アレイアンテナ — CAE用語解説

1本のアンテナは指向性が弱い——つまりどの方向にも均等に電磁波が広がりがち。複数の素子を配列すると、素子間の位相差を制御することで「特定の方向にだけビームを集中させる」ことができるんだ。

素子数$N$のアレイを考えると、アレイファクター（AF）で合成指向性を表せる：

$a_n$が各素子の振幅、$\delta_n$が位相シフト。この$\delta_n$をリアルタイムに変えると、ビームを電子的に走査できる——それがフェーズドアレイだ。

まさにそう！ 5G NRのmMIMO（大規模MIMO）はフェーズドアレイの塊で、64素子とか128素子のアレイを使って複数ユーザーに同時にビームを向ける。車載ミリ波レーダーも同様で、送受信アレイの位相制御で角度分解能を上げてる。

アレイアンテナのCAEは二段階。まず単素子の放射パターンをHFSSやCST Studioで計算して、次にアレイファクターを乗じてアレイ全体の放射パターンを合成する。全素子を同時に解くフルウェーブ解析も可能だけど、計算コストが素子数の二乗で増えるので注意。

• アンテナ
• 指向性
• ビームフォーミング

そう。特にフェーズドアレイはハードウェアを動かさずにビームを走査できるから、高速・高精度な角度計測が要求される用途——レーダー・衛星通信・自動運転——で欠かせない技術になってる。