マイクロ波とミリ波の違いは？周波数帯と用途も解説！（電磁スペクトラム・波長・通信・レーダー・分類など）

近年、5G通信の普及や自動運転技術の発展に伴い、「ミリ波」という言葉を耳にする機会が増えてきました。

マイクロ波とミリ波はどちらも電磁波の一種ですが、その定義や周波数帯、電磁スペクトラム上の位置、そして具体的な用途には明確な違いがあります。

両者の違いを正確に理解することは、無線通信・レーダー・センシング技術の仕組みを把握する上で非常に重要です。

この記事では、マイクロ波とミリ波の違いを周波数帯・波長・伝搬特性・用途の観点から詳しく解説します。

さらに、電磁スペクトラム全体の中での分類や、各周波数帯が選ばれる理由についても丁寧に説明していきます。

マイクロ波とミリ波の最大の違いは周波数帯と波長にある！

それではまず、マイクロ波とミリ波の根本的な違いである周波数帯と波長について解説していきます。

マイクロ波の定義と周波数・波長の範囲

マイクロ波（Microwave）は一般的に周波数300MHz〜300GHzの電磁波を指します。

対応する波長は1mm〜1mの範囲となります。

ただし定義には幅があり、IEEE（米国電気電子学会）では1GHz〜100GHz、日本の電波法では3GHz〜30GHzをマイクロ波と規定する場合もあります。

マイクロ波帯域は非常に広く、LバンドからWバンドまで多数のサブバンドに分類されており、それぞれ異なる伝搬特性と用途を持っています。

マイクロ波の特徴としては、比較的長い波長による大気の透過性の高さ、適度な直進性、そして広帯域幅が挙げられます。

これらの特性が長距離の衛星通信・地上中継通信・気象レーダーなどへの広範な応用を可能にしています。

ミリ波の定義と周波数・波長の範囲

ミリ波（Millimeter Wave、mmWave）は、周波数が30GHz〜300GHzの電磁波であり、波長が1mm〜10mmの範囲に相当します。

「ミリ波」という名称は波長がミリメートルオーダーであることに由来しており、マイクロ波の中でも特に高い周波数帯域を指す用語として使われています。

つまり、ミリ波はマイクロ波の一部（高周波数側）に含まれるという関係にあります。

ミリ波はマイクロ波と比べて波長が非常に短いため、アンテナや回路の小型化がさらに進む一方、大気中の減衰（水蒸気・酸素・雨による吸収）が大きくなるという特性があります。

この大気減衰の特性が、ミリ波の用途を近距離・大容量通信や高精度センシングに特化させる要因となっています。

マイクロ波とミリ波の定義上の関係

マイクロ波とミリ波の定義上の関係を整理すると、ミリ波はマイクロ波の高周波端に位置する「マイクロ波の一部」という位置づけになります。

用語	周波数範囲	波長範囲	包含関係
マイクロ波（広義）	300MHz〜300GHz	1mm〜1m	ミリ波を含む広い帯域
マイクロ波（狭義・実用上）	1GHz〜30GHz	1cm〜30cm	ミリ波を除いた帯域として使われることも
ミリ波	30GHz〜300GHz	1mm〜10mm	マイクロ波帯域の高周波端に位置
テラヘルツ波	300GHz〜3THz	0.1mm〜1mm	ミリ波の上位に位置する新興帯域

実用上の文脈では「マイクロ波」と「ミリ波」を別個の帯域として区別して使うことが一般的であり、技術文書や製品説明では両者を明確に分けて表記するケースがほとんどです。

特に5G通信の普及以降、ミリ波帯（主に28GHz・39GHz帯）に関する議論が増えており、マイクロ波とミリ波を区別して理解することの重要性が高まっています。

伝搬特性の違いをより深く理解しよう

続いては、マイクロ波とミリ波の伝搬特性の違いについて確認していきます。

大気による減衰特性の違い

マイクロ波とミリ波の伝搬特性において最も重要な違いのひとつが「大気減衰」の大きさです。

大気減衰とは、電磁波が大気中を伝搬する際に、大気中の水蒸気・酸素・窒素・雨粒などによって電磁波のエネルギーが吸収・散乱される現象です。

一般的に、周波数が高くなるほど大気減衰は大きくなる傾向があります。

マイクロ波帯（1〜30GHz程度）では大気減衰は比較的小さく、衛星から地上まで数百〜数万kmを伝搬できるため、衛星通信や長距離地上通信に適しています。

ミリ波帯（30〜300GHz）では大気減衰が急激に大きくなります。

特に60GHz付近では酸素分子による強い共鳴吸収があり、大気減衰が極めて大きくなるため、長距離伝搬には適しません。

一方、この60GHz帯の特性を利用して、周波数の空間的な再利用性を高めたセキュアな近距離通信（例：データセンター内の無線接続）への応用も研究されています。

直進性・回折特性の違い

電磁波は一般的に波長が短くなるほど直進性が強くなり、回折（障害物を回り込む性質）が弱くなります。

マイクロ波は数cm〜数十cmの波長を持つため、適度な直進性を持ちつつ、ある程度の回折効果もあります。

このため、山の稜線越しの通信や都市部での散乱伝搬など、見通し外の通信においてもある程度の受信が可能となっています。

ミリ波は波長が1〜10mmと非常に短く、非常に強い直進性を持ちます。

障害物に遮られると急激に信号が減衰し、ビルの角を回り込むような通信は事実上困難です。

5Gミリ波サービスの展開において多数の小型基地局（スモールセル）が必要とされる大きな理由のひとつがこの直進性にあります。

また、人の手が端末アンテナを遮蔽しただけで信号が大幅に低下するという「ハンドブロッキング」問題もミリ波特有の課題として知られています。

雨や霧による影響の違い

ミリ波は波長が雨粒や霧の粒子サイズに近いため、雨・霧・雪による散乱減衰（雨減衰）の影響を受けやすいという特性があります。

降雨減衰はITU-R（国際電気通信連合無線通信部門）の推奨モデルで定量化されており、周波数が高くなるほど単位距離あたりの減衰量が大きくなります。

たとえば10GHzのマイクロ波では激しい降雨（50mm/h）でも1kmあたり約0.5dBの減衰ですが、28GHzのミリ波では同条件で約5dB程度、77GHzではさらに大きな減衰が生じます。

このため、ミリ波を使った衛星通信（KaバンドやQバンド）では雨減衰対策として「適応変調・符号化（AMC）」や「サイトダイバーシティ（複数の地上局での受信）」といった技術が採用されています。

自動車用ミリ波レーダー（77GHz帯）においても、豪雨時の検出性能低下が課題として研究開発が進められています。

マイクロ波とミリ波の具体的な用途の違い

続いては、マイクロ波とミリ波がそれぞれどのような用途で使われているかを確認していきます。

マイクロ波の主な用途

マイクロ波は大気減衰が比較的小さく、長距離伝搬に適しているため、主に以下のような用途で活用されています。

通信分野では、衛星通信（Cバンド・Xバンド・Kuバンド）・地上マイクロ波中継（バックホール回線）・4G LTE通信・Wi-Fi（2.4GHz・5GHz）・GPS（1.5GHz帯）などに使われています。

レーダー分野では、航空管制レーダー（Sバンド・Cバンド）・気象レーダー（Sバンド・Cバンド）・船舶レーダー（Xバンド）・地球観測SAR（L・C・Xバンド）などが代表的な用途です。

産業応用としては、電子レンジ（2.45GHz）・工業用マイクロ波加熱・医療用マイクロ波治療・電波望遠鏡などが挙げられます。

ミリ波の主な用途

ミリ波は短波長による高分解能と広帯域幅を活かした用途に特化しています。

通信分野では、5Gミリ波（28GHz・39GHz帯）・IEEE 802.11ad/ay（WiGig、60GHz帯）・固定無線アクセス（FWA）・バックホール回線などが主要な用途です。

レーダー・センシング分野では、自動車用ミリ波レーダー（76〜81GHz帯）・空港セキュリティスキャナー（Wバンド）・侵入検知センサー・高精度測距センサーなどがあります。

科学・計測分野では、分光分析・天文観測・プラズマ診断・非破壊検査などにも活用されています。

比較項目	マイクロ波（狭義）	ミリ波
周波数	1GHz〜30GHz	30GHz〜300GHz
波長	1cm〜30cm	1mm〜10mm
大気減衰	小〜中程度	中〜大（特に60GHz付近で極大）
直進性	中程度	非常に強い
伝搬距離	長距離（数百km〜数万km）	近〜中距離（数百m〜数十km）
帯域幅	中程度	非常に広い
アンテナサイズ	数cm〜数十cm	数mm〜1cm程度
主な用途	衛星通信・レーダー・Wi-Fi・電子レンジ	5G通信・車載レーダー・セキュリティスキャナー

5G通信における両者の役割分担

5G通信ではマイクロ波（Sub-6GHz帯）とミリ波が相補的な役割を担っています。

Sub-6GHz帯（3.5GHz・4.5GHz付近）のマイクロ波は、カバレッジ（エリア展開）に優れており、広いエリアへの安定したサービス提供に適しています。

現在の5Gサービスの大部分はこのSub-6GHz帯で提供されており、従来の4Gと比べて通信速度・遅延・同時接続数が大幅に改善されています。

一方、28GHz・39GHz帯などのミリ波は超高速・大容量通信に特化していますが、エリアカバレッジが狭く多数の基地局が必要なため、スタジアム・駅・空港・商業施設などの人が密集するホットスポット的なエリアでの展開が中心となっています。

両者の特性を組み合わせることで、広いエリアカバレッジと超高速通信の両立を目指すのが5Gの設計思想といえるでしょう。

電磁スペクトラムにおける分類と国際的な周波数管理

続いては、電磁スペクトラム全体の中での分類と国際的な周波数管理について確認していきます。

電磁スペクトラム全体の分類体系

電磁波は周波数によって体系的に分類されており、国際電気通信連合（ITU）は周波数帯に対して「周波数帯の呼称」と「周波数帯域番号（Band Number）」を定めています。

このITUの分類体系に基づくと、マイクロ波は主にSHF帯に対応し、ミリ波はEHF帯に対応することになります。

この分類体系は国際的な電波の割り当てと干渉調整において基準となっており、各国の電波規制もこれに準拠しています。

国際的な周波数割り当てと管理の仕組み

電波は国境を越えて伝搬する性質があるため、国際的な協調による周波数管理が不可欠です。

ITUの無線通信部門（ITU-R）は「無線通信規則（Radio Regulations）」を定め、世界規模での周波数割り当てと干渉調整を行っています。

国際的な周波数割り当ては4〜5年ごとに開催される「世界無線通信会議（WRC）」で決定されます。

WRC 2019では5G用のミリ波帯域（26GHz・40GHz・66〜71GHz帯）の国際調整が行われ、各国での5Gミリ波展開への道が開かれました。

日本では総務省が電波法に基づいて各周波数帯の使用用途・免許条件・技術基準などを定めており、マイクロ波・ミリ波の利用についても詳細な規則が設けられています。

ISMバンドとその重要性

マイクロ波・ミリ波の利用を語る上で欠かせないのが「ISMバンド（Industrial, Scientific and Medical Band）」の概念です。

ISMバンドとは、産業・科学・医療分野での自由な利用が認められた周波数帯であり、通信免許なしに一定の条件下で利用できます。

代表的なISMバンドとしては、433MHz帯・915MHz帯・2.45GHz帯・5.8GHz帯・24GHz帯・60GHz帯などがあります。

電子レンジが2.45GHz、Wi-Fiが2.4GHz・5.8GHz、Bluetoothが2.4GHzを使用しているのはISMバンドに割り当てられた周波数だからです。

ISMバンドでは通信用途との干渉が生じる可能性があるため、機器間の共存技術（例：LBT（Listen Before Talk）・周波数ホッピング）が重要となっています。

ミリ波技術の最新動向と将来展望

続いては、ミリ波技術の最新動向と将来的な発展について確認していきます。

5G・6Gにおけるミリ波の役割

第5世代移動通信（5G）では、超高速・大容量通信を実現する「超高速通信」ユースケースにおいてミリ波帯が中核的な役割を担っています。

特に28GHz帯は日本・米国・韓国など多くの国で5G用に割り当てられており、スポーツスタジアム・コンサートホール・国際空港などでの超高密度通信サービスの実証試験・商用展開が進んでいます。

次世代の6G通信では、ミリ波帯よりさらに高い周波数帯であるテラヘルツ波（300GHz〜3THz）や準テラヘルツ帯（100GHz〜300GHz）の活用が検討されています。

理論的には数Tbps（テラビット毎秒）という現在の5Gを遥かに上回る通信速度が期待されていますが、大気減衰の大きさやデバイス技術の成熟度など多くの技術的課題の克服が必要です。

自動車・産業分野でのミリ波活用拡大

自動車分野では、76〜81GHz帯のミリ波レーダーが高度運転支援システム（ADAS）の核心技術として急速に普及しています。

このミリ波レーダーは、悪天候・暗所・逆光などの厳しい環境条件下でもカメラやLiDARと比べて安定した検出性能を発揮できる点で高く評価されています。

完全自動運転（レベル4・5）に向けて、ミリ波レーダーはカメラ・LiDAR・超音波センサーと組み合わせた冗長センシングシステムの重要な構成要素として位置づけられています。

工場・物流・スマートシティ分野でも、ミリ波を使ったロボットの精密位置決め・倉庫内の資産追跡・構造物の非接触検査などへの応用が広がっています。

セキュリティ・医療分野でのミリ波応用

セキュリティ分野では、ミリ波の物体透過性（衣服は透過するが金属・プラスチック・液体は反射する特性）を活かした「ミリ波ボディスキャナー」が空港・施設のセキュリティチェックに導入されています。

金属探知機では検出できない非金属の危険物（セラミック製刃物・液体爆発物など）も検出できる優れた能力を持っており、航空セキュリティの向上に貢献しています。

医療分野では、ミリ波の皮膚への限定的な浸透性（数mm程度）を利用した皮膚がんの早期検出・熱療法・疼痛治療などの研究が進んでいます。

また、ミリ波ドップラーセンサーによる非接触での呼吸・心拍モニタリング技術は、介護・睡眠解析・集中治療室でのバイタルモニタリングへの応用が期待されています。

まとめ

マイクロ波とミリ波の最大の違いは周波数帯と波長にあり、ミリ波（30〜300GHz、波長1〜10mm）はマイクロ波（300MHz〜300GHz）の高周波端に位置する帯域です。

ミリ波はマイクロ波と比べて大気減衰が大きく直進性が強いため、長距離伝搬には向かない一方で、超高速・大容量通信や高精度センシングに優れた特性を発揮します。

マイクロ波は衛星通信・気象レーダー・4G通信・電子レンジなど広範な用途に使われており、ミリ波は5G通信・自動車レーダー・ボディスキャナーなど近距離高性能用途への活用が主流です。

5G通信ではSub-6GHz帯（マイクロ波）が広カバレッジを担い、ミリ波帯が超高速通信を担うという補完的な役割分担が進んでいます。

今後の6G通信や自動運転技術の発展に向けて、ミリ波技術の重要性はさらに高まっていくことが予想されるでしょう。

マイクロ波とミリ波の違いをしっかりと理解することが、最先端の無線技術を正確に把握するための重要な知識基盤となります。