CN104685716B - 反射阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个方式涉及一种反射阵列，其具有多个被配置成阵列状的元件，各元件具有与接地板分开设置的H型贴片，所述H型贴片由2个矩形的外侧贴片所构成的H型贴片的外侧的4个顶点、和内侧贴片所构成的内侧的4个顶点构成，为了改变平行于第1方向入射的电场的反射相位，维持所述外侧贴片的4个顶点的位置和外侧贴片的尺寸不变，并且决定由所述内侧贴片的4个顶点的位置所决定的所述第1方向的内侧贴片的长度，为了改变平行于所述第2方向入射的电场的反射相位，决定所述H型贴片在所述第2方向上的长度，所述第2方向是由所述H型贴片的外侧贴片的4个顶点的位置来决定的。

Description

反射阵列
技术领域
本发明涉及用于无线通信中的反射阵列。
背景技术
在无线通信的技术领域中，为了确保通信区域等，正在研究能够使入射波朝向自由的方向散射的反射阵列的应用。并且，反射阵列也可以使用于如下情况：在预见到直达波(direct wave)占主要优势的传播环境中，形成多(multiple)路径，实现多输入多输出(Multiple Input Multiple Output：MIMO)方式下的通信量的提高和/或可靠性的加强等。
并且，为了实现通信的高速大容量化等，有时也将彼此正交的2个极化波作为极化分集或极化MIMO利用于通信中。在这种情况下的极化波是线极化波，例如，也可以被称为：具有垂直于入射面的电场成分的电波(Transverse Electric wave：TE波(横电波))和具有平行于入射面的电场成分的电波(Transverse Magnetic wave：TM波(横磁波))。或者极化波也可以被称为：具有垂直于大地的电场成分的垂直极化波(vertical polarizationwave)和具有平行于大地的电场成分的水平极化波(horizontal polarization wave)。并且，特别在室外，由于受传播环境的影响，电场沿各个方向旋转。在这种情况下，可以认为电场拥有垂直成分和水平成分这两种成分。不管是哪种情况，电场的振幅方向彼此正交的2个平面波均可以用于通信中。但是，现有的反射阵列难以使从某个方向到来的2个极化波分别向期望的方向反射。
另一方面，在长期演进(Long Term Evolution：LTE)先进(LTE－Advanced)方式这种无线通信系统中，根据需要而在通信中使用多个频带或者载波。因此，对在通信中所使用的电波进行反射的反射阵列也优选对应多个频带(multiband，多频带)。在非专利文献1中记载了与多频带对应的现有的反射阵列。非专利文献1所记载的反射阵列具有：间断的环状元件，其用于Ka频带(32GHz)；间断的方形的线状元件，其用于X频带(8.4GHz)；以及交叉偶极子元件(cross dipole element)，其用于C频带(7.1GHz)。但是，该反射阵列将圆极化波作为对象，不能直接用于线极化波。进而，在非专利文献1中所记载的反射阵列需要将元件加工成复杂的形状以使能够在Ka、X和C频带适当地进行动作，因此存在导致成本变高的担忧。
如非专利文献2中所记载那样，现有的反射阵列如微带元件(macrostripelement)那样使用大约半波长的元件。由于通过改变该元件的尺寸而谐振频率发生偏移，所以能够使反射相位发生变化。因此，只要以平面波朝向期望的方向的方式决定各阵列元件的相位即可。报告了使用交叉偶极子的方法，该方法用于实现使这种半波长的元件对应于多个极化波、且使从某个方向到来的2个极化波分别向期望的方向反射的反射阵列(非专利文献3、4)。
一方面，作为与现有的使用了半波长元件的反射阵列相比以更大的角度来控制反射方向的方法，报告了采用远远小于波长的伞状结构的反射阵列(非专利文献5)。但是，至今为止不存在能够共用2个正交的极化波的伞状结构。因此，不存在能够进行广角控制的用于极化波共用的伞状结构。
另一方面，在LTE(Long Term Evolution：长期演进)－Advanced方式这样的无线通信系统中，根据需要而在通信中使用多个频带或者载波。因此，对在通信中所使用的电波进行反射的反射阵列也优选对应多个频带(multiband，多频带)。在以下的非专利文献1和非专利文献3中记载了与多频带对应的现有的反射阵列。非专利文献1所记载的反射阵列具有：间断的环状元件，其用于Ka频带(32GHz)；间断的方形的线状元件，其用于X频带(8.4GHz)；以及交叉偶极子元件，其用于C频带(7.1GHz)。非专利文献3所记载的反射阵列将交叉偶极子作为元件，并且针对电场平行于X轴的第1频率f1的入射波，改变交叉偶极子元件的X方向的长度来决定反射相位，并且针对电场平行于Y轴的第2频率f2的入射波电波，改变交叉偶极子元件的Y方向的长度来决定反射相位。
但是，现有的结构以半波长元件为基础，由于栅瓣的发生和元件间耦合的影响，而难以进行40度以上的广角控制。
为了解决这种问题而提出了具有非专利文献5、6所记载那样的伞状结构的反射阵列。但是，它们不是极化波共用元件。因此，难以对各极化波独立地进行设计。因此可知：如果改变Y方向的伞状体间的间隙gy，则对于X方向的伞状体间的间隙gx的反射相位的值也会发生变化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012－34331号公报
非专利文献
非专利文献1：Fan Yang,Ang Yu,Atef Elsherbeni and John Huang,“Single-Layer Multi-band Circularly Polarized Reflect array Antenna:Concept,Designand Measurement,”URSI General Assembly,Chicago,Illinois,August 7-16,2008.
非专利文献2：D.M.Pozar,T.S.Targonsky,and H.D.Syrigos,“Designofmillimeter wave microstrip reflectarrays,”IEEE Trans.Antennas Propagat.,vol.AP-45,no.2,pp.287-295,1997.
非专利文献3：T.Maruyama,T.Furuno,T.Ohya,Y.Oda,Q.Chen,and K.Sawaya,“Dual Frequency Selective Reflectarray for Propagation Improvement”,IEEEiWAT,2010,pp.1-4,5464764,March 2010.
非专利文献4：L.Li,Q.Chen,Q.Yuan,K.Sawaya,T.Maruyama,T.Furuno,andSUebayashi,“Frequency Selective Reflectarray using Crossed-Dipole ElementswithSquare Loops for Wireless Communication Applications,”IEEETrans.AntennasPropagat.,vol.AP-59,no.1,pp.89-99,2011.
非专利文献5：T.Maruyama,T.Furuno,Y.Oda,J.Shen,and T.Ohya,“Capacitancevalue control for metamaterial reflectarray using multi-layermushroomstructure with parasitic patches,”ACES JOURNAL,vol.27,no.1,pp.28-41,Jan.2012.
非专利文献6：T.Maruyama,J.Shen,N.Tran and Y.Oda“Multi-bandReflectarrayusing Mushroom Structure,”IEEE ICWITS 2012.
非专利文献7：T.Maruyama,Y.Oda,J.Shen,N.Tran and H.Kayama,“Design ofwideangle reflection reflectarray using multi-layer mushroom structure toimprovepropagation,”IEEE URSI General Assembly and Scientific Symposium,2011XXXthURSI,Aug.,2011.
非专利文献8：J.Shen,Y.Oda,T.Furuno,T.Maruyama,and T.Ohya,“Anovelapproach for capacity improvement of 2x2MIMO in LOS channelusingreflectarray,”VTC2011spring,10.1109/VETECS.2011.5956339,May 2011.
非专利文献9：Payam Nayeri,Fan Yang,and Atef Z.Elsherbeni,”Single-FeedMulti-Beam Reflectarray Antennas,IEEE AP-S 2010.
发明内容
发明要解决的课题
本发明的一个课题是提供一种具有伞状元件的反射阵列，其能够使具有平行于基板表面的电场成分的第1极化波和具有垂直于基板表面的电场成分的第2极化波向期望的方向反射，并且具有简单的结构。
本发明的另一课题是为了解决以往困难的课题而提出的，提供一种能够实现下列项目中的全部或者其中的一个的反射阵列：
(1)提供能够独立地变更TE入射的反射相位和TM入射的反射相位的反射阵列；
(2)能够进行广角控制；
(3)提供在伞状结构中为了改变X方向的反射相位而使X方向的间隙尺寸发生变化时不使Y方向的电容(capacitance)的值发生变化的方法；
(4)以多个频率共用。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的一个方式涉及一种反射阵列，其具有多个被配置成阵列状的元件，其中，各元件具有与接地板分开设置的H型贴片，所述H型贴片由2个矩形的外侧贴片所构成的H型贴片的外侧的4个顶点、和内侧贴片所构成的内侧的4个顶点构成，为了改变平行于第1方向入射的电场的反射相位，维持所述外侧贴片的4个顶点的位置和外侧贴片的尺寸不变，并且决定由所述内侧贴片的4个顶点的位置所决定的所述第1方向的内侧贴片的长度，为了改变平行于所述第2方向入射的电场的反射相位，决定所述H型贴片在所述第2方向上的长度，所述第2方向是由所述H型贴片的外侧贴片的4个顶点的位置来决定的。
本发明的另一方式涉及一种反射阵列，其具有多个被配置成阵列状的反射元件，其中，各反射元件具有与接地板分开设置的H型贴片，所述H型贴片具有2个相同尺寸的矩形的外侧贴片、和1个矩形的内侧贴片，以所述H型贴片关于由矩形的一边规定的第1方向和与所述第1方向垂直的第2方向对称的方式，所述2个外侧贴片夹着所述内侧贴片而与所述内侧贴片连结，为了进行平行于所述第1方向入射的电场的极化，在使被配置于所述第2方向上的各反射元件的外侧贴片在所述第1方向上的长度保持不变的状态下，决定所述内侧贴片在所述第1方向上的长度，为了进行平行于所述第2方向入射的电场的极化，决定所述H型贴片在所述第2方向上的长度。
发明效果
根据本发明的上述方式，能够提供一种具有伞状元件的反射阵列，其能够使具有平行于基板表面的电场成分的第1极化波和具有垂直于基板表面的电场成分的第2极化波向期望的方向反射，并且结构简单。
并且，根据本发明的上述方式，可以提供能够独立地变更TE入射的反射相位和TM入射的反射相位的反射阵列，进一步可以提供能够以多个频率共用的反射阵列。
附图说明
图1是用于说明反射阵列的原理的说明图。
图2是示出由伞状结构形成元件的情况。
图3是举例示出元件的代替结构的图。
图4是反射阵列的放大俯视图。
图5是反射阵列的俯视图。
图6是与由伞状结构所形成的元件的等效电路图。
图7是示出由伞状结构所形成的元件的贴片尺寸Wy与反射相位之间的关系的图。
图8是在进行垂直控制的情况下的反射阵列的俯视图。
图9是示出垂直控制用的贴片的一例的图。
图10是示出垂直控制用的贴片的另一例的图。
图11是示出垂直控制用的贴片的另一例的图。
图12是示出彼此正交的2个极化波向反射阵列入射的情况的图。
图13是示出使TE波和TM波向相同方向反射的反射阵列的一个周期的元件队列的图。
图14是示出将1个周期的元件队列在y轴方向上并排2个的情况的俯视图。
图15是示出图13和图14所示的10个元件各自的各种参数的值的图。
图16A是示出针对图13－15所示的元件队列的仿真结果的图(θ＝48度)。
图16B是示出针对图13－15所示的元件队列的仿真结果的图(φ＝27度)。
图17A是示出电波的入射方向和反射方向的图。
图17B是示出极化波的入射方向与坐标轴的关系(φi＝270度)的图。
图17C是示出极化波的入射方向与坐标轴的关系(φi＝180度)的图。
图18是示出在TE波和TM波入射至沿x轴和y轴方向以等间隔排列元件而成的反射阵列的情况下将反射波的反射相位作为频率的函数的图。
图19是示出元件在y轴方向上的间隙尺寸与反射相位之间的关系的图。
图20是示出元件在x轴方向上的间隙尺寸与反射相位之间的关系的图。
图21是示出构成反射阵列的多个元件各自的中心坐标为(mΔx，nΔy，0)的情况的图。
图22是对于由40个元件所形成的1个周期的元件队列的俯视图。
图23是示出图22所示的40个元件各自的各种参数的值的图。
图24是示出由反射阵列所反射的TE波的雷达反射截面面积RCS的仿真结果的图。
图25是示出由反射阵列所反射的TM波的雷达反射截面面积RCS的仿真结果的图。
图26是基于现有技术的交叉偶极子天线的反射阵列的概略图。
图27是示出使Y方向的伞状体间的间隙gy发生变化时对于X方向的伞状体间的间隙gx的反射相位的图。
图28是用于说明使用了伞状结构的反射阵列的原理的说明图。
图29是与由伞状结构所形成的元件的等效电路图。
图30是基于现有的伞状结构的反射阵列的放大俯视图。
图31A是示出本发明的一个实施例的H型伞状元件的结构的图。
图31B是示出本发明的一个实施例的H型伞状元件的结构的图。
图32是示出本发明的一个实施例的H型伞状元件的俯视图。
图33是使用本发明的第1实施例的H型伞状元件构成的1个周期的反射阵列的结构图。
图34是将由图33的本发明的第1实施例的H型伞状元件所形成的反射阵列排成3列的其中一部分的放大图。
图35是将由图33的本发明的第1实施例的H型伞状元件所形成的反射阵列排成3列的其中一部分的放大图。
图36是将由图33的本发明的第1实施例的H型伞状元件所形成的反射阵列排成3列的其中一部分的放大图。
图37是将由图33的本发明的第1实施例的H型伞状元件所形成的反射阵列排成3列的其中一部分的放大图。
图38是在3个频率的情况下改变内侧贴片的长度而示出本发明的第1实施例的反射相位与外侧贴片的长度之间的关系的图。
图39是在第一频率的情况下改变外侧贴片的长度而示出本发明的第1实施例的反射相位与内侧贴片的长度之间的关系的图。
图40是示出作为本发明的第1实施例的由H型伞状元件所形成的反射阵列的一例的设计值的图。
图41是示出所选择的Oy的值的图。
图42是示出所选择的Ix的值的图。
图43是示出以表1的设计条件向反射阵列入射时的散射截面面积的图。
图44是示出以表1的设计条件向反射阵列入射时的散射截面面积的图。
图45是示出本发明的第2实施例的反射阵列的结构的图。
图46是示出本发明的第2实施例的由TE入射H型伞状元件所形成的多频带反射阵列的反射相位特性相对于Oy的变化的图。
图47是示出由本发明的第2实施例的TM入射H型伞状元件所形成的多频带反射阵列的反射相位特性相对于lx的变化的图。
图48是由本发明的第3实施例的H型伞状元件所形成的反射阵列的放大图。
具体实施方式
参照附图，根据以下观点说明实施方式。图中，对相同的元件标注相同的参照编号或者参照标号。
在下面的实施例中，记载了具有多个被配置成阵列状的元件的反射阵列。被配置成阵列状的多个元件的各元件，具有与接地板分开设置的H型贴片。H型贴片由2个矩形的外侧贴片所构成的H型贴片的外侧的4个顶点、和内侧贴片所构成的内侧的4个顶点构成。在所记载的反射阵列中，为了改变平行于第1方向入射的电场的反射相位，维持外侧贴片的4个顶点的位置和外侧贴片尺寸不变，并且决定由内侧贴片的4个顶点的位置来决定的在第1方向上的内侧贴片的长度。并且，为了改变平行于第2方向入射的电场的反射相位，决定H型贴片在第2方向上的长度，第2方向是由H型贴片的外侧贴片的4个顶点的位置来决定的。
在另一实施例中，被配置成阵列状的多个反射元件的各反射元件具有与接地板分开设置的H型贴片。H型贴片具有2个相同尺寸的矩形的外侧贴片、和1个矩形的内侧贴片，以H贴片关于由矩形的一边规定的第1方向和与第1方向垂直的第2方向对称的方式，2个外侧贴片夹着内侧贴片而与内侧贴片连结。在所记载的反射阵列中，为了进行平行于第1方向入射的电场的极化，在使被配置于第2方向上的各反射元件的外侧贴片在第1方向上的长度保持不变的状态下，决定所述内侧贴片在第1方向上的长度。并且，为了进行平行于第2方向入射的电场的极化，决定H型贴片在所述第2方向上的长度。
首先说明本发明的第1实施方式的反射阵列。
1.反射阵列
2.极化波共用单频带
3.极化波共用多频带
3.1双谐振
3.2周期边界
3.3反射方向
4.变形例
这些项目的区分并不属于本发明的本质内容，既可以根据需要而组合使用2个以上的项目中所记载的事项，也可以将某个项目中所记载的事项应用在其它项目所记载的事项中(只要不矛盾)。
<1.反射阵列>
图1是示出用于说明反射阵列的基本原理的说明图。如图示那样，设为在地板上排列的多个元件各自的反射波的相位在相邻的元件彼此之间逐渐地变化。在图示的例子中的情况下，相邻的元件各自的反射波的相位差是90度。由于电波向垂直于等相位面(由虚线所示)的方向行进，所以通过适当地调整来自各个元件的的反射相位并且二维地配置元件来形成反射阵列，能够使入射波向规定的方向反射。
图2示出可以作为反射阵列用的元件使用的伞状结构。伞状结构具有接地板151、过孔152以及贴片153。接地板151是对多个伞状结构提供公共电位的导体。Δx和Δy分别表示相邻的伞状结构中的过孔之间的在x轴方向上的间隔和在y轴方向上的间隔。Δx和Δy表示与1个伞状结构相对应的接地板151的尺寸。一般来说，接地板151的尺寸与并排多个伞状结构而成的阵列的尺寸相同。过孔152是为了使接地板151与贴片153电短接而设置的。贴片153在x轴方向上具有Wx的长度，在y轴方向上具有Wy的长度。贴片153相对于接地板151隔着距离t且平行地设置，并且经由过孔152而与接地板151短接。为了使图示简明而在图2中只示出了2个伞状结构，但在反射阵列中，在x轴和y轴方向上设置有多个这种伞状结构。
在图2所示的例子的情况下，构成反射阵列的各个元件以伞状结构构成。但是这并不是在实施方式中所必须的。可以利用反射电波的任意的元件来形成反射阵列。例如，也可以使用具有环状的导电性图案(图3(1))、十字形的导电图案(图3(2))、并列的多个导电性图案(图3(3))等的元件来代替正方形的贴片。并且，在伞状结构中，也可以使用不具有用于连接贴片和接地板的过孔的结构(图3(4))。但是，从能够简单地设计较小的反射元件等观点出发，优选为如上所述那样在元件中采用伞状结构。
图4示出如图2所示的反射阵列的放大俯视图。示出沿着线p排成一列的4个贴片153、和与该列相邻且沿着线q排列的4个贴片143。贴片的数量是任意的。图5示出在xy平面上排列多个如图2和图4所示的元件来形成反射阵列的情况。
图6示出图2、图4和图5所示的伞状结构的等效电路。由于图4的沿着线p排列的伞状结构的贴片153与沿着线q排列的伞状结构的贴片153之间的间隙而产生电容C。另外，由于沿着线p排列的伞状结构的过孔152和沿着线q排列的伞状结构的过孔152而产生电感L。因此，相邻的伞状结构的等效电路是如图6右侧所示的电路。即，在等效电路中，电感L和电容C被并联地连接。电容C、电感L、表面阻抗Zs和反射系数Γ，可以表示为如下。
[数学式1]
L＝μ·t …(2)
在公式(1)中，ε0表示真空介电常数，εr表示在贴片彼此之间存在的材料的相对介电常数。在上述例子的情况下，元件间隔是y轴方向上的过孔间隔Δy。间隙gy是相邻的贴片之间的间隙，在上述的例子的情况下，gy＝Δy－Wy。Wy表示y轴方向上的贴片的长度。即，arc cos h函数的自变量表示元件间隔与间隙之间的比率。在公式(2)中，μ表示在过孔彼此之间存在的材料的磁导率，t表示贴片153的高度(从接地板151到贴片153之间的距离)。在公式(3)中，ω表示角频率，j表示虚数单位。在公式(4)中，η表示自由空间阻抗，φ表示相位差。
图7示出如图2、图4和图5所示的伞状结构的贴片尺寸Wy与反射相位之间的关系。总的来说，伞状结构(元件)的反射相位在某个谐振频率下为0。通过调整元件的电容C和/或电感L，能够调整元件在反射谐振频率的电波时的反射相位。在反射阵列的设计中，为了使谐振频率的电波向期望方向反射，需要通过电容C和/或电感L适当地设定各个元件的反射相位。在图中，实线表示理论值，用圆圈连起来的曲线表示通过有限单元法分析出来的仿真值。图7针对4种过孔的高度或者基板的厚度t分别示出贴片尺寸Wy与反射相位之间的关系。t02表示距离t为0.2mm的情况下的图表。t08表示距离t为0.8mm的情况下的图表。t16表示距离t为1.6mm的情况下的图表。t24表示距离t为2.4mm的情况下的图表。作为一例，过孔间隔或者元件间隔Δx和Δy为2.4mm。
根据图表t02可知，通过将厚度设为0.2mm，能够使反射相位处于175度附近。但是，即使使贴片尺寸Wy从0.5mm变化至2.3mm，反射相位之差也在1度以下，从而反射相位的值基本没有发生变化。根据图表t08可知，通过将厚度设为0.8mm，能够使反射相位处于160度附近。并且此时，如果使贴片尺寸Wy从0.5mm变化至2.3mm，则反射相位也大约从162度变化至148度，变化的范围是14度，从而很小。通过图表t16可知，如果使厚度为1.6mm，则相位处于145度以下，在贴片尺寸Wy从0.5mm变化至2.1mm的情况下，反射相位仅仅从144度向107度缓慢地减小，但是如果尺寸Wy增大至超过2.1mm，则反射相位急剧地减小，并且在尺寸Wy为2.3mm的情况下，反射相位的仿真值(圆圈)达到54度，反射相位的理论值(实线)达到0度。在图表t24的情况下，在贴片尺寸Wy从0.5mm向1.7mm发生变化的情况下，反射相位也只是从117度向90度缓慢地减小，但是如果尺寸Wy增大至超过1.7mm，则反射相位急剧地减小，并且在尺寸Wy为2.3mm的情况下，反射相位达到－90度。
在由如图2、图4和图5所示的伞状结构形成元件的情况下，所有元件在x轴方向上的贴片尺寸Wx均相同，而y轴方向上的贴片尺寸Wy因元件位置的不同而不同。但是，贴片尺寸Wx在全部元件中均相同并不是必须的，也可以设计成按每个元件而不同。但是，在使用贴片尺寸Wx在全部元件中均相同的伞状结构来设计反射阵列的情况下，只要根据元件的位置仅仅决定y轴方向上的贴片尺寸Wy即可，因此使设计变得简单。具体地说，在各种过孔的高度或者基板的厚度t中，选择出使用于设计中的高度或者厚度(例如t24)，并且根据在该贴片的位置上所需要的反射相位来决定被排列的多个贴片各自的尺寸。例如，在选择了t24的情况下，在某个贴片的位置上所需要的反射相位是72度时，贴片尺寸Wy大约是2mm。也同样地对其它贴片决定尺寸。在理想的情况下，将贴片尺寸优选设计成使得在反射阵列中排列的1个元件组整体的反射相位的变化为360度。
但是，在图4和图5所示的结构中，在向反射阵列入射了电场的振幅方向为y轴方向的电波的情况下，使反射波偏向于反射相位在zx面内变化的方向、即相对于y轴方向垂直的方向或者向横方向(x轴方向)。方便起见，将这样地控制反射波的方法称为“水平控制”。但是本发明并不限定于水平控制。例如，能够以图8所示的结构来代替图4和图5所示的结构而构成反射阵列，并且能够使电场的振幅方向为x轴方向的电波向平行于电场的方向反射、即能够使该电波偏向于纵向方向(x轴方向)。方便起见，将这样地控制反射波的方法称为“垂直控制”。在进行垂直控制的情况下，能够通过几个方法决定贴片尺寸和间隔。例如，既可以如图9所示那样使元件的间隔Δx均相同并且使每个贴片不对称，也可以如图10所示那样使每个贴片对称并且使元件的间隔不同，还可以如图11所示那样设计成使元件的间隔Δx均相同且使每个贴片对称。这些只不过是一例，可以用适当的任意方法决定贴片尺寸和间隙。
<2.极化波共用单频带>
在如图8－11所示的垂直控制用的反射阵列中，如果具有x轴方向的电场成分的电波例如沿着z轴入射，则电波在zx面上以期望的反射角反射。如上所述，元件的反射相位由元件的电容C和电感L决定，特别是电容C由贴片彼此之间的间隔或者间隙决定。在垂直控制的情况下，如图8－11所示，x轴方向上的间隙gx根据各种反射相位的值而被设定成各种值，而维持y轴方向上的间隙gy不变。据此可以认为，在使具有x轴方向的电场成分的电波向期望方向反射时，x轴方向的间隙gx对反射波造成强烈影响。如图12所示，在沿着yz面行进的电波向被规定在xy面内的反射阵列入射的情况下，具有x轴方向的电场成分的电波是TE波(Transverse Electric wave：横电波)或者是水平极化波。在这种情况下的“水平极化波”是具有平行于入射面或者大地(xy平面)的电场成分的电波。
如果具有y轴方向的电场成分的电波例如沿着z轴向如图4和图5所示的水平控制用的反射阵列入射，则电波在zx面以期望的反射角反射。如上所述，元件的反射相位由元件的电容C和电感L决定，特别是电容C由贴片彼此之间的间隔或者间隙决定。在水平控制的情况下，如图4和图5所示，y轴方向上的间隙gy根据各种反射相位的值而被设定成各种值，而维持x轴方向上的间隙gx不变。据此可以认为，在使具有y轴方向的电场成分的电波向期望方向反射时，y轴方向上的间隙gy对反射波造成强烈影响。如图12所示，在沿着yz面内行进的电波向被规定在xy面内的反射阵列入射的情况下，具有y轴方向的电场成分的电波是TM波(Transverse Magnetic wave：横磁波)或者是垂直极化波。在这种情况下的“垂直极化波”是具有垂直于入射面或者大地(xy平面)的电场成分的电波。
通过以上的考察得知，为了使从相同的方向到来的TE波和TM波分别向期望方向反射，只要设计x轴方向的间隙gx以使TE波向期望方向反射、并且设计y轴方向的间隙gy以使TM波向期望方向反射即可。TE波的期望方向与TM波的期望方向既可以相同，也可以不同。TE波和TM波的频率既可以相同也可以不同。关于TE波和TM波的频率不同的情况，在后述的<3.极化波共用多频带＞中说明。
图13示出使TE波和TM波向相同方向反射的反射阵列的一个周期的元件队列。实际的反射阵列在x轴和y轴方向上配置多个图示的1个周期的元件队列而成。图14示出在排列多个图13所示的1个周期的元件队列而成的反射阵列中沿y轴方向排列的2个元件队列的俯视图。
图15示出图13和图14所示的10个元件各自的各种参数的值。具体地说，示出y轴方向上的间隙gy的尺寸、与该间隙gy相对应的反射相位(即，对于TM波的反射相位)、x轴方向上的间隙gx的尺寸、与该间隙gx相对应的反射相位(即，对于TE波的反射相位)、y轴方向上的贴片尺寸Wy和x轴方向上的贴片尺寸Wx的具体数值。相邻的元件各自的反射波的相位差是36度(2π/10弧度)。一般来说，从通过在xy平面上反复地设置某个1个周期的元件队列来构成反射阵列的观点出发，相邻的各个元件的反射相位的差值优选是360的整数倍的约数(例如36度)。但是，反射相位差无需严格地与360的整数倍的约数相一致，只要实质上一致即可。例如，严格来说27不是360的约数，但是通过使反射相位差每次变化27度地排列13个元件就能够实质上覆盖住360度的反射相位的范围，因此也可以使用如27度那样的反射相位差。
图16A示出与由图13－15所示的元件队列构成的反射阵列相关的仿真结果。不管是对于TE波还是对于TM波，电波的入射方向都是(θi，φi)＝(20度，270度)，期望的反射方向都是(θr，φr)＝(48度，27度)。但是，如图17A所示，θi和θr是入射波和反射波相对于z轴所成的偏角，φi和φr是入射波和反射波相对于x轴所成的偏角(deflection angle)。在图中，Eθ表示被反射的电波的θ方向的电场成分，Eφ表示被反射的电波的φ方向的电场成分。图示的仿真结果是表示电波在θ＝48度的面内的散射截面面积(dB)。任意一种电场成分都在期望方向φ＝27度时示出强峰值。图16B也示出同样的仿真结果，但是不同点在于示出电波在φ＝27度的面内的散射截面面积。如图示那样，任意一种电场成分均在期望方向θ＝48度时示出强峰值。如图16A和图16B所示，该反射阵列可以使从(θi，φi)＝(20度，270度)到来的TE波和TM波向(θr，φr)＝(48度，27度)这样的相同的期望方向反射。
此外，在图13－16所示的例子中，用于使TE波向期望方向反射的1个周期的元件数量和用于使TM波向期望方向反射的1个周期的元件数量都是10个，但这并不是在实施方式中所必须的。用于使TE波反射的1个周期的元件数量NTE与用于使TM波反射的1个周期的元件数量NTM也可以不同。例如，用于使TE波反射的1个周期的元件数量NTE可以是10，且用于使TM波反射的1个周期的元件数量NTM可以是20。在这种情况下，相邻的元件各自的反射波的相位差，对TE波来说是36度(360÷10)，对TM波来说是是18度(360÷20)。
这样，通过独立设计用于使TE波反射的x轴方向上的间隙gx和用于使TM波反射的y轴方向上的间隙gy，可以使TE波和TM波按照意愿向相同方向或者不同方向反射。
此外，要留意的是，x轴方向和y轴方向只不过是规定二维平面时的相对的方向。
图17B示出TE波和TM波从φi＝270度的方向向反射阵列入射的情况。反射阵列位于xy平面内。在这种情况下，TE波具有沿x轴方向变化的电场成分，TM波具有沿y轴和z轴方向变化的电场成分。因此，设计x轴方向上的间隙gx以用于反射TE波，并设计y轴方向上的间隙gy以用于反射TM波，从而能够制作反射阵列。这一点与上述的例子相同。但是，在图17C所示的例子中，TE波和TM波是从φi＝180度的方向向反射阵列入射的。在这种情况下，TE波具有沿y轴方向变化的电场成分，TM波具有沿x轴和z轴方向变化的电场成分。在这种情况下，TE波的反射波受到y轴方向上的间隙gy的很大的影响，TM波的反射波受到x轴方向上的间隙gx的很大的影响。因此，在图17C所示的例子中，需要设计y轴方向上的间隙gy以用于使TE波反射，并需要设计x轴方向上的间隙gx以用于使TM波反射。因此，更一般而言，为了反射彼此正交的2个极化波中的一个极化波，设计彼此正交的2个轴方向中的一个轴方向的间隙g1，为了使另一个极化波反射，设计另一个轴方向的间隙g2，从而可以使2个极化波分别向各自的期望方向反射。
<3.极化波共用多频带>
接着，考察如下反射阵列：在2个极化波分别具有不同的频率(多频带的情况下)的情况下，反射阵列使它们分别向相同或者不同的期望方向反射。如上所述，伞状结构(元件)的反射相位在某个谐振频率下为0，通过调整电容C和/或电感L，能够适当地设定元件在反射该谐振频率的电波时的反射相位。在反射阵列的设计中，为了使谐振频率的电波向期望方向反射，需要根据电容C和/或电感L适当地设定各个元件的反射相位。
<<3.1双谐振>>
如图12所示，在TM波相对于z轴以入射角θi向反射阵列入射的情况下，反射波的反射相位(arg(Γ))可以表示为如下。
[数学式2]
其中，谐振频率rf是通过下式表示的。
fp表示等离子体频率。εr表示在贴片和地板之间存在的介电基板的相对介电常数。c表示光速。等离子体频率fp与等离子体波数kp之间满足以下关系。
fp＝kpc/(2π)···(8)
等离子体波数kp与元件间隔Δx之间满足以下关系。
[数学式3]
其中，dv表示过孔的直径。此外，在上述的公式(5)中，εZZ表示沿着过孔的金属介质的有效介电常数，通过以下的公式(10)表示。εh表示构成伞状体的基板的相对介电常数，η0表示自由空间的阻抗。k0表示自由空间的波数，k表示伞状介质的波数，通过以下的公式(11)表示。kz表示波数矢量(波动矢量)的z成分，通过以下的公式(12)表示。
[数学式4]
此外，公式(5)中的Zg表示表面阻抗，满足下式的关系。
[数学式5]
这里，ηeff表示在以下的公式(14)中所表示的有效阻抗，α表示在以下的公式(15)中所表示的网格参数。
[数学式6]
如图12所示，在TE波相对于z轴以入射角θi向反射阵列入射的情况下，也可以进行和上述相同的计算。但是，需要使用在下式中所表示的表面阻抗ZTE。
[数学式7]
在图18中，当TE波和TM波向在x轴方向上和y轴方向上以相等间隔排列有元件的反射阵列入射的情况下，将反射波的反射相位作为频率的函数来示出。在仿真中，基板的相对介电常数εr是4.5，过孔的高度(即，地板与贴片之间的距离)t是1.52mm，x轴方向上的元件间隔Δx是4.1mm，y轴方向上的元件间隔Δy也是4.1mm。TE波和TM波的入射方向均是(θi，φi)＝(20度，270度)。如图示那样，在TE波的情况下，在频率从5GHz开始增加时，反射相位从150度开始逐渐地减小，并且在频率为9GHz(fM)时，反射相位为0，而且反射相位随着频率增加而减小。在TM波的情况下，在频率从5GHz开始增加时，反射相位从150度开始急剧减小，并且在频率为8.25GHz(fL)时，反射相位为0，而且反射相位随着频率进一步增加而减小，如果频率超过10GHz，则反射相位大约达到－180度。如果频率进一步增加，则反射相位变成+180度，并且急剧减小，在频率为11GHz(fH)时，反射相位为0，并且反射相位随着频率进一步增加而减小。这样，在TM波的情况下，存在2个使反射相位为0度的频率(fL、fH)。这种减小被称为双谐振或者寄生(spurious)谐振。如上所述，伞状结构(元件)的反射相位在谐振频率下为0，并且通过调整构成反射阵列的多个元件的电容C和/或电感L，能够使该谐振频率的电波向期望方向反射。
因此，可以实现如下反射阵列：该反射阵列通过使用使反射相位为0的作为不同极化波的频率的频率fL、fM或者fH，能够使不同频率的极化波分别向期望方向反射。即，设计x轴方向上的间隙gx以适当地反射第1频率的TE波，并且设计y轴方向上的间隙gy以适当地反射第2频率的TM波，从而使2个极化波以多频带分别向各自的期望方向反射。如在<2.极化波共用单频带>中所说明那样，在使具有x轴方向的电场成分的电波向期望方向反射的情况下，x轴方向上的间隙gx对反射波造成支配性的强烈影响，另一方面，在使具有y轴方向的电场成分的电波向期望方向反射的情况下，y轴方向上的间隙gy对反射波造成支配性的强烈影响。这一点在多频带的情况下也相同。在下面说明的例子中，TE波的频率(第1频率)是fL＝8.25GHz，TM波的频率(第2频率)是fH＝11GHz，但这并不是必须的。
图19示出伞状结构的元件在y轴方向上的间隙尺寸gy与反射相位之间的关系。在图19中电波是TM波，入射角θi是20度。图示的图表的形状单纯只是一例，在使用其它参数值的情况下为其它形状。图20示出伞状结构的元件在x轴方向上的间隙尺寸gx与反射相位之间的关系。在图20中电波是TE波，入射角θi是20度。图示的图表的形状也单纯只是一例，在使用其它参数值的情况下为其它形状。在实现反射阵列的情况下，需要设计x轴方向上的间隙gx以适当地反射第1频率fL的TE波，并且需要设计y轴方向上的间隙gy以适当地反射第2频率fH的TM波。
作为决定间隙尺寸gx、gy和反射相位的方法的一例，可以如下那样考虑。首先，决定在某个元件上对TM波要实现的反射相位，并在图19所示的图表中求出与该反射相位相对应的y轴方向上的间隙尺寸gy的值。接着，在图20中，使用y轴方向上的间隙尺寸为gy情况下的图表来决定x轴方向上的间隙尺寸gx和反射相位。通过重复该步骤就可以决定各个元件的间隙尺寸gx和gy。例如，在将对于TM波的反射相位设为－150度的情况下，从图19中得知y轴方向上的间隙尺寸gy是0.15mm。在图20中，使用y轴方向上的间隙尺寸gy为0.15mm的情况下的图表，来决定x轴方向上的间隙尺寸gx和反射相位。在将对于TM波的反射相位设为+70度的情况下，从图19中得知y轴方向上的间隙尺寸gy是0.89mm。在图20中，使用y轴方向的间隙尺寸gy为0.89mm的情况下的图表，来决定x轴方向上的间隙尺寸gx和反射相位。在将对于TM波的反射相位设为+140度的情况下，从图19中得知y轴方向上的间隙尺寸gy是1.62mm。在图20中，使用y轴方向的间隙尺寸gy为1.62mm的情况下的图表，来决定x轴方向上的间隙尺寸gx和反射相位。这种决定间隙尺寸gx、gy和反射相位的方法单纯只是一例，也可以用适当的任意方法来决定间隙尺寸gx、gy和反射相位。
<<3.2周期边界>>
当沿着x轴方向使元件的贴片之间的间隙尺寸gx和gy发生变化、且沿着x轴方向使TE波和TM波的反射相位逐渐地变化，由此构成反射阵列的情况下，难以使反射相位也沿着y轴方向发生变化。因此，优选为，由在x轴方向上排成1列的多个元件来形成用于构成反射阵列的1个周期的元件队列，并且配置多个该元件队列，由此形成反射阵列。这样，通过在元件队列中设定周期边界，能够大幅度地简化反射阵列的设计。
下面导出用于设定这种周期边界的条件。
如图17A所示地设定电波的入射方向和反射方向。在图示的例子的情况下，入射波从(rθφ)极坐标中的θ＝θi和φ＝φi的方向到来，反射波向θ＝θr和φ＝φr的方向行进。原点与反射阵列中的一个元件对应。沿着入射波行进的方向的入射单位矢量ui被记为如下。
ui＝(uix，uiy，uiz)＝(sinθicosφi，sinθisinφi，cosθi)···(17)
沿着反射波行进的方向的反射单位矢量ur被记为如下。
ur＝(urx，ury，urz)＝(sinθrcosφr，sinθrsinφr，cosθr)···(18)
如图21所示，设为构成反射阵列的多个元件各自的中心坐标为(mΔx，nΔy，0)。其中，m＝0，1，2，...Nx和n＝0，1，2，...Ny，Nx是m的最大值，且Ny是n的最大值。在x轴方向上的第m个和在y轴方向上的第n个元件(为方便起见称为第mn个元件)的位置矢量rmn被记为如下。
rmn＝(mΔx，nΔy，0)···(19)
在这种情况下，在第mn个元件上要实现的反射相位αmn(f)被记为如下。
αmn(f)＝(2πf/c)(rmn·ui－rmn·ur)+2πN···(20)
其中，“·”表示矢量的内积。c表示光速，f表示电波的频率(f＝c/λ)，λ表示电波的波长。如果在公式(20)中代入公式(17)－(19)，则在第mn个元件中要实现的反射相位αmn(f)被记为如下。
αmn(f)＝(2πf/c)(mΔxsinθicosφi+nΔysinθisinφi
－mΔxsinθrcosφr－nΔysinθrsinφr)
＝(2πf/c)mΔx(sinθicosφi－sinθrcosφr)
+(2πf/c)nΔy(sinθisinφi－sinθrsinφr)···(21)
其中，设2πN＝0，但不会失去一般性。此外，αmn(f)可以根据公式(21)而被设定成任意的值。但是，从通过在xy平面上反复地设置某个1个周期的元件队列而构成反射阵列的观点出发，相邻元件各自的反射相位的差值(αmn(f)－αm－1n(f)或者αmn(f)－αmn－1(f))优选是360的整数倍的约数(例如36度)。
参照公式(21)，在第mn个元件上要实现的反射相位αmn(f)一般依赖于Δx和Δy。但是，在公式(21)中，如果设为与Δy相乘的(sinθisinφi－sinθrsinφr)恒等于0，则反射相位αmn(f)就不会依赖于Δy。在这种情况下，反射相位αmn(f)在x轴方向上逐渐地变化，但在y轴方向上是保持不变的。这样，使在每个元件上要实现的反射相位在x轴方向上发生变化、但在y轴方向上保持不变，由此能够简单地实现反射阵列。
在与Δy相乘的(sinθisinφi－sinθrsinφr)等于0的情况下，下式成立。
sinθisinφi＝sinθrsinφr···(22)
这表示图17A中入射波的入射单位矢量ui的y成分的大小与反射波的反射单位矢量ur的y成分的大小相等。即，在入射单位矢量和反射单位矢量的y成分彼此相等的情况下，可以使在各个元件上要实现的反射相位在x轴方向上发生变化，而在y轴方向上保持不变。公式(22)也被记为如下。
sinθr＝sinθisinφi/sinφr···(23)
θr＝arcsin(sinθisinφi/sinφr)···(24)
因此，能够根据反射波相对于x轴所成的偏角φr而唯一地决定反射波相对于z轴所成的偏角θr。在满足公式(22)－(24)的情况下，在第mn个元件上要实现的反射相位αmn(f)被记为如下。
因此，在第mn个元件上要实现的反射相位αmn(f)是根据反射波相对于x轴所成的偏角φr而唯一地决定的。
作为一例，入射波相对于x轴所成的偏角φi是270度。在这种情况下，由于sinφi＝－1和cosφi＝0，所以被记为如下。
θr＝arcsin(－sinθi/sinφr)···(26)
αmn(f)＝(2πf/c)mΔx[(sinθi/sinφr)cosφr]···(27)
这样，通过满足公式(25)或者公式(27)，能够使TE波和TM波的反射相位沿着x轴方向逐渐地变化、但不使反射相位沿着y轴方向发生变化。由此，构成反射阵列的1个周期的元件队列能够由在x轴方向上排成1列的多个元件形成，通过设定这种周期边界，能够大幅度地简化反射阵列的设计。
<<3.3反射方向>>
如果参照公式(21)、(25)和(27)，则第mn个元件的反射相位αmn(f)依赖于频率f(具体地说，αmn(f)∝f)。因此，一般来说，在第1个频率fL下的元件的反射相位αmn(fL)与在第2频率fH下的元件的反射相位αmn(fH)不同。因此，一般来说，独立地控制第1频率fL的TE波被反射阵列所反射的方向、和第2频率fH的TM波被该反射阵列所反射的方向。
下面考察用于使TE波和TM波从相同的方向入射，且向相同的期望方向(θr，φr)反射的条件。
在利用上述的<<3.2周期边界>>的研究结果时，将多个元件在x轴方向上排成1列以使TE波和TM波的反射相位沿着x轴方向逐渐地变化、但不使反射相位沿着y轴方向发生变化，由此能够形成1个周期的反射阵列。但是，相邻的元件之间的反射相位差却根据频率而取不同的值。
坐标为(mΔx，nΔy，0)的第mn个元件的反射相位αmn(f)与坐标为((m－1)Δx，nΔy，0)的第m－1n个元件的反射相位αm－1n(f)之间的差值Δαx(f)，根据公式(21)被记为如下。
Δαx(f)＝αmn(f)－αm－1n(f)
＝(2πf/c)mΔx(sinθicosφi－sinθrcosφr)
+(2πf/c)nΔy(sinθisinφi－sinθrsinφr)
－(2πf/c)(m－1)Δx(sinθicosφi－sinθrcosφr)
－(2πf/c)nΔy(sinθisinφi－sinθrsinφr)
＝(2πf/c)Δx(sinθicosφi－sinθrcosφr)···(28)
因此，在TE波和TM波的入射方向(θi，φi)相同且TE波和TM波的期望方向(θr，φr)相同的情况下，对于第1频率fL的TE波的反射相位差Δαx(fL)和对于第2频率fH的TM波的反射相位差Δαx(fH)分别被记为如下。
Δαx(fL)＝(2πfL/c)Δx(sinθicosφi－sinθrcosφr)···(29)
Δαx(fH)＝(2πfH/c)Δx(sinθicosφi－sinθrcosφr)···(30)
如果计算出公式(29)与公式(30)之比，则可以得到如下公式。
Δαx(fL)：Δαx(fH)＝fL：fH···(31)
即，在对于第1频率fL的TE波的反射相位差Δαx(fL)和对于第2频率fH的TM波的反射相位差Δαx(fH)的比率、与第1频率fL和第2频率fH的比率相等的情况下，能够使TE波和TM波向相同的期望方向(θr，φr)反射。
例如，在目前的例子的情况下，由于第1频率fL＝8.25GHz且第2频率fH＝11GHz，所以如果在TM波的情况下将相邻的元件的反射相位差Δαx(fH)设为36度，则在TE波的情况下相邻的元件的反射相位差Δαx(fL)成为36×8.25/11＝大约27度。虽然严格来说27不是360的约数，但是通过使反射相位差每次变化27度地排列13个元件就能够实质上覆盖住360度的反射相位的范围。TE波和TM波的入射方向是(θi，φi)＝(20度，270度)，反射波的期望方向是(θr，φr)＝(48度，27度)。在反射相位差是36度的情况下，覆盖住360度的反射相位的范围所需要的元件数量是360/36＝10个。在反射相位差是27.3度的情况下，覆盖住360度的反射相位的范围所需要的元件数量是360/27＝大约13个。在这种情况下，以40个元件在x轴方向上排成一列而形成1个周期的反射阵列，在该1个周期的反射阵列中，包含3个周期的用于使TE波反射的13个元件，包含4个周期的用于使TM波反射的10个元件。
图22示出这种40个元件的1个周期的元件队列的俯视图。通过在x轴方向和y轴方向上排列多个这种元件队列，能够形成反射阵列。图23示出图22所示的40个元件各自的各种参数的值。具体地说，示出对于TM波的相位、y轴方向上的间隙gy的尺寸、对于TE波的相位、x轴方向上的间隙gx的尺寸、y轴方向上的贴片尺寸Wy和x轴方向上的贴片尺寸Wx的具体数值。如图示那样，相邻的元件各自的反射波的相位差，在TM波的情况下是36度，在TE波的情况下是27度。
图24是示出对于包含多个图22和图23所示的1个周期的元件队列在内的反射阵列的雷达反射截面面积(Radar Cross Section：RCS)(dBsm)的仿真结果。入射和反射的电波是8.25GHz的TE波。图表的横轴表示相对于z轴所成的偏角θ。TE波的入射方向是(θi，φi)＝(20度，270度)，反射波的期望方向是(θr，φr)＝(48度，27度)。Eθ表示反射波的θ方向的电场成分，Eφ表示反射波的φ方向的电场成分。图示的RCS是相对于x轴所成的偏角φ＝φr＝27度的面内(期望方向)的值。任意一种电场成分都在期望方向θ＝θr＝48度时示出强峰值。
图25也是示出对于包含多个图22和图23所示的1个周期的元件队列在内的反射阵列的雷达反射截面面积RCS(dBsm)的仿真结果，但是不同点在于，入射和反射的电波是11GHz的TM波。与图24的情况相同，任意一种电场成分都在期望方向θ＝θr＝48度时示出强峰值。
如图24和图25所示，根据实施方式的反射阵列，在第1频率fL的TE波和第2频率fH的TM波从相同的入射方向到来的情况下，可以分别使它们向相同的期望方向反射。
<4.变形例>
在上述的<<3.2周期边界>>的说明中，通过满足公式(22)，使得在元件上要实现的反射相位αmn(f)在x轴方向上逐渐地变化，但在y轴方向上保持不变。但是，实施方式并不限定于此例，相反地，也可以使在元件上要实现的反射相位αmn(f)在y轴方向上逐渐地变化，但在x轴方向上保持不变。在这种情况下，在公式(21)中，需要使作为Δx系数的(sinθicosφi－sinθrcosφr)恒等于0。在这种情况下，下式成立。
sinθicosφi＝sinθrcosφr···(32)
这表示图17A中入射波的入射单位矢量ui的x成分与反射波的反射单位矢量ur的x成分相等。在入射单位矢量和反射单位矢量的x成分彼此相等的情况下，能够使在各个元件上要实现的反射相位在y轴方向上发生变化，另一方面使该反射相位在x方向上保持不变。公式(32)也被记为如下。
sinθr＝sinθicosφi/cosφr···(33)
θr＝arcsin(sinθicosφi/cosφr)···(34)
因此，能够根据反射波相对于x轴所成的偏角φr而唯一地决定反射波相对于z轴所成的偏角θr。在这种情况下，在第mn个元件上要实现的反射相位αmn(f)被记为如下。
αmn(f)＝(2πf/c)nΔy(sinθisinφi－sinθrsinφr)
＝(2πf/c)nΔy[sinθisinφi－(sinθicosφi/cosφr)sinφr]···(35)
因此，在第mn个元件上要实现的反射相位αmn(f)是由反射波相对于x轴所成的偏角φr而唯一地决定的。
进而，坐标为(mΔx，nΔy，0)的第mn个元件的反射相位αmn(f)与坐标为(mΔx，(n－1)Δy，0)的第mn－1个元件的反射相位αmn－1(f)之间的差值Δαy(f)，根据公式(21)被记为如下。
Δαy(f)＝αmn(f)－αmn－1(f)
＝(2πf/c)mΔx(sinθicosφi－sinθrcosφr)
+(2πf/c)nΔy(sinθisinφi－sinθrsinφr)
－(2πf/c)mΔx(sinθicosφi－sinθrcosφr)
－(2πf/c)(n－1)Δy(sinθisinφi－sinθrsinφr)
＝(2πf/c)Δy(sinθisinφi－sinθrsinφr)···(36)
因此，在TE波和TM波的入射方向(θi，φi)相同且TE波和TM波的期望方向(θr，φr)相同的情况下，对于第1频率fL的TE波的反射相位差Δαy(fL)和对于第2频率fH的TM波的反射相位差Δαy(fH)分别被记为如下。
Δαy(fL)＝(2πfL/c)Δy(sinθisinφi－sinθrsinφr)···(37)
Δαy(fH)＝(2πfH/c)Δy(sinθisinφi－sinθrsinφr)···(38)
如果计算出公式(37)与公式(38)之比，则得到下式。
Δαy(fL)：Δαy(fH)＝fL：fH···(39)
因此，在对于第1频率fL的TE波的反射相位差Δαy(fL)和对于第2频率fH的TM波的反射相位差Δαy(fH)的比率、与第1频率fL和第2频率fH的比率相等的情况下，能够使TE波和TM波向相同的期望方向(θr，φr)反射。
因此，在综合上述的<<3.2周期边界>>和上述的说明时，可以认为，对构成反射阵列的多个元件中的任意的某个元件(mn)的反射相位而言，与在第1轴(x轴或者y轴)方向上与第mn个元件相邻的元件的反射相位相差规定值，并且与在第2轴(y轴或者x轴)方向上与该元件相邻的元件的反射相位相等。进而，也可以认为，入射单位矢量ui的第2轴方向成分的大小与反射单位矢量ur的第2轴方向成分的大小相等。进而，在对于第1频率fL的TE波的反射相位差Δαx或y(fL)和对于第2频率fH的TM波的反射相位差Δαx或y(fH)的比率、与第1频率fL和第2频率fH的比率相等的情况下，能够使TE波和TM波向相同的期望方向(θr，φr)反射。
接着，说明本发明的第2实施方式的反射阵列。
首先，概略说明由具有伞状结构的反射元件所形成的多频带反射阵列。
图28示出用于说明反射阵列的基本原理的说明图。设为如图示那样在地板上排列的多个元件各自的反射波的相位在相邻的元件彼此之间逐渐地变化。在图示的例子中的情况下，相邻的元件各自的反射波的相位差是90度。由于电波向垂直于等相位面(由虚线所示)的方向行进，所以通过适当地调整来自于各个元件的反射相位且在平面上配置元件，能够形成反射阵列，并且能够使入射波向期望的方向反射。
在公式(40)中使用位置矢量rmn、入射和反射方向单位矢量ui、ur，来表示在设计由M×N的阵列构成的反射阵列时对第mn个元件所赋予的相位αmn(非专利文献2)。换言之，如公式(40)所示那样，如果对第mn个元件赋予αmn的反射相位，则与反射方向的单位矢量ur正交的面成为等相位面，并且反射波向ur的方向行进。
[数学式8]
在公式(40)中，kf是在动作频率f中的波数，在公式(41)中表示。
[数学式9]
根据公式(40)，在x方向上相邻的第mn个元件与第(m－1)n个元件之间的相位差是通过公式(42)赋予的，在y方向上相邻的元件之间的相位差是通过公式(43)赋予的。
[数学式10]
Δαmx＝αmn-αm-ln…(42)
并且，在y方向上相邻的第mn个元件与第m(n－1)个元件之间的相位差是通过公式(42)赋予的，在y方向上相邻的元件之间的相位差是通过公式(43)赋予的。
[数学式11]
Δαny＝αmn-αmn-1…(43)
将由单位矢量ui所决定的入射方向和由单位矢量ur所决定的反射方向所成的平面被作为由两条直线所成的平面求得。该平面被称为反射面。当电场与该反射面正交时称为TE波，平行时称为TM波。
首先对用于使TE入射和TM入射向相同方向反射的原理进行说明。可知，如果设对于TE入射的相位差为ΔαmxTE、ΔαnyTE、且设对于TM入射的相位差为ΔαmxTM、ΔαnyTM，则在公式(44)、(45)成立时对TE波、TM波均能够使来自相同方向的入射波向相同方向反射。
[数学式12]
ΔαmxTE＝ΔαmxTM…(44)
[数学式13]
ΔαnyTE＝ΔαnyTM…(45)
接着，对用于使以第一频率和第二频率从相同的方向入射来的电波向相同的方向反射的原理进行说明。
在设第一频率为f1，设第二频率为f2时，在二个频率之间的入射方向矢量ui与位置矢量rmn分别相等的情况下，为了使2个频率的电波均向相同的反射方向矢量ur的方向反射，只要公式(46)、(47)成立即可。
[数学式14]
[数学式15]
αmnf2＝kf2(rmn·ui-rmn·ur)+2πN…(47)
可知，只要对公式(46)、(47)进行变形，使得相位之比与波数之比相等即可。并且此时，在通过公式(42)、(43)而相位之比相等时，相位差之比也会相等。即，只要公式(48)成立即可。
[数学式16]
公式(48)示出不管是Y方向的相位差之比还是X方向的相位差之比都与频率之比相等。
接着，说明频率与TM、TE入射之间的关系。这里，为了在第一频率的TM入射和第二频率的TM入射时分别向相同的方向进行反射，只要公式(49)成立即可。
[数学式17]
并且，为了在第一频率的TE入射和第二频率的TE入射时分别向相同的方向进行反射，只要公式(50)成立即可。
[数学式18]
并且，为了在第一频率的TE入射和第二频率的TE入射时分别向相同的方向进行反射，只要公式(51)成立即可。
[数学式19]
并且，为了在第一频率的TM入射和第二频率的TE入射时分别向相同的方向进行反射，只要公式(52)成立即可。
[数学式20]
即，可知，当使在TE入射时反射阵列以第一频率动作时的反射方向、与在TM入射时反射阵列以第二频率动作时的反射方向相等的情况下，只要使得TE入射时以第一频率所得的相位与TM入射时以第二频率所得的相位之比和波数之比相等即可。
为了说明本发明的H型伞状体的动作原理，首先说明现有的伞状结构的动作原理。
图29示出与伞状结构的等效电路。由于在图29的所排列的伞状结构的贴片253之间的间隙而产生电容C。因此，在利用沿着图29的线p排列的伞状结构的贴片253、和沿着线q排列的伞状结构的贴片来排列间隙尺寸不同的伞状体时，沿着线q排列不同值的电容C1、...、Cn。进而由于沿着线p排列的伞状结构的过孔252、和沿着线q排列的伞状结构的过孔252而产生电感L。因此，相邻的伞状结构的等效电路成为如图29右侧所示那样的电路。即，在等效电路中，电感L和电容C被并联地连接。电容C由公式(53)、(54)表示。
[数学式21]
[数学式22]
公式(53)是电场平行于x方向时所产生的电容，公式(54)是电场平行于y方向时所产生的电容。如非专利文献5所示，伞状结构的电容能够通过改变间隙值而发生变化。但是，如由公式(53)、(54)可知，如果改变x方向的间隙，则x方向的贴片尺寸也发生变化，因此对y方向的电容产生影响。即，产生无法在x方向和在y方向上独立地决定电容值的问题。
在公式(53)、(54)中，ε0表示真空介电常数，εr表示在贴片之间存在的材料的相对介电常数。在上述例子的情况下，元件间隔为y轴方向上的过孔间隔Δy。间隙gy是相邻的贴片之间的间隙，在上述的例子的情况下，gy＝Δy－Wy。Wy表示y轴方向的贴片的长度。即，arc cos h函数的自变量表示元件间隔与间隙之间的比率。并且，电感L、表面阻抗Zs和反射系数Γ分别在公式(55)、(56)、(57)中表示。
[数学式23]
L＝μt.…(55)
[数学式24]
Zs＝jωL/(1-ω2LC).…(56)
[数学式25]
Γ＝(Zs一η)/(Zs+η)＝|Γ|cxp(jφ).…(57)
在公式(53)、(54)中，ε0表示真空介电常数，εr表示在贴片之间存在的材料的相对介电常数。Wy表示y轴方向上的贴片长度，Wx表示x轴方向上的贴片长度。即，arc cos h函数的自变量表示元件间隔与间隙之间的比率。在公式(55)中，μ表示在过孔之间存在的材料的磁导率，t表示贴片253的高度(从接地板251到贴片253之间的距离)。在公式(56)中，ω表示角频率，j表示虚数单位。在公式(57)中，η表示自由空间阻抗，φ表示相位差。
总的来说，伞状结构(元件)的反射相位在某个谐振频率下为0。由于通过调整元件的电容C和/或电感L而谐振频率会发生偏移，所以可以调整反射相位的值。在以伞状结构作为元件的反射阵列的设计中，为了使谐振频率的电波向期望的方向反射，需要通过电容C和/或电感L适当地设定各个元件的反射相位。
在利用了伞状结构的反射元件的极化波共用多频带反射阵列中，如果使X方向的间隙发生变化，则不仅是电场平行于X方向的电波的反射相位发生变化，电场平行于Y方向的电波的反射相位也会发生变化(非专利文献7)。并且，如果使Y方向的间隙发生变化，则不仅是电场平行于Y方向的电波的反射相位发生变化，电场平行于X方向的电波的反射相位也会发生变化(图27)。即，在利用了现有的伞状结构的反射元件的极化波共用多频带反射阵列中，难以独立地改变TE入射的反射相位和TM入射的反射相位。认为这是因为，如果改变X方向上的间隙，则由Y方向上的间隙所产生的贴片的长度发生变化，并且如上述的公式(53)、(54)所示，电容的值就会发生变化。
在后述的具有H型伞状结构的反射元件中，可以消除利用了这种伞状结构的反射元件的极化波共用多频带反射阵列的问题点。
接着，说明本发明的一个实施例的具有H型伞状结构的反射元件。图31A和图31B是示出由本发明的一个实施例的H型伞状元件的结构的图。如图31A所示，本发明的一个实施例的H型伞状元件具有：接地板251、过孔252以及H型贴片254。典型的是，如图31B所示，各H型伞状元件具有过孔252和H型贴片254，并且多个H型伞状元件以阵列状被配置在接地板251上。在图32的实施例中，H型贴片254是由2个相同尺寸的矩形的外侧贴片和1个矩形的内侧贴片这3个矩形部分构成，以H型贴片254关于由矩形的一边所规定的第1方向(X方向)和与第1方向垂直的第2方向(Y方向)对称的方式，2个外侧贴片夹着内侧贴片而与内侧贴片连结。
在图示的H型贴片254中，外侧贴片在X方向上的长度是Ox，H型贴片在Y方向上的长度是Oy，内侧贴片在X方向上的长度是Ix，内侧贴片在Y方向上的长度是Iy。典型的H型贴片具有如图31、32所示的H型的形状，但是本发明的H型贴片，并不限定于此，例如，2个外侧贴片也可以具有不同尺寸。在这种情况下，H型贴片也可以相对于第1方向和第2方向为非对称。并且，上述的第1方向和第2方向也可以未必是正交的。
上述的实施例的H型贴片254是如下的任意的形状的贴片：由2个相同尺寸的矩形的外侧贴片和1个矩形的内侧贴片这3个矩形部分构成，以H型贴片关于由矩形的一边所规定的第1方向和与第1方向垂直的第2方向对称的方式，2个外侧贴片夹着内侧贴片而与内侧贴片连结。例如，在图33～37中示出的各反射元件的贴片具有这样规定的形状，且都是H型贴片。并且，虽然在典型的H型贴片中Ox＞Ix，但是并不限定于此，也可以Ox≤Ix。本发明的各实施例的反射阵列是通过将多个具有上述的H型贴片的H型伞状元件配置成阵列状而构成的。
接着，说明本发明的第1实施例的由H型伞状元件构成的多频带反射阵列。在第1实施例的多频带反射阵列中将H型伞状元件配置成：对于电场平行于Y方向的入射，使Oy的长度发生变化、而对于电场平行于X方向的入射，使Ox的长度保持不变且只使Ix的值发生变化。这里，如果将Ox考虑成相当于形成X方向的电容的电容器面积、即公式(53)的Wx，则即使改变Ix也不会使Ox的值发生变化，因此能够使在Y方向上相邻的间隙之间所产生的电容保持不变，并且即使改变X方向的间隙，也可以维持电容的值保持不变。即，在电场朝向X方向的情况下，改变Ix的值，在电场朝向Y方向的情况下，改变Oy的值，从而能够在不会对Y方向上的电容产生影响的情况下改变X方向上的反射相位的值。
即，通过在使相邻的H型元件的第1方向和第2方向的外侧贴片之间分别所产生的第1外侧贴片之间的间隙和第2外侧贴片之间的间隙的值保持不变的状态下，改变在第2方向的内侧贴片之间产生的内侧贴片之间的间隙的值，从而能够使对于第2方向的极化波的反射相位发生变化。在这种情况下，第1方向上相邻的H型元件之间所产生的电容取决于第1外侧贴片之间的间隙的尺寸，在第2方向上相邻的H型元件之间产生的电容取决于第2外侧贴片之间的间隙的尺寸。
关于上述H型贴片也可以换成如下说法。即，H型贴片由2个矩形的外侧贴片所构成的H型贴片的外侧的4个顶点、和内侧贴片所构成的内侧的4个顶点构成，为了改变平行于第1方向入射的电场的反射相位，维持外侧贴片的4个顶点的位置和外侧贴片尺寸不变，并且决定由内侧贴片的4个顶点的位置所决定的第1方向的内侧贴片的长度。并且，为了改变平行于第2方向入射的电场的反射相位，决定H型贴片在第2方向上的长度，第2方向是由外侧贴片的4个顶点位置来决定的。
图38是示出本发明的第1实施例的反射相位与外侧贴片的长度之间的关系的图。在图示的图表中，针对8.25GHz、11GHz和14.3GHz这3个频带示出与平行于Y方向入射的电场的反射相位与Oy之间的关系相关的仿真结果。例如，对于8.25GHz，以实线示出的Ix＝2.8mm的仿真结果的曲线与以虚线示出的Ix＝2.8mm的仿真结果的曲线几乎重叠，可以理解成，反射相位与Oy之间的关系不依赖于内侧贴片在X方向上的长度Ix。即，通过仅仅改变外侧贴片在Y方向上的长度Oy，就能够对平行于Y方向入射的电场(TM入射)得到期望的反射相位。对于11GHz和14.3GHz的仿真结果也是同样，以实线示出的Ix＝2.8mm的仿真结果的曲线与以虚线示出的Ix＝2.8mm的仿真结果的曲线几乎重叠，表示了反射相位与Oy之间的关系不依赖于内侧贴片在X方向上的长度Ix。
图39是示出本发明的第1实施例的反射相位与内侧贴片的长度之间的关系的图。在图示的图表中示出在Y方向的外侧的贴片的长度Oy为2.8mm和3.9mm、内侧贴片的长度Iy为2.4mm和3.5mm(Iy＝Oy－0.4mm)的各情况下与平行于X方向入射的电场的反射相位与Iy之间的关系相关的仿真结果。可知，如果决定了Y方向的外侧贴片的长度Oy，则Iy的值也是确定的，此时，通过改变Ix，能够使反射相位的值发生接近360度的变化。这里，入射方向是(θ＝20度、φ＝0度)。其结果是，相对于TM(Transverse Magnetic wave：横磁波)入射的反射相位，能够独立地改变TE(Transverse Electric wave：横电波)入射的反射相位。
在图40的表1中示出本发明的第1实施例的由H型伞状元件所形成的反射阵列的设计值。通过图38、39决定了Oy和Ix的值以使满足表1。图41示出所选择的Oy的值，图42示出所选择的Ix的值。
图33是以根据表1所示的设计值获得反射相位的方式通过图38、39决定了结构的本发明的第1实施例的H型伞状元件所形成的反射阵列的整体图。并且，图34～37是由该H型伞状元件所形成的反射阵列的放大图。如图33和图34～37的下部所示，第1实施例的多频带反射阵列是通过将各种尺寸的H型伞状元件配置成阵列状而构成的。在图34～37的上部，示出图33所示的多频带反射阵列的各部分的放大图。
在图34所示的第1部分中，在X方向上的3个H型伞状元件和在Y方向上的10个H型伞状元件合计30个H型伞状元件被配置成阵列状，其中，10个具有不同的Oy1－Oy10和Ix1－Ix10的尺寸、以及相同的Ox的尺寸的H型伞状元件的集合211被配置在Y方向上。并且，同样的H型伞状元件的阵列的集合212、213被配置在X方向上。
这样构成的反射阵列，由于使用具有相同的Ox的伞状元件，因此能够使在Y方向上相邻的间隙之间所产生的电容保持不变，并且通过利用上述的公式(43)、(44)等而独立地求出Oy1－Oy10的各尺寸和Ix1－Ix10的各尺寸，从而能够使平行于Y方向入射的电场以期望的反射相位射出，并且能够使平行于X方向入射的电场以期望的反射相位射出。
接着，在图35所示的第2部分中，与第1部分相同地在X方向上的3个H型伞状元件和在Y方向上的10个H型伞状元件合计30个H型伞状元件被配置成阵列状，其中，10个具有不同的Oy11－Oy20和Ix11－Ix20的尺寸、以及相同的Ox的尺寸的H型伞状元件的集合221被配置在Y方向上。并且，同样的H型伞状元件的阵列的集合222、223被配置在X方向上。
这样构成的反射阵列，由于使用具有相同的Ox的伞状元件，所以能够使在Y方向上相邻的间隙之间所产生的电容保持不变，并且通过利用上述的公式(43)、(44)等而独立地求出Oy11－Oy20的各尺寸和Ix11－Ix20的各尺寸，从而能够使平行于Y方向入射的电场以期望的反射相位射出，并且能够使平行于X方向入射的电场以期望的反射相位射出。
接着，在图36所示的第3部分中，与第1部分相同地在X方向上的3个H型伞状元件和在Y方向上的10个H型伞状元件合计30个H型伞状元件被配置成阵列状，其中，10个具有不同的Oy21－Oy30和Ix21－Ix30的尺寸、以及相同的Ox的尺寸的H型伞状元件的集合231被配置在Y方向上。并且，同样的H型伞状元件的阵列的集合232、233被配置在X方向上。
这样构成的反射阵列，由于使用具有相同的Ox的伞状元件，所以能够使在Y方向上相邻的间隙之间所产生的电容保持不变，并且通过利用上述的公式(43)、(44)等而独立地求出Oy21－Oy30的各尺寸和Ix21－Ix30的各尺寸，从而能够使平行于Y方向入射的电场以期望的反射相位射出，并且能够使平行于X方向入射的电场以期望的反射相位射出。
接着，在图37所示的第4部分中，与第1部分相同地在X方向上的3个H型伞状元件和在Y方向上的10个H型伞状元件合计30个H型伞状元件被配置成阵列状，其中，10个具有不同的Oy31－Oy40和Ix31－Ix40的尺寸、以及相同的Ox的尺寸的H型伞状元件的集合241被配置在Y方向上。并且，同样的H型伞状元件的阵列的集合242、243被配置在X方向上。
这样构成的反射阵列，由于使用具有相同的Ox的伞状元件，所以能够使在Y方向上相邻的间隙之间产生的电容保持不变，并且通过利用上述的公式(43)、(44)等而独立地求出Oy31－Oy40的各尺寸和Ix31－Ix40的各尺寸，从而能够使平行于Y方向入射的电场以期望的反射相位射出，并且能够使平行于X方向入射的电场以期望的反射相位射出。
图43、44示出以表1的设计条件向本反射阵列入射时的散射截面面积。图43表示在θ＝－37度设为保持不变时TM入射11GHz的Eθ成分，得知在期望的φ＝－56度的方向上存在峰值。另外，图44表示在θ＝－37度设为保持不变时TE入射14.3GHz的Eθ成分，得知在期望的φ＝－56度的方向上存在峰值。
接着，说明本发明的第2实施例的由H型伞状元件构成的多频带反射阵列。图45是本发明的第2实施例的由H型伞状元件所形成的反射阵列的放大图。
在由第1实施例的多频带反射阵列中，Iy的尺寸是可变的，但是如图45所示那样在第2实施例的多频带反射阵列中，使Iy为不变的尺寸。
图46是示出本发明的第2实施例的由TE入射H型伞状元件所形成的多频带反射阵列的反射相位特性相对于Oy的变化的图。如图46所示，如果在使Iy保持不变的状态下改变Oy，则即使将Ix的长度改变成2mm和3.7mm，也会得到反射相位的值表示几乎相同的曲线的仿真结果。即，可知，对于平行于Y方向的电场的入射而言，不会依赖于Ix的长度，而可以由Oy的长度决定反射相位。
图47是示出本发明的第2实施例的由TM入射H型伞状元件所形成的多频带反射阵列的反射相位特性相对于Ix的变化的图。如图47所示，如果在使Ox保持不变的状态下改变Ix，则即使将Oy的长度改变成3mm和3.7mm，反射相位的值也会得到表示几乎相同的曲线的仿真结果。即，对于平行于X方向的电场的入射而言，不会依赖于Oy的长度，而可以由Ix的长度决定反射相位。
接着，说明本发明的第3实施例的由H型伞状元件构成的多频带反射阵列。图48是本发明的第3实施例的由H型伞状元件所形成的反射阵列的放大图。在第3实施例的多频带反射阵列中，将H型伞状元件配置成对于电场平行于X方向的入射，使Ox的长度保持不变而改变Ix的长度，对于电场平行于Y方向的入射，使Iy的长度保持不变而改变Oy的长度。即，各H型伞状元件具有相同尺寸的Ox和Iy、以及不同尺寸的Ix和Oy。
如图48所示，与第1实施方式相同，各H型伞状元件具有相同的Ox和不同的Oy以及Ix，并且具有相同的Iy。由此，与第1实施例相同，相对于TM入射的反射相位能够独立地改变TE入射的反射相位，并且能够使关于图39已说明那样的表示平行于X方向入射的电场的反射相位与Iy之间的关系的图表几乎重叠。
以上说明了反射2个极化波的反射阵列的实施方式，但所记载的发明并不限定于这种实施方式，对本领域技术人员而言可以理解各种变形例、修正例、代替例、置换例等。为了有助于理解发明而使用了具体的数值例来进行说明，但只要没有事先特别说明，那些数值只不过是单纯的一例，也可以使用适当的任意的数值。并且，为了有助于理解发明而使用了具体的公式来进行说明，但只要没有事先特别说明，那些公式只不过是单纯的一例，也可以使用可以带来同样结果的其它公式。在上述的说明中的项目的区分并不是本发明的本质内容，既可以根据需要而组合使用2个以上的项目中所记载的事项，也可以将某个项目中所记载的事项应用在其它项目所记载的事项中(只要不矛盾)。本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的精神的范围内，本发明中也包含各种变形例、修正例、代替例、置换例等。
本国际申请是基于在2012年10月1日提出申请的日本专利申请2012－219061号和在2013年2月1日提出申请的日本专利申请2013－018926号而主张优先权的，并在本国际申请中引用2012－219061号和2013－018926号的全部内容。
标号说明
151、251：接地板
152、252：过孔
153、253：贴片
154、254：H型贴片

Claims (7)

1.一种反射阵列，其具有多个被配置成阵列状的反射元件，其中，
各反射元件具有与接地板分开设置的H型贴片，
所述H型贴片具有内侧贴片和2个矩形的外侧贴片，所述2个矩形的外侧贴片构成所述H型贴片的外侧的4个顶点，所述内侧贴片构成内侧的4个顶点，
为了改变平行于第1方向入射的电场的反射相位，维持所述外侧贴片的4个顶点的位置和外侧贴片的尺寸不变，并且决定内侧贴片在所述第1方向上的长度，所述第1方向是由所述内侧贴片的4个顶点的位置来决定的，
为了改变平行于第2方向入射的电场的反射相位，决定所述H型贴片在所述第2方向上的长度，所述第2方向是由所述H型贴片的外侧贴片的4个顶点的位置来决定的。
2.一种反射阵列，其具有多个被配置成阵列状的反射元件，其中，
各反射元件具有与接地板分开设置的H型贴片，
所述H型贴片具有2个相同尺寸的矩形的外侧贴片、和1个矩形的内侧贴片，
2个所述外侧贴片夹着所述内侧贴片而与所述内侧贴片连结，以使所述H型贴片关于第1方向和第2方向对称，其中所述第1方向是由2个所述外侧贴片的矩形的一边规定的，所述第2方向与所述第1方向垂直，
为了进行平行于所述第1方向入射的电场的极化，在使被配置于所述第2方向上的各反射元件的外侧贴片在所述第1方向上的长度保持不变的状态下，决定所述内侧贴片在所述第1方向上的长度，
为了进行平行于所述第2方向入射的电场的极化，决定所述H型贴片在所述第2方向上的长度。
3.根据权利要求1或2所述的反射阵列，其特征在于，
使被配置于所述第2方向上的各反射元件的内侧贴片在所述第2方向上的长度保持不变。
4.根据权利要求1或2所述的反射阵列，其特征在于，
为了进行平行于所述第2方向入射的电场的极化，在使被配置于所述第2方向上的各反射元件的内侧贴片在所述第2方向上的长度保持不变的状态下，决定所述H型贴片在所述第2方向上的长度。
5.根据权利要求1或2所述的反射阵列，其特征在于，
使平行于所述第2方向的入射、与平行于所述第1方向的入射或平行于除了所述第1方向和第2方向以外的第3方向的入射成为不同的频率。
6.根据权利要求1或2所述的反射阵列，其特征在于，
所述反射元件反射第1极化波时的反射相位αmn(f1)、与沿着一个方向相邻的反射元件反射所述第1极化波时的反射相位αm-1n(f1)相差第1规定值，所述第1规定值是αmn(f1)－αm-1n(f1)，
所述反射元件反射第2极化波时的反射相位αmn(f2)、与沿着另一个方向相邻的反射元件反射所述第2极化波时的反射相位αm-1n(f2)相差第2规定值，所述第2规定值是αmn(f2)－αm-1n(f2)，
所述第1规定值与所述第2规定值的比率、和第1频率f1与第2频率f2的比率相等。
7.根据权利要求6所述的反射阵列，其特征在于，
所述第1规定值与360N1度的约数相等，其中N1是自然数，360N1度为2πN1弧度，
所述第2规定值与360N2度的约数相等，其中N2是自然数，360N2度为2πN2弧度。
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