CN101714694A

CN101714694A - 反射阵列

Info

Publication number: CN101714694A
Application number: CN200910174131A
Authority: CN
Inventors: 丸山珠美; 李龙; 上林真司; 古野辰男; 陈强; 袁巧微; 泽谷邦男
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2010-05-26
Also published as: US20100220036A1; CN102769187B; EP2182582A1; CN102769187A; JP2010226695A; US8390531B2; JP5371633B2

Abstract

本发明提供一种反射阵列，其目的在于解决现有的反射阵列的问题。本发明的反射阵列(10)由构成通过控制散射波的相位来控制反射波(散射波)的方向的阵列的多个阵列元件(10)、和底板(30)构成，底板(30)是具有频率选择性功能的构造。

Description

反射阵列

技术领域

本发明涉及反射阵列。

本发明尤其涉及具备以下技术的极化波共用反射阵列以及频率选择板型反射阵列：(1)将入射到反射板的TE波(Transverse Electric Wave)散射到与正常反射(镜面反射)不同的方向的技术、(2)将TE波入射以及TM波(Transverse Magnetic Wave)入射一起散射到希望的方向的技术、(3)仅使希望的频率反射，使其他频率透过的技术、(4)对来自任何方向的入射都可以使波束朝向希望的方向的技术。

另外，本发明涉及通过一个反射阵列接收从分别独立决定的方向入射的水平极化波以及垂直极化波，使各极化波向可以分别独立决定的希望的方向散射的极化波独立控制反射阵列。

另外，本发明涉及各个阵列元件对于以不同频率到来的水平极化波以及垂直极化波起作用来进行控制的频率共用极化波独立控制反射阵列。

另外，本发明涉及对于希望频率以外的波来说成为不可见的存在，透过电波，因此对其它系统不造成影响的反射阵列。

本发明还涉及在极化波控制MIMO、极化波分集(diversity)或广播和通信的共用等独立控制水平极化波和垂直极化波这两个极化波的系统中使用的反射阵列。

背景技术

在非专利文献1中表示了现有的反射阵列的例子。所述反射阵列如图1所示，将微带天线的形状做成阵列元件，将底板做成金属平板。该阵列元件的大小a以及b如图2所示，根据相位差而决定。

但是，在图1以及图2所示的现有的反射阵列中，在背面使用了金属平板，因此具有以下缺点：其它频率的电波无法透过，无法共用TM波以及TE波的极化波，而且无法将从任意的方向到来的电波放射到希望的方向。

另外，在反射阵列中，在背面使用了金属平板，因此其它频率的电波无法透过，也不具有独立地控制水平极化波以及垂直极化波的功能，因此具有无法将从任意方向独立入射的极化波放射到预先分别决定的任意方向的缺点。

另外，非专利文献2中表示了现有的频率选择板的例子。该频率选择板，作为用于具有频率选择性的周期构造的元件，使用了交叉偶极子。

而且，所述频率选择板不具有附加相位差的构造，因此具有无法将波束弯曲到希望的方向来使其散射的缺点。

【非专利文献1】F.Venneri、G.Angiulli以及G.Di Massa、“Design ofmicrostrip reflect array using data from isolated”、IEEE Microwave and OpticalTechnology Letters、Vol34、No.6、2002年9月20日

【非专利文献2】

田順之、「周波数選択板を用いた電波吸收体に関する基礎的検討」、電子情報通信学会論文誌、Vol.J90-B No.1、56～62頁、2007年

发明内容

然而，在现有的反射阵列以及频率选择板中难以同时实现以下功能中的任意两个功能以上，这些功能包括：

(1)向与镜面反射不同的方向放射的功能；

(2)将TE波入射以及TM波入射一起向相同的希望方向放射的功能；

(3)仅使希望的频率反射，使其它频率透过的功能；

(4)对来自任何方向的入射都将波束朝向希望方向的功能。

另外，现有的反射阵列，被用作非专利文献1中记载的那样的反射镜天线的反射镜，因为入射的波的到来方向以及极化波由一次放射器决定，因此，是预先知道的。

因此，在特愿2007-311649号中记载的室外传播环境中，关于多路径针对通过旋转以任意的极化波从任意方向入射到反射板的情况，向希望的方向散射的技术，未曾进行过任何研究。

另外，现有的金属反射板，对于以水平极化波以及垂直极化波这样的分别不同的极化波到来的入射波，因为是仅向镜面反射的方向进行反射，因此，没有分别独立控制水平极化波以及垂直极化波的功能。

另外，现有的反射阵列以及频率选择板中没有独立地控制多个极化波的功能。

而且，对于以两个不同频率到来的水平极化波以及垂直极化波，分别独立地控制的频率共用极化波独立控制功能不存在。

因此，本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供可以实现以下几点的反射阵列。

(1)使得从反射板散射的电波以希望的频率向与镜面反射不同的希望方向散射，在除此以外的频率使电波透过。

(2)在TE波入射以及TM波入射的任意情况下，都使从反射阵列散射的电波向希望方向反射。

(3)对于从任何方向到来的入射，反射阵列的倾斜散射方向的功能都起作用。

(4)具有(2)以及(3)的功能的散射在希望的频率发生，在除此以外的频率，电波透过。

(5)对于水平极化波以及垂直极化波这两个不同的极化波的独立的入射，分别独立地将放射方向控制到不同方向。

(6)对于以多个不同频率入射的水平极化波以及垂直极化波，将放射方向分别独立地控制到不同方向。

本发明的第1特征，提供一种由构成通过控制散射波的相位来控制反射波的方向的阵列的多个阵列元件、和底板构成的反射阵列，其主旨在于，所述底板是具有频率选择性功能的构造。

本发明的第2特征，提供一种由构成通过控制散射波的相位来控制反射波的方向的阵列的多个阵列元件、和底板构成的反射阵列，其主旨在于，所述阵列元件，具有对于TE波入射将相位备齐的构造、和对于TM波入射将相位备齐的构造。

本发明的第3特征，提供一种由构成通过控制散射波的相位来控制反射波的方向的阵列的多个阵列元件、和底板构成的反射阵列，其主旨在于，所述阵列元件是极化波共用元件，具有针对以水平方向、垂直方向双方的极化波到来的入射波可以共同使用的功能。

在本发明的第2以及第3特征中，所述反射阵列可以具有频率选择性构造。

在本发明的第2以及第3特征中，所述阵列元件由具有水平方向的棒以及垂直方向的棒的交叉偶极子构成，所述交叉偶极子的水平方向以及垂直方向各自的大小，针对所述阵列元件的每一个而不同，无论对于TE波入射还是TM波入射，所述交叉偶极子的水平方向以及垂直方向的某一个起作用，控制所述散射波的相位，针对TE波以及TM波的双方同时控制所述反射波的方向。

在本发明的第1至第3特征中，所述频率选择构造可以是周期构造环路。

在本发明的第1至第3特征中，所述频率选择构造，可以在选择频率使电波反射，在该选择频率以外的频率使电波透过。

在本发明的第1至第3特征中，其构造可以是：通过在X方向以及Y方向的双方上附加相位差，无论对于来自X方向的入射、对于来自Y方向的入射、还是对于来自XY方向的任意的入射，都可以将反射波倾斜到希望的方向。

在本发明的第1至第3特征中，所述周期构造环路，可以将希望频率设为1λ，将该周期构造的环路的间距设为0.4λ～0.6λ。

在本发明的第1至第3特征中，所述阵列元件可以被构成为：无论从水平方向看还是从垂直方向看都成为相同构造以及相同大小。

在本发明的第1至第3特征中，所述底板可以被构成为：无论从水平方向看还是从垂直方向看都成为相同的构造以及相同大小。

根据该特征，对于来自任意的极化波以及角度的入射波，都可以同样地显现反射波的影响。

本发明的第4特征，提供一种由多个阵列元件和底板构成的反射阵列，其主旨在于，所述阵列元件由具有水平方向的棒以及垂直方向的棒的交叉偶极子构成，在垂直极化波的入射方向以及水平极化波的入射方向分别不同的情况下，对于该垂直极化波的入射，各垂直方向的棒工作，散射波在根据各垂直方向的棒的电流分布的相位而决定的方向上放射，对于该水平极化波，各水平方向的棒工作，散射波在根据各水平方向的棒的电流分布的相位而决定的方向上放射，由此可以分别独立地决定该垂直极化波的散射波的放射方向和该水平极化波的散射波的放射方向。

在本发明的第4特征中，可以构成为所述水平方向的棒的工作频率和所述垂直方向的棒的工作频率不同。

在本发明的第4特征中，所述底板可以由频率选择板构成。

在本发明的第4特征中，所述频率选择板可以由环路阵列构成。

在本发明的第4特征中，所述底板可以由2频率共用频率选择板构成。

在本发明的第4特征中，所述底板可以由宽频带频率选择板构成。

如上所述，根据本发明，可以提供能够实现以下几点的反射阵列。

另外，使用(5)以及(6)的功能，在使用了基于极化波共用MIMO的容量增加以及极化波分集的系统中，可以应用本发明涉及的反射阵列。

附图说明

图1是表示现有的微带反射阵列的图。

图2是表示图1所示的现有的反射阵列的阵列元件的大小和相位的关系的图。

图3是表示本发明的第1实施方式的频率选择型反射阵列的图。

图4是表示本发明的第1实施方式的频率选择型反射阵列的图。

图5是表示本发明的第1实施方式的反射阵列的图。

图6是用于说明本发明的第1实施方式的反射阵列中配置的方形环路FSS中的反射系数以及透过系数的特性的图。

图7是用于说明本发明的第1实施方式的反射阵列中配置的方形环路FSS中的反射系数以及透过系数的特性的图。

图8是用于说明本发明的第1实施方式的反射阵列中配置的方形环路FSS中的反射系数以及透过系数的特性的图。

图9是表示与本发明的第1实施方式的反射阵列中配置的24GHz的交叉偶极子的长度相对应的反射系数的变化的曲线图。

图10是表示在本发明的第1实施方式的反射阵列中，底板为金属平板时的交叉偶极子的反射波的相位的变化、以及底板为方形环路FSS时的交叉偶极子的反射波的相位的变化的曲线图。

图11是表示本发明的第1实施方式的微带反射阵列的构造的图。

图12是表示本发明的第1实施方式的反射阵列中的交叉偶极子的长度以及宽度的表。

图13是表示本发明的第1实施方式的频率选择型反射阵列中的交叉偶极子的放射模式(XZ面)的图。

图14是用于比较现有的以金属平板作为底板的反射阵列中的希望方向(35°方向)的增益、和本发明的第1实施方式的反射阵列中的希望方向(35°方向)的增益的曲线图。

图15是表示本发明的第2实施方式的反射阵列的图。

图16是表示本发明的第2实施方式的反射阵列中的交叉偶极子的长度和宽度的表。

图17是表示本发明的第2实施方式的频率选择型反射阵列中的交叉偶极子的放射模式的图。

图18是表示本发明的第3实施方式的反射阵列的图。

图19是表示本发明的第3实施方式的反射阵列中的交叉偶极子的长度和宽度的表。

图20是表示本发明的第3实施方式的频率选择型反射阵列中的交叉偶极子的放射模式的图。

图21是表示本发明的第4实施方式的反射阵列的图。

图22是表示本发明的第4实施方式的反射阵列中的交叉偶极子的长度以及宽度的表。

图23是表示本发明的第4实施方式的频率选择型反射阵列中的交叉偶极子的放射模式的图。

图24是表示本发明的第5实施方式的反射阵列的图。

图25是表示本发明的第5实施方式的反射阵列中的设计条件的图。

图26是表示本发明的第5实施方式的反射阵列的元件号码的图。

图27是表示本发明的第5实施方式的反射阵列的各元件的长度的一例的图。

图28是在本发明的第5实施方式的反射阵列中，将交叉偶极子的长度取为横轴，将反射相位(反射波的相位)的值取为纵轴的曲线图。

图29是用于说明本发明的第5实施方式的反射阵列的设计参数的图。

图30是表示在本发明的第5实施方式的反射阵列中，在以X轴方向的极化波从角度(θ_i1，φ_i1)＝(20°-90°)入射时的来自反射阵列的远方散射场的图。

图31是表示在本发明的第5实施方式的反射阵列中，在以Y轴方向的极化波从角度(θ_i2，φ_i2)＝(30°-180°)入射时的来自反射阵列的远方散射场的图。

图32是表示本发明的第5实施方式的反射阵列的背面的构造的图。

图33是表示本发明的第5实施方式的反射阵列中的透过系数的图。

图34是表示本发明的第7实施方式的反射阵列的图。

图35是表示本发明的第7实施方式的反射阵列中的设计条件的图。

图36是在本发明的第7实施方式的反射阵列中，将交叉偶极子的长度取为横轴，将反射相位(反射波的相位)的值取为纵轴的曲线图。

图37是表示本发明的第7实施方式的反射阵列中的远方散射场的图。

符号说明

1反射阵列、10阵列元件、20底板

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。

(本发明的第1实施方式)

图3至图5表示本发明的第1实施方式的频率选择型反射阵列。在本实施方式的频率选择型反射阵列中，在电介质基板上，如图3以及图5所示，在表面上配置了交叉偶极子的阵列元件，如图4以及图5所示，在背面配置了环路的阵列元件。

在此，在图3至图5所示的频率选择型反射阵列中，表面的交叉偶极子改变长度，以使反射波的相位差与希望的放射方向一致。

另外，在所述频率选择型反射阵列中，背面的环路，进行考虑了电介质基板的介电常数以及环路宽度的电磁场仿真，制成反射系数为0dB的长度，是工作频率的大约1个波长。

首先说明为作为底板工作而在背面配置的方形环路的频率选择性。图6以及图7表示从方形环路的上面(Z轴的正方向)提供平面波的情况下的解析模型，图8是表示反射系数以及透过系数的特性的曲线图。

在此，方形环路的构造为：周长12mm、基板的厚度1.5mm、方形环路间的间距D＝7mm。在解析中使用了周期边界条件，设想方形环路为无限周期。

由图8可知，反射系数在24GHz达到0dB，成为全反射。与之相对，在其它频率透过系数接近0dB。即，可以确认在方形环路的周期构造中存在频率选择性。

接着，对在图6以及图7所示的方形环路的上面设置了交叉偶极子时的反射系数进行调查。

图9表示在方形环路的上面设置了交叉偶极子时的解析模型以及反射系数的曲线图。

具体而言，图9使交叉偶极子的长度变化来表示出从反射板的法线方向提供入射波的情况下、改变与行进方向垂直的面上的电场方向来将TM波倾斜20度入射的情况下、以及改变与行进方向垂直的面上的电场方向来将TM波倾斜20度入射的情况下的各自的反射系数。

使交叉偶极子的长度从0.5mm(0.04λ在24GHz)变化到6.5mm(0.52λ在24GHz)时的反射系数的变化量至多是2dB以下，可以认为反射系数，与对于周期构造方形环路具有频率选择性的情况相比较小。

这表示，在本实施方式的频率选择型反射阵列的背面配置了方形环路、在表面配置了交叉偶极子的构造的选择频率，可以大体由背面的方形环路的形状以及大小决定。

在此，交叉偶极子相对于X方向以及Y方向为相同长度，做成了对称构造。因此，无论在TE入射的情况下还是在TM入射的情况下，从法线方向入射时的反射系数的值都大致相同。

接着，在图10中表示使本实施方式的频率选择型反射阵列的交叉偶极子的长度与图9时同样地从0.5mm(0.04λ在24GHz)变化到6.5mm(0.52λ在24GHz)时的相位的变化。此时所使用的交叉偶极子的长度以及宽度如图11所示。

在图10中，实线表示以方形环路为底板时的交叉偶极子的反射相位的变化，虚线表示为了比较而将底板做成金属平板时的交叉偶极子的反射相位的变化。

从图10可知，通过改变交叉偶极子的长度改变了反射波的相位。从图9以及图10可知，该反射板，可以通过环路的周长决定选择频率，通过交叉偶极子的长度改变反射波的相位。

接着，说明使用该反射板将反射波朝向希望的方向的方法。所谓反射阵列的设计技术，是为了使波束朝向希望方向，通过以必要的相位差使入射波散射(反射)的方式来设计各阵列元件。

为了说明该方法，图11中表示以标准的印刷阵列(print array)作为元件的反射阵列的原理。(式1)表示用于使相位与希望的方向一致的阵列开口分布条件。

【数学式1】

φ_{mn} - K_{0} (R_{mm} + \overset{&RightArrow;}{r_{mn}} \cdot \overset{&RightArrow;}{U_{0}}) = 2 ρπ,

ρ＝±1，±2(式1)

在此，在(式1)中，R_mn是从波源到第mn号元件的距离，φ_mn是从第mn号元件的散射场的相位，

【数学式2】

\overset{&RightArrow;}{r_{mn}}

是从阵列中心到第mn号元件的位置矢量。

【数学式3】

\overset{&RightArrow;}{U_{0}}

是对于反射阵列的主波束的方向的单位矢量。

在现有的微带反射阵列中，底板为金属平板，与之相对，本发明的第1实施方式的微带反射阵列中，底板由周期构造的环路构成，但设计方法相同。

在微带反射阵列的设计中，一般为了获得要求的相位，使反射元件的形状或大小改变。

在本发明的第1实施方式中，根据图10所示的相位以及交叉偶极子的元件的长度的曲线图，分别决定满足(式1)的长度。

在图3至图5所示的本实施方式的反射阵列的例子中，设计成在24GHz向X轴方向倾斜35°来使其散射。图12中表示与图10对应地求出的图3中的#1到#15的交叉偶极子的长度。

接着，为了观察本发明的效果，在图13中表示本实施方式的反射阵列中的交叉偶极子的远方散射场。

在此，假定了波源来自(θ_i，φ_i)＝(20°，-90°)，但在本发明的情况下，当在40°以下弯曲波束时，波源可以来自任何地方。在本发明的情况下采用了交叉偶极子，因此波源既可以是TM波也可以是TE波。

图13(a)表示TM波入射时的放射模式，图13(b)表示TE波入射时的放射模式。无论在哪种情况下，都向希望方向的35°放射。

接着，使用图14说明本实施方式中的频率选择性所对应的效果。

图14(a)表示TM波入射时的35°方向的增益，图14(b)表示TE波入射时的35°方向的增益。在图14(a)以及图14(b)中，以虚线表示现有的以金属平板作为底板时的35°方向的增益，以实线表示本发明的以频率选择型方形环路作为底板时的35°方向的增益。

在此，将主波束方向的电场大小与全部方向的放射的大小的平均比较来表示增益。从图14中可以确认，在以方形环路作为底板时，在设计频率24GHz以下的频率，水平降低，具有频率选择性。

(本发明的第2实施方式)

图15表示本发明的第2实施方式的反射阵列的一例。

如图15所示，本实施方式的反射阵列是表面由交叉偶极子构成、背面由环路构成的极化波共用反射阵列。本实施方式的反射阵列使用在Y方向和X方向上具有相同长度的交叉偶极子。

一般的镜面反射的情况下，当入射波为(θ_i，φ_i)＝(0°，0°)的情况下，反射波成为(θ_s，φ_s)＝(0°，0°)。

与之相对，图15表示设计成从(θ_i，φ_i)＝(0°，0°)、即图15所示的Z轴的正方向入射的波，对于任何极化波都向(θ_s，φ_s)＝(30°，0°)的方向反射的例子。

平面波的电场仅存在于与电波的行进方向垂直的面上。因此，不具有Z分量，电场矢量可以分离成Ey分量和Ex分量来考虑。

因此，若与Ex分量平行的波和与Ey分量平行的波都向(θ_s，φ_s)＝(30°，0°)的方向放射，则从(θ_i，φ_i)＝(0°，0°)入射的波无论怎样的极化波的情况下都向(θ_s，φ_s)＝(-30°，0°)的方向放射。

图15所示的上表面的交叉偶极子，为了实现这一点，在X方向和Y方向上都取相同的长度。

图16表示本实施方式的反射阵列中的交叉偶极子的长度。在此，图16中的号码与图15中的号码相对应。本实施方式的反射阵列中，Y轴方向的构造是完全对称的。这导致入射为Z轴方向，在XZ平面上控制波束。

图17表示本实施方式的反射阵列中的交叉偶极子的远方场。

无论在图17(a)所示的Ex极化波的情况下，还是在图17(b)所示的Ey极化波的情况下，都可以确认主波束朝向如θ＝-30°的希望的方向。此外，背面的环路与本发明的第1实施方式的反射阵列同样地具有频率选择性。

(本发明的第3实施方式)

图18表示本发明的第3实施方式的反射阵列的一例。

表示了本实施方式的反射阵列，通过以金属作为底板，以交叉偶极子作为元件，对于与行进方向铅直的面上的任何极化波都将反射波弯曲到希望的方向的例子

图18(a)表示本实施方式的反射阵列的表面，图18(b)表示本实施方式的反射阵列的背面。

本实施方式的反射阵列的表面由交叉偶极子构成，本实施方式的反射阵列的背面由金属平板构成。

在本实施方式的反射阵列中，在24GHz，将入射波的方向设计为(θ_i，φ_i)＝(20°，-90°)，将反射波的方向设计为(θ_s，φ_s)＝(35°，180°)。

图19表示本实施方式的反射阵列的各元件的设计值。另外，图20表示本实施方式的反射阵列中的交叉偶极子的远方场。

根据图20可知，TM波入射时的E_φ分量以及TE波入射时的E_θ分量都向希望的35°方向反射。

(本发明的第4实施方式)

图21表示本发明的第4实施方式的反射阵列的一例。

图21是增加元件数来增大反射板的大小的情况下的例子。将入射波的方向设计为(θ_i，φ_i)＝(20°，-90°)，将反射波的方向设计为(θ_s，φ_s)＝(30°，180°)。

图22表示本实施方式的反射阵列的各元件的设计值。另外，图23表示本实施方式的反射阵列中的交叉偶极子的远方场。

根据图23可知，TM波入射时和TE波入射时都向希望的30°方向反射。

(本发明的第5实施方式)

图24表示本发明的第5实施方式的反射阵列的构造。

图24是从元件的侧面观看本实施方式的极化波独立交叉偶极子反射阵列的俯视图。

在此，坐标如图24所示，沿平面设置X轴和Y轴，将与平面垂直的方向设置为Z轴。

在本实施方式中，如图25所示那样决定了设计条件。即，对于X轴方向的极化波，入射角(θ_i1，φ_i1)＝(20°，-90°)，对于Y轴方向的极化波，入射角(θ_i2，φ_i2)＝(30°，-180°)那样，假定了分别来自不同方向的入射时，设计成对于X轴方向的极化波，反射角(θ_r1，φ_r1)＝(40°，0°)，对于Y轴方向的极化波，反射角(θ_r2，φ_r2)＝(0°，0°)那样，散射波分别向不同方向放射。在此，频率取12GHz。

图26表示本实施方式的反射阵列的元件号码。另外，图27表示各元件的长度的一览。

接着，对各元件的X方向以及Y方向的长度的决定方法进行描述。

图28表示将交叉偶极子的长度取为横轴，将反射相位(反射波的相位)的值取为纵轴的曲线图。

在图28中，虚线表示以金属板作为底板的情况下的例子，实线表示以频率选择板作为底板的情况下的例子。

可知，根据底板不同，反射相位相对于长度的斜率不同，但在任何情况下都将交叉偶极子的长度从0mm改变到14mm，由此，可以使反射相位的值从约50°变化到-250°。

在此，交叉偶极子相对于X轴方向以及Y轴方向的两个极化波对称，因此不管在哪个极化波的情况下都可以使用图28。

根据图28可知，根据阵列天线的理论可以使用反射相位来控制放射方向。即，如图29那样表示各参数时，通过(式2)表现阵列元件的相位α_mn。

【数学式4】

α_{mn} - K_{0} [| \overset{&RightArrow;}{r_{mn}} - \overset{&RightArrow;}{r_{f}} | + \overset{&RightArrow;}{r_{mn}} \cdot \overset{&RightArrow;}{U_{0}}] = 2 Nπ,

N＝0，1，2(式2)

图27所示的参数是根据图28决定了背面为方形环路的情况下的长度的参数。

接着，表示所设计的反射阵列的特性。

图30表示以X轴方向的极化波从角度(θ_i1，φ_i1)＝(20°，-90°)入射时的从反射阵列起的远方散射场。

在图30中，实线表示电场的E_θ分量，虚线表示E_φ分量。可知图30的情况下的散射波，Eθ分量占支配地位，向希望的角度(θ_r1，φ_r1)＝(40°，0°)的方向放射。

接着，在图31中表示以Y轴方向的极化波从角度(θ_i2，φ_i2)＝(30°，-180°)入射时的从反射阵列的远方散射场。

在图31中，实线表示电场的E_φ分量，虚线表示电场的E_θ分量。可知图31的情况下的散射波，E_φ分量占支配地位，向希望的角度(θ_r2，φ_r2)＝(0°，0°)的方向放射。

如上所示，可知在本实施方式中，对于与两个极化波对应的独立的入射方向，可以控制散射波来朝向分别不同的独立的反射方向。

图32表示本实施方式的反射阵列的背面的构造。如图32所示，本实施方式的反射阵列的背面由周长约1λ的方形环路的阵列构成。

接着，在图33中表示本实施方式的反射阵列中的透过系数。

图33比较表示了本实施方式的反射阵列中的透过系数以及金属反射板中的透过系数的频率特性。在此，实线A是仿真的值，实线B是测定值。

如图33所示，在金属反射板的情况下，无论哪个频率透过系数的值都低，与之相对，在本实施方式的反射阵列的情况下，在设计频率12GHz附近透过系数的值降低，而在其他频率透过系数的值增大。

即，可知本实施方式的反射阵列，在使用频率以外的频带中，与金属反射板相比易于通过电波。

(本发明的第6实施方式)

在本发明的第6实施方式的反射阵列中，可以改变频率来根据(式2)决定水平方向以及垂直方向的二者的元件长度。

(本发明的第7实施方式)

参照图34以及图37，说明本发明的第7实施方式的反射阵列。

本实施方式的反射阵列，可以使用水平方向的元件来控制第1频率f1中的散射波的方向，使用垂直方向的元件来控制第2频率f2中的散射波的方向。

图34表示用于2频率共用极化波独立控制的12×6元件的交叉偶极子。在此，水平元件对于水平极化波的入射波来工作，垂直元件对于垂直极化波的入射波来工作。

图35表示该交叉偶极子阵列的设计条件。在使用水平方向的元件的情况下，将工作频率设为6GHz，在使用垂直方向的元件的情况下，将工作频率设为12GHz。

作为设计条件，在6GHz，在球面坐标的φ为0°且恒定的XZ面上，将反射方向偏转30°，在12GHz，在球面坐标的φ为90°且恒定的YX面上，将反射方向偏转30°。

为了设计满足该设计条件的反射阵列的元件，求出了在无限周期构造的交叉偶极子阵列中平面波入射时的反射波的相位。其中，将元件间隔设为14mm。

图36表示6GHz以及12GHz时的交叉偶极子(元件)的长度和相位的关系。

在12GHz时，根据交叉偶极子的长度的变化，相位变化，与之相对，在6GHz时，在交叉偶极子的长度为13mm到14mm的狭小的范围内相位大幅度变化，可知在两个频率下，反射波的相位的性质不同。

使用图36所示的交叉偶极子的长度和相位的关系，求出达到满足图35所示的入射方向以及散射方向的相位差的各元件的尺寸，设计出图34所示的反射阵列。

图37表示本实施方式的反射阵列的远方散射场。可以确认：在两个频率，都从镜面反射，将波束向X方向以及Y方向的各方向倾斜30°来放射。

以上，使用上述实施方式详细说明了本发明，但对于本领域技术人员来说，本发明显然不限于本说明书中说明的实施方式。本发明在不超出由请求保护的范围所决定的本发明的主旨及范围的情况下，可以作为修正以及变更形态来实施。因此，本说明书的记载目的在于举例说明，绝没有对本发明进行任何限制的意思。

Claims

1.一种反射阵列，其由构成通过控制散射波的相位来控制反射波的方向的阵列的多个阵列元件、和底板构成，其特征在于，

所述底板是具有频率选择性功能的构造。

2.一种反射阵列，其由构成通过控制散射波的相位来控制反射波的方向的阵列的多个阵列元件、和底板构成，其特征在于，

所述阵列元件具有对于TE波入射使散射波的相位与所希望的反射波的方向一致的构造、和对于TM波入射使散射波的相位与所希望的反射波的方向一致的构造。

3.一种反射阵列，其由构成通过控制散射波的相位来控制反射波的方向的阵列的多个阵列元件、和底板构成，其特征在于，

所述阵列元件是极化波共用元件，具有针对以水平方向、垂直方向双方的极化波到来的入射波可以共同使用的功能。

4.根据权利要求2或3所述的反射阵列，其特征在于，

所述反射阵列具有频率选择性构造。

5.根据权利要求2至4中任何一项所述的反射阵列，其特征在于，

所述阵列元件由具有水平方向的棒以及垂直方向的棒的交叉偶极子构成，

所述交叉偶极子的水平方向以及垂直方向各自的大小，针对所述阵列元件的每一个而不同，

无论对于TE波入射还是TM波入射，所述交叉偶极子的水平方向以及垂直方向的某一个起作用，控制所述散射波的相位，针对TE波以及TM波的双方同时控制所述反射波的方向。

6.根据权利要求1、4或5所述的反射阵列，其特征在于，

所述频率选择构造是周期构造环路。

7.根据权利要求1、4、5或6所述的反射阵列，其特征在于，

所述频率选择构造，在选择频率使电波反射，在该选择频率以外的频率使电波透过。

8.根据权利要求1至7中任何一项所述的反射阵列，其特征在于，

其构造是：通过在X方向以及Y方向的双方上附加相位差，无论对于来自X方向的入射，还是对于来自Y方向的入射，抑或对于来自XY方向的任意的入射，都可以将反射波倾斜到希望的方向。

9.根据权利要求6或8所述的反射阵列，其特征在于，

所述周期构造环路将希望频率设为1λ，将该周期构造的环路的间距设为0.4λ～0.6λ。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的反射阵列，其特征在于，

所述阵列元件被构成为：无论从水平方向看还是从垂直方向看都成为相同构造以及相同大小。

11.根据权利要求10所述的反射阵列，其特征在于，

所述底板构成为，无论从水平方向看还是从垂直方向看都成为相同的构造以及相同大小。

12.一种反射阵列，其由多个阵列元件和底板构成，其特征在于，

在垂直极化波的入射方向以及水平极化波的入射方向分别不同的情况下，对于该垂直极化波的入射，各垂直方向的棒工作，散射波在根据各垂直方向的棒的电流分布的相位而决定的方向上放射，对于该水平极化波，各水平方向的棒工作，散射波在根据各水平方向的棒的电流分布的相位而决定的方向上放射，由此可以分别独立地决定该垂直极化波的散射波的放射方向和该水平极化波的散射波的放射方向。

13.根据权利要求12所述的反射阵列，其特征在于，

所述水平方向的棒的工作频率和所述垂直方向的棒的工作频率不同。

14.根据权利要求12或13所述的反射阵列，其特征在于，

所述底板由频率选择板构成。

15.根据权利要求14所述的反射阵列，其特征在于，

所述频率选择板由环路阵列构成。

16.根据权利要求14或15所述的反射阵列，其特征在于，

所述底板由2频率共用频率选择板构成。

17.根据权利要求14或15所述的反射阵列，其特征在于，

所述底板由宽频带频率选择板构成。