業務用陸上移動無線（Land Mobile Radio，LMR）は、民生用ラジオではありません。ボタンひとつで送信でき、シフト全体で受信し続け、通話と通話の合間には最小消費で待機し、しかも雨、粉塵、車載、爆発危険環境の下で使われることが多い機器です。電池を正しく選ぶには、まず電流がどこへ流れるかを理解する必要があります。本記事は、業務用無線に関する新シリーズの第1回です。マイクからアンテナコネクタまでの信号経路、待機・受信・送信の3つの電気的状態、業界で採用される 5-5-90 動作サイクル、P25・TETRA・DMR の3大デジタル規格、堅牢性と本質安全の要件を説明します。最後に、ニッカド（NiCd）とリチウムイオン（Li-ion）に対する密閉式ニッケル水素（NiMH）電池パックの役割を正直に線引きします。電流値は、名前を挙げた具体的な機器の技術資料に基づきます。外挿した駆動時間はすべて参考（イラスト）として示し、ある無線機の値を別の機器へそのまま当てはめることはできません。
ポイント1。携帯型 LMR 無線機には、消費電力が大きく異なる3つの電気的状態があります。待機は通話間の休止状態で、機器は送信や信号を待ちながらチャネルを監視するだけです。受信では受信機、スピーカー、画面が働きます。送信では、プレストーク（push-to-talk，PTT）ボタンを押したとき、最終段パワーアンプへ大電流パルスが供給されます。以下の数値は、メーカー資料にある具体的な機種に対応するもので、万能の値ではありません。
ポイント2。5-5-90 動作サイクルは、駆動時間に関する業界の基準です。送信5%、受信5%、待機90%を意味します。Hytera（ハイテラ）、Icom（アイコム）、Motorola（モトローラ）、Kenwood（ケンウッド）は、電池の説明でこのプロファイルを使用しており、学術文献にも見られます。2社のメーカー値を比較する前に、同じ動作サイクルと同じ温度を確認する必要があり、そうでなければ比較は意味を持ちません。
ポイント3。業務用無線を支配する3大デジタル規格は、北米公共安全の P25（TIA-102）、インフラを中心としトランキングに向く TETRA（ETSI EN/TS 300 392，主に欧州）、そして既存の狭帯域設備を流用できコストの低い DMR（ETSI TS 102 361）です。古いアナログ方式も、単純な通常ネットワークに残っています。
ポイント4。堅牢性と本質安全は、別のレベルの要件です。IEC 60529 の保護等級は IP67（防塵かつ一時的浸水）と IP68（長時間の浸水，例えば Hytera PT890Ex は2mで4時間）に達します。MIL-STD-810 は温度、落下、振動、その他の環境衝撃をカバーします。爆発危険区域では、ATEX と IECEx（IEC 60079）、さらに Ex ib のような保護方式が加わります。
ポイント5。電池レベルには独自の規格があります。密閉式ニッケル水素セルは、性能について IEC 61951-2、安全について IEC 62133-1（ニッケル系部分）で検証されます。電池パックは UN 3496（強アルカリ電解質を含む電池）として輸送され、IATA A199 特別規定はニッケル水素がリチウム貨物の制限を受けないことを確認します。Weijiang（偉江）は密閉式ニッケル水素セルとニッケル水素電池パックを製造し、ニッカドやリチウムイオンのセルは生産せず、無線機メーカーのすべての純正電池を置き換えるとも主張しません。
オペレーターが話すと、マイクは音を微弱な電気信号に変換します。音声回路がそれを増幅・フィルタし、変調器が搬送波に載せ、最終段パワーアンプ（PA）が送信電力まで高め、整合ネットワークを経てアンテナへ届けます。送信時に大電流を吸い込むのは、この最終段アンプです。経路の残りの部分は、比較的少ないエネルギーしか使いません。受信では経路が逆になります。アンテナが高周波信号を受け、入力フィルタと低雑音前置増幅器が処理し、復調器が音声を復元し、オーディオアンプがスピーカーを駆動します。
待機時には、どちらの経路も完全には動作していません。受信機は省電力の監視モードを保ち、着信送信やシステム信号が機器を起こせるようにし、送信機、画面、バックライト、処理の大部分はオフか間欠起動です。そのため待機の消費は低いもののゼロではなく、しかも時間の90%を占めるため、ここでの小さな違いが全体の駆動時間に影響します。
さらに消費は、メーカーが自由に設定できる状態ではありません。送信電力（1 W、2.5 W、5 W、6 W）、音量、画面のバックライト、デジタルかアナログか、機器が単純な直接モード（Direct Mode，DMO）で動くかトランキングネットワーク経由（Trunked Mode，TMO）かに依存します。そのため以下の値は、常に機器とその動作条件に結びついています。
| 状態 | 消費（具体的機器） | この状態で働く部分 |
|---|---|---|
| 待機 | 300 mA（Icom IP-M60）；100 mA（Standard Horizon HX210E，7.4 V）；65 mA以下（Retevis RA85） | 受信機が監視モード、システム信号；送信機と画面は大部分オフ |
| 受信 | 最大音量で520 mA（Icom IP-M60）；330 mA（HX210E）；450 mA以下（RA85） | 受信機、復調器、オーディオアンプとスピーカー、画面とバックライト |
| 送信，高出力 | 5 Wで1.6 A（Icom IP-M60）；6 Wで1.6 A（HX210E）；典型的な Kenwood 7.4 V 機で約2.0 A | 最終段アンプが高周波電力を出力；アンテナ整合と変調器が動作 |
| 送信，中出力 | 2.5 Wで1.0 A（HX210E） | 最終段アンプの電流低下；同じ経路、出力電力は小さい |
| 送信，低出力 | 1 Wで0.7 A（HX210E） | 最終段アンプが省電力モード；短距離や屋内に適する |
| 待機，一般的傾向 | 機器により数十から数百 mA 程度 | 監視と信号のみ；最も低い継続状態だが長期的に影響 |
| 送信，一般的傾向 | 1〜2 A の短パルス、ただし時間の約5%のみ | 最も高い瞬時消費、短時間；電池パックのインピーダンスが電圧降下を制限する必要がある |
5-5-90 動作サイクルは、合意された組み合わせであり物理法則ではありません。典型的ユーザーが基準1時間のうち、5%の時間（3分）を送信、5%を受信、残り90%（54分）を待機で過ごすと想定します。このプロファイルは公共安全と業務用ネットワークの実務から生まれ、大手メーカーは電池の数値を比較可能にする共通言語として使っています。Hytera は、仕様を比較する前に同じ動作サイクルと同じ温度を確認するよう明確に強調しています。
トランキング動作は状況を変えます。TETRA などリソース共有ネットワークでは、機器は登録・登録解除、セル選択、トラフィックスロット割当てなどの信号をインフラと絶えず交換します。この追加負荷は、インフラのない直接モードには存在しません。そのため TMO の駆動時間は DMO より短くなることが多いものの、方向がすべての機器で保証されるわけではありません。単独の例として Hytera は、PT890Ex について 5-5-90 で TMO 22時間、DMO 20時間と示しています。一般化せずメーカー値を読むべきことを示しています。
3規格はいずれも音声をデジタル化し狭帯域チャネルを使いますが、ネットワーク構造、チャネル分割、利用状況が異なります。P25 は米国電気通信産業協会（TIA-102）の規格で、北米公共安全向けです。フェーズIは12.5 kHz チャネルで FDMA、フェーズIIは搬送波あたり2つのタイムスロット（TDMA）を使いスペクトル効率を高めます。TETRA は ETSI（EN/TS 300 392）によるもので、25 kHz チャネルに4スロットを置き、pi/4-DQPSK で変調し、当初からインフラとトランキングを中心に設計されています。強力ですが複雑で高価でもあります。DMR（ETSI TS 102 361）は12.5 kHz チャネルを2スロットに分割（6.25 kHz 相当）し、3つの階層（Tier I ライセンス不要、Tier II 業務・公共安全、Tier III トランキング）があり、既存の狭帯域設備を流用できるため移行が経済的です。
| 規格 | チャネルとネットワークモデル | 典型的利用状況 |
|---|---|---|
| P25（TIA-102） | フェーズI FDMA 12.5 kHz；フェーズII 2スロット TDMA；通常とトランキング | 北米の公共安全、業務無線、組織間の相互運用 |
| TETRA（ETSI EN/TS 300 392） | 25 kHz 内4スロット TDMA、pi/4-DQPSK；インフラ中心のトランキングネットワーク | 欧州や多くの地域のサービス・組織、高可用の音声とデータ |
| DMR（ETSI TS 102 361） | 12.5 kHz 内2スロット TDMA（6.25 kHz 相当）；Tier I/II/III | 業務・産業無線、既存狭帯域設備上での経済的移行 |
| アナログ（旧来） | 単純な狭帯域チャネル、スロットなし；主に通常方式 | 単純な既存ネットワークと後方互換；徐々にデジタルへ置換 |
消防、救助、産業向け無線機は、オフィス機器が決して見ない状況に耐える必要があります。IEC 60529 保護等級は粉塵と水の侵入を記述します。IP67 は防塵と一時的浸水の保護、IP68 は定められた条件での長時間浸水，例えば Hytera PT890Ex は深さ2mで4時間です。MIL-STD-810 は温度サイクル、湿度、落下、振動、粉塵、雨を含む軍用試験方法の集まりです。採用される方法とその厳しさはメーカーにより異なり、仕様で確認すべきです。
石油・ガス、化学、鉱業などの爆発危険区域では、堅牢なケースだけでは不十分です。機器自体が、発火し得る火花や表面温度を生じてはなりません。ATEX（欧州）と IECEx（国際，IEC 60079）は本質安全を規制し、例えば Ex ib 保護方式、IIA・IIB・IIC のガスグループ、M2/Mb の鉱山クラスがあります。ブラジルでは INMETRO が加わります。Motorola MOTOTRBO R7Ex や Hytera の ATEX 無線機のような機器は、承認された電池とともに完全な本質安全組立体として認証されます。無線機の電磁適合性は、EN 301 489 などに従います。
ニッカドは3つの化学の中で最も古いものです。NiCd セルは1899年に開発され、深い放電と広い温度範囲に耐え、長寿命、安価、非常に堅牢ですが、強いメモリー効果があり、有毒な重金属カドミウムを含みます。欧州連合では、民生用途の NiCd セルは大部分禁止されており、医療機器、非常・警報照明、電池式工具などは例外です。ニッケル水素は水素吸蔵合金負極を使い、同じ体積で NiCd の2〜3倍の容量を提供し、放電終了間際まで1.2 V の電圧をほぼ一定に保ち、より環境に優しいです。メモリー効果は軽減されたものの消えておらず、堅牢性は NiCd に完全には及ばず、充電はよりデリケートで、古いセルは自己放電が高めです。
リチウムイオンはエネルギー密度が最も高く最も軽く、メモリー効果を知らず、月間自己放電は約5%ですが、熱に弱く安全管理が必要です。Weijiang の位置づけはここで重要です。私たちは密閉式ニッケル水素セルとニッケル水素電池パックのみを製造し、無線機も、NiCd やリチウムイオンのセルも作りません（リチウムはパック組立のみ）。メーカーのすべての純正電池を置き換えるとは主張しません。NiCd と NiMH の公称電圧がいずれも1.2 V であるため、無線機、充電器、機械形状が許す場合、密閉式ニッケル水素パックはカドミウムなしの代替になり得ます。適合性はお客様とケースごとに確認します。
駆動時間に関する業界の基準プロファイルで、送信5%、受信5%、待機90%を意味します。公共安全と業務用ネットワークの実務から生まれ、Hytera、Icom、Motorola、Kenwood などのメーカーが使っています。合意された組み合わせなので、2つの数値の比較は同じサイクルと同じ温度に基づく必要があります。
送信時、パワーアンプは通常1〜6 W の高周波電力を生成する必要があり、1〜2 A 程度の短パルスを必要とします。待機時は、機器が信号に反応できるよう受信機だけが監視モードで働き、消費は数十から数百 mA です。ただし送信の強いパルスは、時間の約5%しか続きません。
P25（TIA-102）は主に北米公共安全に普及し、FDMA（フェーズI）または TDMA（フェーズII）で動作します。TETRA（ETSI）は25 kHz に4スロットを使い、当初からインフラとトランキングを中心とし、欧州で広く見られます。DMR（ETSI）は12.5 kHz を2スロットに分割し、3階層があり、既存の狭帯域設備を経済的に流用できます。
通常動作では、ユーザーは固定割当てのチャネルで働きます。トランキングでは、コントローラがチャネルを管理し、制御チャネルを通じて空きチャネルを動的に割り当てます。直接モード（DMO）では機器はインフラなしで通信し、トランキングモード（TMO）では接続はネットワークを経由します。TMO の継続的信号は駆動時間に影響する可能性があります。
防塵・防水には IEC 60529 の IP67（防塵、一時浸水）と IP68（長時間浸水）。MIL-STD-810 は温度、落下、振動などの衝撃をカバー。爆発危険区域には ATEX と IECEx（IEC 60079）、Ex ib のような方式、IIA/IIB/IIC ガスグループ、M2/Mb 鉱山クラス。ブラジルでは INMETRO が加わります。
NiCd と NiMH の公称電圧はいずれも1.2 V です。そのため、無線機、充電器、機械形状が許す場合、密閉式ニッケル水素パックはカドミウムなしの代替になり、同じ体積で通常は容量が高くなります。Weijiang は NiCd セルを生産せず、すべての純正電池に代替があると約束するのではなく、お客様とケースごとに適合を確認します。
動作サイクルと電流プロファイル：Hytera（注文前にスピーカー出力と電池仕様を読む説明）、無線機電池技術に関する Icom ホワイトペーパー、5-5-90 を記述する携帯無線機消費の学術研究。電流値は Icom（IP-M60）、Standard Horizon（HX210E）、Retevis（RA85）、Kenwood。規格とネットワークモデル：Hytera の P25・TETRA・DMR・LTE・PTT 比較、私有デジタル PMR ネットワークに関する DMR Association ホワイトペーパー、DMR 規格ページ、ETSI 移動無線ページ、Anritsu の Land Mobile Radio 説明。
堅牢性と本質安全：Hytera の ATEX 無線機ページ、Motorola のページと MOTOTRBO R7Ex パンフレット資料。RS Components、PKCELL、Alibaba の電池・パック例。NiCd vs NiMH vs Li-ion の化学比較、無線機の充電と寿命延長に関する Hytera の助言。電流値は挙げた機器の技術資料に基づき、外挿駆動時間とパック数値はすべて参考の工学例であり、拘束力のある値は仕様と認証に印字されたものです。
Weijiang Power は、業務用陸上移動無線向けの密閉式ニッケル水素電池パックを OEM で供給し、強く短い送信パルスと長時間の待機動作向けに設計しています。セルは IEC 61951-2 と IEC 62133-1 で検証され、UN 3496、IATA A199 の経路で輸送されます。NiCd やリチウムイオンのセルは生産せず、すべての純正電池を置き換えるとも主張しません。カドミウムなしの代替としての適合性はケースごとに確認します。無線機モデル、送信電力、動作サイクル、必要なシフト駆動時間、保護等級、充電構成をお知らせいただければ、セル数、容量、パルス動作の寸法を設計し、認証前の試験証拠を支援します。標準パック形状についてWeijiang ニッケル水素製品ラインをご覧いただくか、機器仕様を添えて OEM チームへご連絡ください。
