従来の反射板の課題

一般的な金属板などの反射板では、以下のような課題がありました。

• 平面で電波を直角に曲げるのが難しく、壁からの突出量が大きくなる
• 設置場所が限られ、美観を損なう場合がある
• サブ6GHz帯とミリ波帯など、複数の周波数帯に一つの反射板で対応するのが困難

メタサーフェス反射板の限界

電波の反射方向を制御できるメタサーフェスを用いた反射板でも、以下の課題がありました。

• 電波を垂直方向（90度）に曲げることが原理的に困難
• 複雑な構造のため製造コストが高い傾向がある
• 対応できる偏波（電波の振動方向）に制約がある場合が多い

技術革新ポイント

研究成果の詳細

【1. なぜ「平面」で「電波を曲げる」技術が必要なの？】

• ローカル5Gで使われる高い周波数の電波は、障害物に弱く、建物や通路の角などで「デッドゾーン（電波の死角）」ができやすい。

• 従来の金属板では90度反射は苦手で、壁から大きく突出してしまう。メタサーフェスは高価で90度反射が難しい場合がある。
• そこで、薄型・平面で、設置しやすく、電波を効率よく90度曲げられ、複数の周波数・偏波に対応できる新しい反射板が求められていた。

【2. どうやって曲げるの？ ～回折格子の原理～】

この反射板は、物理現象である「回折格子（かいせつこうし）」の原理を応用しています。

1. ① 回折格子とは？
   波（光や電波）の波長に近い間隔で、たくさんの溝やスリット、あるいは今回の反射板のように「金属の細い線（線状導体素子）」を規則正しく並べたもの。CD/DVDの虹色もこの原理。
2. 
3. ② 電波が当たると…
   反射板に電波が入射すると、各金属線に電流が誘起されます（各線が小さなアンテナになる）。
4. ③ 新たな電波が発生！
   電流が流れた各金属線から、新たな電波が「再放射」されます（たくさんの小さな波源ができる）。
5. ④ 波の重ね合わせ（干渉）
   それぞれの金属線から出た再放射波がお互いに重なり合い、波の山と山/谷と谷が重なれば「強め合い」、山と谷が重なれば「弱め合い」ます。これを「干渉」と呼びます。
6. ⑤ 狙った方向へ！
   金属線を規則正しく（周期的）に、精密に計算された間隔で配置することで、特定の方向（今回は90度方向）でのみ波が強め合い、他の方向では弱め合うように設計されています。
7. ⑥ 結果：90度反射！
   これにより、あたかも電波が90度方向に強く反射されたように見えます。

【4. まとめ】

シンプルな「線状導体素子」を並べた構造でも、波の「回折」と「干渉」を巧みに利用し、精密な設計を行うことで、「平面」「90度反射」「高効率」「複数周波数対応」「両偏波対応」「電源必要無」という高度な機能を実現しています。

実用化に向けたステップ

1. 実際の工場やオフィスなどのローカル5G環境におけるフィールドテストの実施
2. フィールドテスト結果に基づく製品仕様の最終化
3. 量産体制の確立と品質管理基準の設定
4. システムインテグレーター様との連携による導入支援体制の構築
5. ユーザー様向けの設置・活用ガイドラインの作成

追い風となる電波法改正の動き

これまで電波法上、一般の利用が制限されていた「反射板（受動反射板）」について、総務省において制度改正の検討が進められています。これにより、免許不要で利用できる反射板の活用範囲が広がり、本研究成果の実用化と普及を後押しすることが期待されます。

平面型反射板の実用化で期待される効果

[B-1A-05] 線状回折格子による5GHz/28GHz共用の平面型反射装置の検討

• 著者： 〇関根 秀一¹, 髙瀬 実¹ (1. スタッフ株式会社)
• 発表学会： 電子情報通信学会 2025年総合大会
• セッション： 一般セッション（B） [B-1A]アンテナ・伝播A
• 発表日時： 2025年3月25日(火) 10:45 〜 11:00
• 会場： 東京都市大学 1号館 2階 12L
• 座長： 中林 寛暁 (千葉工業大学)、松野 宏己 (（株）KDDI総合研究所)
• キーワード： 反射、マイクロ波、ミリ波、回折格子、ローカル5G
• 概要： 複数の線状素子を組にした回折格子を用いることで、反射レベルを改善しつつ、サブ6GHz帯(5GHz)とミリ波帯(28GHz)の両方に対応可能な平面型反射装置の設計と評価結果について報告。
• 発表詳細： 学会発表ページへ (PDFダウンロード、ブックマーク登録等はリンク先でご確認ください)

[B-1A-06] 梯子型回折格子による水平垂直偏波共用の平面型反射装置

• 著者： 〇髙瀬 実¹, 関根 秀一¹ (1. スタッフ株式会社)
• 発表学会： 電子情報通信学会 2025年総合大会
• セッション： 一般セッション（B） [B-1A]アンテナ・伝播A
• 発表日時： 2025年3月25日(火) 11:00 〜 11:15
• 会場： 東京都市大学 1号館 2階 12L
• 座長： 中林 寛暁 (千葉工業大学)、松野 宏己 (（株）KDDI総合研究所)
• キーワード： 反射、偏波、回折格子、ローカル5G
• 概要： 線状導体素子を梯子型に構成することで、水平・垂直両偏波に対してほぼ垂直に反射可能な平面型反射装置を提案し、その特性評価について報告。
• 発表詳細： 学会発表ページへ (PDFダウンロード、ブックマーク登録等はリンク先でご確認ください)

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反射板や環境に応じたアンテナ選定・設置提案

産業用途に特化した無線通信ソリューション開発推進