは、車両から垂直に突き出ているステンレス鋼のワイヤまたはロッド ホイップです。アンテナの長さは物理的に定義されます。長さは周波数に関連し、エンド ユーザーが任意に長くしたり短くしたりすることはできません (可能性は低いです)。25 ～ 50 MHz の範囲の標準的な「1/4 波長」アンテナは、9 フィートを超える長さになることがあります。900 MHz のアンテナは、1/4 波長で 3 インチの長さになることがあります。路線バスの屋根には、白いプラスチックのブレードまたはフィンのような頑丈なアンテナが付いている場合があります。ラジオが隠されている車両の中には、元の AM/FM アンテナやバックミラーのように見えるように設計されたアンテナが付いているものや、窓の内側に取​​り付けられているもの、または車両の床面や下部に隠されているものがあります。航空機のアンテナはブレードまたはフィンのように見え、サイズと形状は使用する周波数によって決まります。マイクロ波アンテナは、航空機の外装の平らなパネルのように見える場合があります。一時的な設置には、車両部品にクリップで留めるアンテナや、強力な磁石でスチール製の車体部品に取り付けるアンテナが使用される場合があります。

最初は比較的安価なモバイル無線システムのコンポーネントですが、頻繁に損傷するアンテナは、モバイル無線フリートの保守契約に含まれていないことが多いため、交換に費用がかかる場合があります。24 時間使用される一部の車両では、サスペンションが固く、車高が高く、ディーゼルエンジンのアイドリング時の振動が激しいため、アンテナがすぐに損傷することがあります。アンテナの位置とタイプは、システムのパフォーマンスに大きく影響することがあります。大規模なフリートでは、通常、特定のアンテナの位置やタイプを決定する前に、数台の車両をテストします。

米国労働安全衛生局の非電離無線エネルギーに関するガイドラインでは、一般的に、無線アンテナは車両の乗員から 2 フィート離す必要があるとされています。この経験則は、無線が送信されているときに乗員が危険なレベルの無線周波数エネルギーにさらされるのを防ぐことを目的としています。

レッカー車や救急車などの派遣に依存するサービスでは、各車両に複数の無線機が搭載されている場合があります。たとえば、レッカー車には、レッカー会社との通信用に 1 台の無線機が搭載され、緊急道路サービス通信用に 2 台目の無線機が搭載されている場合があります。救急車にも、政府の緊急医療サービス派遣用に 1 台の無線機、会社の派遣用に 1 台の無線機が搭載されている同様の構成になっている場合があります。

米国の救急車には、デュアルコントロールとデュアルマイクを備えた無線機が搭載されていることが多く、後部の患者ケアエリアや車内のキャビンから無線機を使用することができます。^[7]

牽引車と救急車はどちらも、モバイル データ端末をサポートするために送受信する追加の無線機を備えている場合があります。データ端末無線機を使用すると、別の無線機でデータ通信を行うことができます。ファクシミリ機に別の電話回線があるのと同じように、これは、データと音声の通信を別の無線機で同時に行うことができることを意味します。初期のフェデラル エクスプレス (FedEx)無線システムでは、データと音声に 1 つの無線機が使用されていました。無線機には通話要求ボタンがあり、これを確認すると、ディスパッチ センターへの音声通信が可能になりました。

各無線は単一の周波数帯域で動作します。牽引車会社が自動車クラブと同じ周波数帯域で周波数を使用している場合、スキャン機能を備えた単一の無線を両方のシステムに使用できます。移動無線は通常単一の周波数帯域で動作するため、複数の周波数帯域のシステムで通信が行われる場合は複数の無線が必要になる場合があります。^{[8] [7]}

コスト削減を目的として、一部のシステムでは携帯無線機の代わりに車両充電器を使用しています。各無線ユーザーにはトランシーバーが支給されます。各車両には充電器システムコンソールが装備されています。ユーザーが車内にいる間に、トランシーバーを車両充電器またはコンバーターに挿入します。充電器またはコンバーターは、(1) トランシーバーを車両の双方向無線アンテナに接続し、(2) 増幅スピーカーを接続し、(3) 携帯マイクを接続し、(4) トランシーバーのバッテリーを充電します。^{[b]これらのシステムの弱点は、一部の設置で信頼性が低いことが証明されているコネクタ技術です。受信機のパフォーマンスは、無線信号が混雑している都市部では問題になります。これらの設置は}、ジャークアンドランシステムと呼ばれることもあります。

• 陸上移動無線

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