CASEトレンドの潮流に沿って、自動車のあり方を100年ぶりに再発明するかの大変革が進められている。「ネットへの常時接続（Connected）」「自動化（Autonomous）」「シェアリング&サービス（Shared & Services）」「電動化（Electric）」という4つの進化軸のうち、「ネットへの常時接続」、すなわちコネクテッドは、その他3軸を進める上での大前提だ。

例えば、高い安全性と信頼性を担保した「自動化」の実現には、データセンターに集約・蓄積したビッグデータを教材として学習したAIとの接続が不可欠である。また、利便性の高い「シェアリング&サービス」を提供するためには、リアルタイムで自動車1台ごとの稼働状況を正確に把握するIoTシステムが必要だ。さらに「電動化」した自動車を利用者が出先で確実に充電するためには、バッテリーの残量と充電インフラの空き状況を把握した最適なマッチングが必須になる。

自動車をネットに常時接続するためには、高性能で信頼性の高い無線通信技術の利用が不可欠だ。そして今、CASEトレンドに沿った自動車の進化を後押しするため、2020年から本格的な商用サービスの提供が始まった第5世代移動通信システム（5G）の活用に期待が集まっている。

市場投入される大部分の車種には、カーラジオ、GPS、さらにはテレマティックスなど何らかの無線システムが搭載されている。それら無線システムを構成する部品・材料に要求される技術は、スマートフォンなど携帯機器に搭載されるものと共通の領域であることが多い。ただし、アンテナについては、自動車固有の設計課題がある。

美しいデザインと高性能なアンテナの機能を両立させるため、1970年代に、合わせガラス構造のフロントガラスの中に細いワイヤを挟み、FMラジオなど比較的周波数が低い電波に対応するアンテナとして利用する技術が実用化された。以降、新たな無線技術が自動車に導入されるたびに、車体のデザインに自然に溶け込むガラスアンテナ技術が求められるようになってきた。

AGCはガラスアンテナの黎明期から、技術開発と製品投入に取り組んできた“ガラスアンテナの老舗”である。そして今はいうまでもなく、CASE時代のニーズを見据えた技術開発にも積極的だ。

同社は5Gで利用されるSub6帯の電波を送受信できるガラスアンテナを開発。車体のデザインを損なうことなく、6GHz帯対応（帯域幅は617-5000MHz）の4×4MIMO（Multi-Input Multi-Output）アンテナシステムを1枚のフロントガラスの中、もしくはフロントとリアのガラスに分散配置できるようにしたものだ。

また2018年には、NTTドコモやエリクソン・ジャパンと共同で、5Gミリ波対応の車両ガラス設置型アンテナによる高速走行中の無線通信の実証実験を行った実績もある。自動車のフロント、両サイドのリアクォーター、リアの各ガラス面に合計8個のアンテナ素子を取り付けることで、時速100kmでの走行中に、28GHz帯（帯域幅は732MHz）の電波を用いて最大8Gbpsの超高速通信に世界で初めて*成功するという大きな成果を上げている。

*AGC調べ

自動車に搭載する無線システムは年々、高度化と多様化が進んでおり、1枚のガラスの中に、多種多様なアンテナを同時搭載するようになっている（図1）。そして、システムに対応するガラスアンテナを実現する技術的難易度もまた、高まり続けている。

図1 CASEトレンドにおける開口部（ガラス）の新たな技術ニーズ
自動運転化が段階的に進み、GNSS（測位衛星システム）や5G、NTN（Non-Terrestrial Network≒衛星系通信）のニーズも高まってくると推測され、ガラスにレドームとしての機能が求められてくる。また、近年のEV（電気自動車）のデザインは大きなルーフ開口部がトレンドで熱線反射や断熱の機能が欠かせない。
・衛星局：ルーフは衛星など天頂方向の通信アンテナの設置場所として最適
・地上局：高速移動体の5G通信には分散配置が最適

以前はカーラジオ向けに、数十MHz付近のFM放送に対応したアンテナがあれば十分だった。しかし2000年代以降は、数百MHz付近の地上デジタルテレビ放送、1.5GHz付近のGPS、700MHz帯～3GHz帯のLTEまでの携帯電話網に対応したものが求められるようになった。要対応の周波数がどんどん高まっているのだ。そして現在、3GHz～6GHz帯のSub6もしくは28GHz～40GHzのミリ波などより高い周波数を利用する5Gへの対応が求められている。

対応すべき電波の周波数が高まることで、ガラスアンテナの実現は際限なく難しくなっていく。そこには、スマートフォン向けなどでは問題にならない、自動車に取り付けるガラスアンテナ固有の問題がある。自動車用ガラスでは夏の外気の暑さを和らげ、冬の暖房効果を高めるため、特殊な導電性の膜をコーティングして熱を反射させる性質を付与したガラスを採用することが多い。この導電性のコーティングが、電波の透過を阻害してしまうのである。通信機器や設置場所にあったアンテナ設計だけでなく、FSS（Frequency Selective Surfaces＝周波数選択表面）や周波数帯に応じた反射制御技術を駆使し、コネクティビティと快適性（導電膜）の両立を実現できるのは、素材メーカーだからこそできる領域だ。

実現にハードルがある5G対応のガラスアンテナだが、その需要が急激に高まることは確実である。なぜなら、5Gで新たに利用可能になった2つの周波数帯であるSub6とミリ波のうち、Sub6の利用環境の整備が進んできているからだ。「米国と中国を中心として、2025年前後には、Sub6対応のガラスアンテナを市場投入する機が熟すのではと見ています。AGCではこのタイミングでの投入を見据えて、技術開発と量産可能な体制の構築を進めていきます」と信岡氏は5G対応ガラスアンテナの実用化について語っている。

既に5Gを利用したコネクテッド化を前提とした交通サービスを提供する企業も登場してきている。米国ラスベガスに拠点を置くスタートアップ企業Halo.carは、ラスベガス市街であればユーザーが自由に配車と乗り捨て場所を指定できる画期的なレンタカーサービスを提供（図2）。自動車に6台のカメラを設置し、それらで撮影した映像データを5Gを利用して同社オフィスのサイトに伝送。映し出された映像をオペレータが見ながらリモート操縦することで、無人での配車・引き取りを可能にしたサービスだ。そこで利用するリモート操縦システムに、分散配置で通信途絶が少ないAGCのSub6対応ガラスアンテナを導入している。

図2 6台のカメラで撮影した映像を5Gで伝送し、レンタカーを遠隔操縦
（左上）Halo.carが、遠隔操縦による無人走行で、ラスベガス市街であればユーザーが自由に配車と乗り捨て場所を指定可能なレンタカーサービスを提供。（左下）伝送された映像を見て、オペレータがオフィスから遠隔操縦する。（右）ガラスアンテナの搭載箇所

こうしたサービスを提供する車両にガラスアンテナを適用するためには、「安全性を維持する観点から、画像データのような大容量データを、途切れることなく伝送できる高い信頼性を実現する必要があります」と東海林氏はいう。AGCとHalo.carは2022年11月から同システムの実証実験を開始し、安全性に影響を及ぼすような通信途絶が起きないことを確認。2023年1月から商用化に踏み切った。

5G対応のガラスアンテナに対する期待は大きい。Sub6対応の試作品を展示した「CES2023」のAGCブースには、海外OEMメーカーを中心に多くの企業が来場。コミュニケーションを継続しているところもあるという。「価値ある次世代モビリティの具現化に向けて、ガラスアンテナに関連する、素材レベルからの技術開発も含めた複合的開発力を提供することが私たちの役目だと考えています」と信岡氏は述べている。

例えば自動車での5G活用を推進する国際組織「5GAA」は、複数個のアンテナを車両上に分散配置する技術「分散配置アンテナ（DAS＝Distributed Antenna System)」を導入することで、通信の安定化と高速化が可能になるとして、レポートを公開している。「車両ガラスのような大面積部材の中にアンテナの機能を組み込めば、アンテナを配置する際の自由度が高まり、車両のデザインを損なうことなくアンテナシステムの性能を向上できます」と東海林氏はいう。

ガラスアンテナの応用先は、自動車の領域だけではない。IoT化が進められる建機や、ロボット農機、物流用マイクロモビリティでの自動運転もしくは遠隔操作などにおけるデータのやり取りにも、ガラスアンテナの技術が導入される可能性がある。

AGCは日本の愛知と相模、米国のミシガン、ベルギーのゴスリーに開発拠点を置き、2019年3月には、ガラス業界で初めて*日米欧3極で自動車用ガラスアンテナ開発体制を整えた。これにより自動車のみならず、あらゆるモビリティの開発に携わる企業が求めるニーズに対応し、「安全」「快適」「つながる」機能を最適なバランスで搭載したガラスアンテナを提供していけるようにした。AGCはこれまで蓄積してきた技術や知見を駆使し、新しいモビリティ社会の実現をリードする実用性の高い技術を提案していく。モビリティの進化を支えるAGCの動向には、大きな期待が集まっている。

日経クロステック Special 掲載記事

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