OUR MISSION

人類はこれまでに低い周波数から着実に電波資源を開拓してきました。4G LTEでは1GHz〜3GHz程度の周波数の電波が利用されてきましたが、5Gでは4.5GHz程度、いわゆるサブ6GHz帯や28GHz帯が利用されようとしています。5Gの次の世代、Beyond5G/6Gではさらに一桁高い周波数、300GHz帯の電波の利用が世界的に検討されています。

通信の分野で高い周波数の電波が「開拓」されるのは、電波が有限な資源だからです。高速無線通信のニーズはとどまることを知りません。大容量無線通信のためには、広い周波数帯域が必要です。ところが低い周波数帯の電波は、利用用途に応じて周波数が割り当てられているため、新しいサービスのために広い周波数帯域を占有することが難しい状態です。低い周波数領域は枯渇しかけていて電波資源は逼迫しています。

より広い周波数帯域を利用するため、必然的に人類は高い周波数の電波資源の開拓に向かっています。100GHzを超える周波数帯、いわゆるサブミリ波帯/テラヘルツ波帯は、最近まで発生・検出が技術的に困難な暗黒領域と呼ばれていました。まさしくこの周波数領域は、電波資源のフロンティアで、今まさにここが開拓されようとしています。

火星を開拓するために人類は探査機を送ります。深海を開拓するためには深く潜れる潜水艇が必要です。

フロンティアの開拓には探査技術が鍵となります。これまで主に実験室で活用されてきたサブミリ波帯/テラヘルツ波帯の高周波電磁波を、我々の生活空間である「実験室の外」で活用するには、実環境での電磁波の振る舞いを実測により把握することが重要となります。 

これまで活用されてきたマイクロ波帯と比べ、サブミリ波帯/テラヘルツ波帯は周波数が一桁から二桁程度高く、必然的に電磁波はビームとして活用されるようになります。高周波になればなるほど、電磁波のビーム形状（電界の空間分布形状）がアプリケーションのパフォーマンスに大きな影響を与えます。ビーム形状が乱れると、通信応用なら通信速度の低下、最悪の場合は通信が切断されます。レーダ応用なら、誤検知の原因、最悪の場合は大事故を引き起こします。

電磁界シミュレータは、電磁波を可視化し、その挙動を推定する極めて有用なツールですが、高周波数になるとシミュレーション結果と実際の振る舞いとの乖離が大きくなります。これは、周波数が高くなればなるほど（波長が短くなればなるほど）、表面状態（凹凸や歪みなど）を含む物体形状をより精密にシミュレーションモデルに反映させる必要があり、この精密・正確なモデル化が困難になるためです。

そのため、電界の空間分布形状を制御する技術とともに、実際の電波のビーム形状（振幅と位相の空間分布形状）を可視化する技術がアンテナモジュールやシステムの設計・最適化に重要となります。

火星や深海同様、電波資源のフロンティア開拓にも探査技術、つまり可視化技術が鍵となります。

我々は1 GHz程度から600 GHz程度までの電磁波の空間分布を実験的に可視化する技術を開発しました。この技術を用いて実際に電磁波を可視化すると、特に高い周波数においてシミュレーション結果とは異なる振る舞いをしていることが手に取るようにわかります。

• 自動運転で活用されるミリ波レーダ。バンパーなどがちょっと凹むだけでどれくらいビームは乱れる？

  • システムが稼働している実環境で電波を可視化すれば、どうして所望の性能が出ていないのか原因追及に大いに役立ちます。

• 開発した電磁シールドの効果はどのくらい？

  • 物性値を精密に測って大規模シミュレーションをするより、可視化で確認すれば一発で効果がわかります。

• 開発したデバイスがどうも誤動作する？

  • 可視化によりどこにホットスポットがあるかが一目瞭然です。最小限の努力で確実な対策が可能となります。

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