ミリ波の特性と産業応用

ミリ波（Millimeter wave）とは、国際電気通信連合（ITU）の定義において、波長が1mmから10mm、周波数が30GHzから300GHzの範囲にある電波を指します。英語ではExtremely High Frequency（EHF）と呼ばれます。

物理的特性

ミリ波は高い周波数帯域を持つため、大容量のデータ伝送に適しているという特徴があります。また、電波の直進性が非常に高く、狭い範囲への指向性を持たせることが可能です。一方で、降雨などの気象条件によって電波が減衰しやすいという物理的な制約も存在します。

歴史的背景

ミリ波の活用に向けた開発は、1960年代から1970年代にかけて長距離中継電話回線の逼迫を解消する目的で進められました。当初は導波管を用いた伝送が計画されていましたが、光ファイバーの実用化により、長距離伝送の主役は光通信へと移行しました。その後、化合物半導体の技術革新や周波数帯の枯渇といった背景から、2000年代以降、近距離通信やレーダー技術としての活用が再び注目を集めるようになりました。

主な応用分野

ミリ波の特性を活かし、現代では以下のような分野で利用されています。

• 車載レーダー：高い指向性を活かし、車両周辺の障害物検知や自動運転支援システムに用いられています。
• 無線通信：IEEE 802.11ad/ay（WiGig）などの規格において、近距離での高速大容量通信に活用されています。
• イメージング技術：ミリ波イメージャーは、衣服の下を透視する全身スキャナーや、構造物の非破壊診断などに利用されています。
• 天文学：国立天文台野辺山宇宙電波観測所などの施設では、宇宙から届くミリ波を観測することで、星の形成過程やブラックホールの研究が行われています。

技術的進展

2010年代後半以降、SiGe（シリコンゲルマニウム）よりも低コストなCMOS技術を用いた回路製造が可能となり、ミリ波デバイスの普及が加速しました。また、モノリシックマイクロ波集積回路（MMIC）の集積化が進んだことで、より小型で高性能な製品開発が実現しています。