複数の無線方式がそれぞれMIMOを利用する時代を間近にして
アンテナ素子を超小型にする技術が開花し始めた。
歴史は長いが応用が限られていたスマート・アンテナ技術も
一気に実用化されそうだ。
小型アンテナ素子の特性を適応的，自律的に変えることで
その限界を補完する手法が，今後は標準的になりそうだ。
MIMOが標準となった無線通信時代に携帯電話機が「アンテナの林」になるのを防ぐには，アンテナ素子を非常に小さくするか，あるいは1組のアンテナ素子で複数の無線方式に対応するほかない。ところが，これは容易ではない。移動体通信に限っても，利用されている無線周波数は470M～6GHz，波長にして約5～64cmと非常に幅広いためだ（図1）。
図1 幅広い周波数に対応できない
各種の無線方式が利用する周波数帯とその波長を示した。470M～6GHzの移動体通信用途に限ったとしても，1/4波長は1.25～15.95cmと大きな幅がある。こうしたアンテナを共通化しないと端末の設計は困難になる。
アンテナ素子に金属を利用する場合，性能を落とさずにアンテナ素子を1/4波長より小さくするのは，かなりの工夫が必要である。しかも，MIMO向けアンテナとして利用するには一般に，アンテナ素子間を1/2波長以上離して設置する必要があるなど設計上の制約が多い（図2）。例えば，800MHz帯では1/2波長が18cm前後になる。これでは，従来のアンテナはもう利用できない。
図2 戦略は小型化とスマート化
多数の無線方式の1端末への搭載に伴うアンテナの統合を実現するには，アンテナ素子の大幅な小型化や高密度な配置の実現，超広帯域への対応，空間多重による周波数資源の有効利用などが必要になる。これを同時に解決するには，アンテナ素子の小型化とスマート・アンテナ化を同時に進める必要がある。
[画像のクリックで拡大表示]
メーカーなどがこうした問題に対応するために採り得る戦略は，大きく三つに分かれる。（1）メタマテリアルの採用，（2）極細幅素子の採用，（3）特性可変型アンテナと制御技術の組み合わせ，である。（1）はアンテナ素子の構造を変え，小型化かつ放射界の分布を設計可能にする。（2）は素子を透明に近くして数十本使っても目立たなくする。（3）は特性やビームの方向を周波数や利用状況に応じて切り替えて，実効的な性能を引き上げることを狙う。
