JP2014045377A - Multi-beam reflect array - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-beam reflect array which can reflect an incident wave in a plurality of arbitrary directions.SOLUTION: A multi-beam reflect array has a plurality of elements arranged in a matrix form, in a first axial direction and a second axial direction, reflects an incident wave in a first desired direction by a plurality of elements belonging to a first region, and reflects the incident wave in a second desired direction by a plurality of elements belonging to a second region. In at least one of the first and second regions, the phase of a reflection wave reflected by a certain element is different from the phase of a reflection wave reflected by an element adjacent to the some element in the first axial direction by a predetermined value, and is equal to the phase of a reflection wave reflected by an element adjacent to a certain element in the second axial direction.

Description

開示される発明はマルチビームリフレクトアレー等に関連する。   The disclosed invention relates to a multi-beam reflectarray or the like.

移動通信システムにおける伝搬環境又はエリアを改善するためにリフレクトアレーがしばしば使用される。リフレクトアレーは入射波を反射する際、鏡面反射方向だけでなく、所望方向にも反射させることができる。従来のリフレクトアレーについては特許文献1に記載されている。   Reflect arrays are often used to improve the propagation environment or area in mobile communication systems. When reflecting an incident wave, the reflect array can reflect not only in the specular reflection direction but also in a desired direction. A conventional reflectarray is described in Patent Document 1.

特開2012-34331号公報JP 2012-34331 A

従来のリフレクトアレーの場合、入射波、鏡面反射波及び所望方向の反射波は同一平面内になければならず、入射波及び鏡面反射波により規定される面内の方向とは異なる任意の方向に入射波を反射させることはできない。まして入射波を複数の任意の方向に反射させるようなことはできない。このため、設計の自由度が制限されてしまう。更に、鏡面反射波及び所望方向の反射波が同一平面内に存在するので、鏡面反射波に起因して所望方向の反射波が劣化してしまうことも懸念される。   In the case of the conventional reflectarray, the incident wave, the specular reflected wave, and the reflected wave in the desired direction must be in the same plane, and in any direction different from the in-plane direction defined by the incident wave and the specular reflected wave. The incident wave cannot be reflected. Moreover, the incident wave cannot be reflected in a plurality of arbitrary directions. For this reason, the freedom degree of design will be restrict | limited. Furthermore, since the specular reflected wave and the reflected wave in the desired direction exist in the same plane, there is a concern that the reflected wave in the desired direction may deteriorate due to the specular reflected wave.

開示される発明の課題は、入射波を任意の複数の方向に反射させることが可能なマルチビームリフレクトアレーを提供することである。   An object of the disclosed invention is to provide a multi-beam reflectarray capable of reflecting an incident wave in an arbitrary plurality of directions.

開示される発明によるマルチビームリフレクトアレーは、
第1の軸方向及び第2の軸方向に行列形式で配置された複数の素子を有し、第1の領域に属する複数の素子により入射波を第1の所望方向に反射し、第2の領域に属する複数の素子により前記入射波を第2の所望方向に反射するマルチビームリフレクトアレーであって、
前記第1及び第2の領域のうち少なくとも一方において、或る素子による反射波の位相は、前記第1の軸方向において該或る素子に隣接する素子による反射波の位相と所定値だけ異なりかつ前記第2の軸方向において該或る素子に隣接する素子による反射波の位相と等しい、マルチビームリフレクトアレーである。
The multi-beam reflectarray according to the disclosed invention is
Having a plurality of elements arranged in a matrix form in the first axial direction and the second axial direction, the incident wave is reflected in the first desired direction by the plurality of elements belonging to the first region, and the second A multi-beam reflectarray that reflects the incident wave in a second desired direction by a plurality of elements belonging to a region;
In at least one of the first and second regions, the phase of the reflected wave by a certain element differs from the phase of the reflected wave by an element adjacent to the certain element in the first axial direction by a predetermined value, and A multi-beam reflectarray having a phase equal to that of a reflected wave by an element adjacent to the certain element in the second axial direction.

開示される発明は、入射波を任意の複数の方向に反射させることが可能なマルチビームリフレクトアレーを提供することができる。   The disclosed invention can provide a multi-beam reflectarray capable of reflecting an incident wave in any of a plurality of directions.

リフレクトアレーの原理を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the principle of a reflectarray. マッシュルーム構造により素子が形成されている様子を示す図。The figure which shows a mode that the element is formed by the mushroom structure. 素子の代替構造を例示する図。The figure which illustrates the alternative structure of an element. リフレクトアレーの拡大平面図。The enlarged plan view of a reflect array. リフレクトアレーの平面図。The top view of a reflect array. マッシュルーム構造による素子の等価回路図。The equivalent circuit diagram of the element by a mushroom structure. マッシュルーム構造による素子のパッチのサイズWxと反射位相との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the size Wx of the patch of the element by a mushroom structure, and a reflection phase. 垂直制御が行われる場合のリフレクトアレーの平面図。The top view of a reflect array in case vertical control is performed. 垂直制御用のパッチの一例を示す図。The figure which shows an example of the patch for vertical control. 垂直制御用のパッチの別の例を示す図。The figure which shows another example of the patch for vertical control. 垂直制御用のパッチの別の例を示す図。The figure which shows another example of the patch for vertical control. リフレクトアレーの入射波と反射波の関係を一般的に示す図。The figure which shows generally the relationship between the incident wave and reflected wave of a reflect array. リフレクトアレーを構成する複数の素子各々の中心座標が(mΔx,nΔy,0)にある様子を示す図。The figure which shows a mode that the center coordinate of each of the some element which comprises a reflect array exists in (m (DELTA) x, n (DELTA) y, 0). 位相差αmnと反射方向(θr,φr)との関係を示す図。The figure which shows the relationship between phase difference (alpha) mn and reflection direction ((theta) r , (phi) r ). 入射波のz軸からの偏角θiを固定した場合の反射角θr及びφrの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the reflection angles (theta) r and (phi) r at the time of fixing the deflection angle (theta) i from the z-axis of an incident wave. リフレクトアレーを構成する素子の反射位相の一例を示す図。The figure which shows an example of the reflection phase of the element which comprises a reflect array. リフレクトアレーを構成するように並んだ一列分の素子を示す図。The figure which shows the element for 1 row located in a line so that a reflect array may be comprised. 反射波の散乱断面積を示す図。The figure which shows the scattering cross section of a reflected wave. 個々の素子が実現する反射位相を示す図。The figure which shows the reflection phase which each element implement | achieves. リフレクトアレーに電波が入射して反射した場合のシミュレーション結果を示す図(yz面)。The figure which shows the simulation result when a radio wave enters and reflects on a reflect array (yz plane). シミュレーションに使用されるリフレクトアレーの構造を示す図。The figure which shows the structure of the reflect array used for simulation. 反射方向と位相差との間の関係を示す図。The figure which shows the relationship between a reflection direction and a phase difference. リフレクトアレーを形成する個々の素子が実現する反射位相を示す図。The figure which shows the reflection phase which each element | device which forms a reflect array implement | achieves. リフレクトアレーに電波が入射して反射した場合のシミュレーション結果を示す図(θr=81度)。The figure which shows the simulation result when an electromagnetic wave injects into a reflect array and reflects ((theta) r = 81 degree | times). リフレクトアレーに電波が入射して反射した場合のシミュレーション結果を示す図(φr=52度)。The figure which shows the simulation result when an electromagnetic wave injects into a reflect array, and reflects ((phi) r = 52 degree | times). マルチビームリフレクトアレーを構成する単位構造を示す図。The figure which shows the unit structure which comprises a multi-beam reflectarray. マルチビームリフレクトアレーを構成する個々の素子が実現する反射位相を示す図。The figure which shows the reflection phase which each element | device which comprises a multi-beam reflectarray implement | achieves. 個々の素子が所定の反射位相を実現するのに必要なギャップサイズを示す図。The figure which shows gap size required in order for each element to implement | achieve a predetermined reflection phase. マルチビームリフレクトアレーを構成する個々の素子が実現する反射位相を示す図。The figure which shows the reflection phase which each element | device which comprises a multi-beam reflectarray implement | achieves. 従来例によるマルチビームリフレクトアレーを示す図。The figure which shows the multi-beam reflectarray by a prior art example. 反射波の遠方放射界を示す図。The figure which shows the far radiation field of a reflected wave. マルチビームリフレクトアレーによる反射波を示す図。The figure which shows the reflected wave by a multi-beam reflectarray.

添付図面を参照しながら以下の観点から実施形態を説明する。図中、同様な要素には同じ参照番号又は参照符号が付されている。   Embodiments will be described from the following viewpoints with reference to the accompanying drawings. In the figures, similar elements are given the same reference numbers or reference signs.

1.リフレクトアレー
2.位相差制御
2.1 一次元位相差制御
2.2 二次元位相差制御
3.マルチビームリフレクトアレー
これらの項目の区分けは本発明に本質的ではなく、2以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、ある項目に記載された事項が、別の項目に記載された事項に(矛盾しない限り)適用されてよい。
1. Reflect array
2. Phase difference control
2.1 One-dimensional phase difference control
2.2 Two-dimensional phase difference control
3. Multi-beam reflect array The classification of these items is not essential to the present invention, and the items described in two or more items may be used in combination as necessary. It may be applied to the matters described in the item (if there is no contradiction).

<1.リフレクトアレー>
まず、開示される発明で前提となるリフレクトアレーを説明する。図1は、リフレクトアレーの原理を説明するための説明図を示す。図示されているように、地板上に整列した複数の素子各々による反射波の位相が、隣接する素子同士の間で徐々に変化していたとする。図示の例の場合、隣接する素子各々による反射波の位相差は90度である。電波は等位相面(破線で示されている)に垂直な方向に進行するので、個々の素子からの反射位相を適切に調整しつつ、素子を二次元的に配置することでリフレクトアレーを形成し、入射波を所望の方向に反射させることができる。
<1. Reflect Array>
First, a reflect array that is a premise of the disclosed invention will be described. FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining the principle of a reflectarray. As shown in the figure, it is assumed that the phase of the reflected wave by each of the plurality of elements aligned on the ground plane gradually changes between adjacent elements. In the case of the illustrated example, the phase difference of the reflected wave by each adjacent element is 90 degrees. Since radio waves travel in a direction perpendicular to the equiphase surface (shown by broken lines), a reflective array is formed by arranging elements two-dimensionally while appropriately adjusting the reflection phase from each element. Thus, the incident wave can be reflected in a desired direction.

図2は、リフレクトアレー用の素子として使用可能なマッシュルーム構造を示す。マッシュルーム構造は、接地プレート51と、ビア52と、パッチ53とを有する。接地プレート51は、多数のマッシュルーム構造に対して共通の電位を供給する導体である。Δx及びΔyは、隣接するマッシュルーム構造におけるビア間のx軸方向の間隔及びy軸方向の間隔をそれぞれ示す。Δx及びΔyは、マッシュルーム構造1つ分に対応する接地プレート51のサイズを表す。一般に、接地プレート51は多数のマッシュルーム構造が並んだアレイと同程度に大きい。ビア52は、接地プレート51とパッチ53とを電気的に短絡するために設けられる。パッチ53は、x軸方向にWxの長さを有し、y軸方向にWyの長さを有する。パッチ53は、接地プレート51に対して平行に距離tを隔てて設けられ、ビア52を介して接地プレート51に短絡される。図示の簡明化のため、図2ではマッシュルーム構造が2つしか示されていないが、リフレクトアレーには、このようなマッシュルーム構造がx軸及びy軸方向に多数設けられている。   FIG. 2 shows a mushroom structure that can be used as an element for a reflectarray. The mushroom structure includes a ground plate 51, vias 52, and patches 53. The ground plate 51 is a conductor that supplies a common potential to a large number of mushroom structures. Δx and Δy indicate an interval in the x-axis direction and an interval in the y-axis direction between vias in adjacent mushroom structures, respectively. Δx and Δy represent the size of the ground plate 51 corresponding to one mushroom structure. In general, the ground plate 51 is as large as an array of a large number of mushroom structures. The via 52 is provided to electrically short-circuit the ground plate 51 and the patch 53. The patch 53 has a length Wx in the x-axis direction and a length Wy in the y-axis direction. The patch 53 is provided in parallel to the ground plate 51 at a distance t, and is short-circuited to the ground plate 51 through the via 52. For simplicity of illustration, only two mushroom structures are shown in FIG. 2, but the reflect array has a large number of such mushroom structures in the x-axis and y-axis directions.

図2に示す例の場合、リフレクトアレーを構成する個々の素子はマッシュルーム構造で構成されている。しかしながらこのことは実施の形態に必須ではない。電波を反射する任意の素子でリフレクトアレーが形成されてよい。例えば、正方形のパッチの代わりに、リング状の導電性パターン(図3(1))、十字型の導電性パターン(図3(2))、並列的な複数の導電性パターン(図3(3))等を有する素子が使用されてもよい。また、マッシュルーム構造において、パッチと接地プレートとを接続するビアがない構造(図3(4))が使用されてもよい。ただし、上記のように素子にマッシュルーム構造を採用することは、小さな反射素子を簡易に設計できる等の観点から好ましい。   In the case of the example shown in FIG. 2, each element constituting the reflect array has a mushroom structure. However, this is not essential for the embodiment. The reflect array may be formed of any element that reflects radio waves. For example, instead of a square patch, a ring-shaped conductive pattern (Fig. 3 (1)), a cross-shaped conductive pattern (Fig. 3 (2)), and a plurality of parallel conductive patterns (Fig. 3 (3 )) Etc. may be used. Further, in the mushroom structure, a structure (FIG. 3 (4)) without a via connecting the patch and the ground plate may be used. However, it is preferable to adopt a mushroom structure for the element as described above from the viewpoint of easily designing a small reflecting element.

図4は、図2に示されているようなリフレクトアレーの拡大平面図を示す。線pに沿って一列に並んだ4つのパッチ53と、その列に隣接して線qに沿って並んだ4つのパッチ43とが示されている。パッチの数は任意である。図5は図2及び図4に示すような素子がxy平面上に多数整列してリフレクトアレーを形成している様子を示す。   FIG. 4 shows an enlarged plan view of the reflectarray as shown in FIG. Shown are four patches 53 arranged in a line along the line p, and four patches 43 arranged along the line q adjacent to the line p. The number of patches is arbitrary. FIG. 5 shows a state in which a number of elements as shown in FIGS. 2 and 4 are aligned on the xy plane to form a reflectarray.

図6は、図2、図4、図5に示すマッシュルーム構造の等価回路を示す。図4の線pに沿って並ぶマッシュルーム構造のパッチ53と、線qに沿って並ぶマッシュルーム構造のパッチ53との間のギャップに起因して、キャパシタンスCが生じる。更に、線pに沿って並ぶマッシュルーム構造のビア52、及び線qに沿って並ぶマッシュルーム構造のビア52に起因して、インダクタンスLが生じる。したがって、隣接するマッシュルーム構造の等価回路は、図6右側に示されるような回路になる。すなわち、等価回路において、インダクタンスLとキャパシタンスCとが並列に接続されている。キャパシタンスC、インダクタンスL、表面インピーダンスZs及び反射係数Γは、次のように表すことができる。   FIG. 6 shows an equivalent circuit of the mushroom structure shown in FIG. 2, FIG. 4, and FIG. Capacitance C occurs due to a gap between the mushroom-structured patches 53 aligned along the line p in FIG. 4 and the mushroom-structured patches 53 aligned along the line q. Furthermore, an inductance L occurs due to the mushroom structure vias 52 arranged along the line p and the mushroom structure vias 52 arranged along the line q. Therefore, the equivalent circuit of the adjacent mushroom structure is a circuit as shown on the right side of FIG. That is, in the equivalent circuit, the inductance L and the capacitance C are connected in parallel. Capacitance C, inductance L, surface impedance Zs, and reflection coefficient Γ can be expressed as follows.

Figure 2014045377
数式(1)において、ε0は真空の誘電率を表し、εrはパッチ同士の間に介在する材料の比誘電率を表す。素子間隔は上記の例の場合、x軸方向のビア間隔Δxである。ギャップは隣接するパッチ同士の隙間であり、上記の例の場合、(Δx-Wx)である。Wxはx軸方向のパッチの長さを表す。すなわち、arccosh関数の引数は、素子間隔とギャップとの比率を表す。数式(2)において、μはビア同士の間に介在する材料の透磁率を表し、tはパッチ53の高さ(接地プレート51からパッチ53までの距離)を表す。数式(3)において、ωは角周波数を表し、jは虚数単位を表す。数式(4)において、ηは自由空間インピーダンスを表し、Φは位相差を表す。
Figure 2014045377
In Equation (1), ε 0 represents the dielectric constant of vacuum, and ε r represents the relative dielectric constant of the material interposed between the patches. In the above example, the element interval is the via interval Δx in the x-axis direction. The gap is a gap between adjacent patches, and is (Δx−Wx) in the above example. Wx represents the length of the patch in the x-axis direction. That is, the argument of the arccosh function represents the ratio between the element spacing and the gap. In Equation (2), μ represents the magnetic permeability of the material interposed between the vias, and t represents the height of the patch 53 (distance from the ground plate 51 to the patch 53). In Equation (3), ω represents an angular frequency, and j represents an imaginary unit. In Equation (4), η represents free space impedance, and Φ represents a phase difference.

図7は、図2、図4及び図5に示すようなマッシュルーム構造のパッチのサイズWxと反射位相との関係を示す。概して、マッシュルーム構造(素子)の反射位相は、共振周波数において0になり、共振周波数は上記のキャパシタンスC及びインダクタンスLにより決定される。従って、リフレクトアレーの設計においては、個々の素子が適切な反射位相を実現するように、キャパシタンスC及びインダクタンスLを適切に設定する必要がある。図中、実線は理論値を示し、丸印でプロットされているものは有限要素法解析によるシミュレーション値を示す。図7は、4種類のビアの高さ又は基板の厚みtの各々について、パッチのサイズWxと反射位相との関係を示す。t02は距離tが0.2mmである場合のグラフを表す。t08は距離tが0.8mmである場合のグラフを表す。t16は距離tが1.6mmである場合のグラフを表す。t24は距離tが2.4mmである場合のグラフを表す。ビア間隔Δx及びΔyは、一例として2.4mmである。   FIG. 7 shows a relationship between the size Wx of the patch having the mushroom structure as shown in FIGS. 2, 4, and 5, and the reflection phase. In general, the reflection phase of the mushroom structure (element) becomes 0 at the resonance frequency, and the resonance frequency is determined by the capacitance C and the inductance L described above. Therefore, in the design of the reflectarray, it is necessary to appropriately set the capacitance C and the inductance L so that each element achieves an appropriate reflection phase. In the figure, solid lines indicate theoretical values, and those plotted with circles indicate simulation values by finite element method analysis. FIG. 7 shows the relationship between the patch size Wx and the reflection phase for each of four types of via heights or substrate thicknesses t. t02 represents a graph when the distance t is 0.2 mm. t08 represents a graph when the distance t is 0.8 mm. t16 represents a graph when the distance t is 1.6 mm. t24 represents a graph when the distance t is 2.4 mm. The via spacing Δx and Δy is 2.4 mm as an example.

グラフt02より、厚さを0.2mmとすることにより、反射位相を175度の周辺にできることがわかる。しかし、パッチのサイズWxが0.5mmから2.3mmまで変化しても、反射位相の差は1度以下となり、反射位相の値はほとんど変化しない。グラフt08より、厚さを0.8mmとすることにより、位相を160度の周辺とすることができる。またこのとき、パッチのサイズWxが0.5mmから2.3mmまで変化すると、反射位相は約162度から148度まで変化するが、変化の範囲は14度と、小さい。グラフt16より、厚さを1.6mmとすると位相は145度以下となり、パッチのサイズWxが0.5mmから2.1mmに変化する場合、反射位相は144度から107度に緩慢にしか減少していないが、サイズWxが2.1mmより大きくなると、反射位相は急激に減少し、サイズWxが2.3mmの場合に、反射位相は、シミュレーション値(丸印)で54度及び理論値(実線)で0度に達する。グラフt24の場合、パッチのサイズWxが0.5mmから1.7mmに変化する場合、反射位相は117度から90度に緩慢にしか減少していないが、サイズWyが1.7mmより大きくなると、反射位相は急激に減少し、サイズWxが2.3mmの場合に、反射位相は、-90度に達する。   From the graph t02, it can be seen that the reflection phase can be around 175 degrees by setting the thickness to 0.2 mm. However, even if the patch size Wx changes from 0.5 mm to 2.3 mm, the difference in the reflection phase becomes 1 degree or less, and the value of the reflection phase hardly changes. From the graph t08, the phase can be around 160 degrees by setting the thickness to 0.8 mm. At this time, when the patch size Wx changes from 0.5 mm to 2.3 mm, the reflection phase changes from about 162 degrees to 148 degrees, but the change range is as small as 14 degrees. From the graph t16, when the thickness is 1.6 mm, the phase is 145 degrees or less, and when the patch size Wx changes from 0.5 mm to 2.1 mm, the reflection phase decreases only slowly from 144 degrees to 107 degrees. When the size Wx is larger than 2.1 mm, the reflection phase decreases rapidly.When the size Wx is 2.3 mm, the reflection phase is 54 degrees for the simulation value (circle) and 0 degree for the theoretical value (solid line) Reach. In the case of graph t24, when the patch size Wx changes from 0.5 mm to 1.7 mm, the reflection phase decreases only slowly from 117 degrees to 90 degrees, but when the size Wy is greater than 1.7 mm, the reflection phase When it decreases sharply and the size Wx is 2.3 mm, the reflection phase reaches -90 degrees.

図2、図4及び図5に示すようなマッシュルーム構造で素子を形成する場合、y軸方向のパッチサイズWyは全ての素子で同一であり、x軸方向のパッチサイズWxが素子の場所によって異なる。しかしながら、パッチサイズWyが全ての素子で共通することは必須ではなく、素子毎に異なるように設計することも可能である。ただし、パッチサイズWyが全ての素子で同一であるマッシュルーム構造を用いてリフレクトアレーを設計する場合、設計が簡易になり、x軸方向のパッチサイズWxを、素子の場所に応じて決定すればよい。具体的には、様々なビアの高さ又は基板の厚みtの内、設計に使用するもの(例えば、t24)を選択し、整列する複数のパッチ各々のサイズが、そのパッチの位置で必要な反射位相に応じて決定される。例えば、t24が選択されていた場合において、あるパッチの位置で必要な反射位相が72度であった場合、パッチのサイズWxは約2mmである。同様にして、他のパッチについてもサイズが決定される。理想的には、リフレクトアレーの中で整列している1つの素子群全体による反射位相の変化が360度であるように、パッチサイズが設計されていることが好ましい。   When forming an element with a mushroom structure as shown in FIGS. 2, 4, and 5, the patch size Wy in the y-axis direction is the same for all elements, and the patch size Wx in the x-axis direction varies depending on the location of the element. . However, it is not essential that the patch size Wy is common to all elements, and it is possible to design the patch size Wy to be different for each element. However, when designing a reflectarray using a mushroom structure in which the patch size Wy is the same for all elements, the design is simplified, and the patch size Wx in the x-axis direction can be determined according to the element location. . Specifically, one of the various via heights or substrate thicknesses t to be used in the design (e.g., t24) is selected, and the size of each of the multiple patches to be aligned is required at the position of the patch. It is determined according to the reflection phase. For example, when t24 is selected and the required reflection phase is 72 degrees at a certain patch position, the patch size Wx is about 2 mm. Similarly, the sizes of other patches are determined. Ideally, it is preferable that the patch size is designed so that the change of the reflection phase by the entire element group aligned in the reflect array is 360 degrees.

ところで、図4及び図5に示す構造において、電界Eの振幅方向がx軸方向である電波がリフレクトアレーに入射した場合、反射波は反射位相が変化している方向、すなわちx軸方向に対して垂直方向又は横方向(y軸方向)に進む。このようにして反射波を制御することを便宜上「水平制御」と言及する。しかしながら本発明は水平制御に限定されない。例えば、図4及び図5に示す構造の代わりに、図8に示すような構造でリフレクトアレーを構成し、電界の振幅方向がy軸方向である電波を、電界の方向に対して並行に、すなわち縦方向(y軸方向)に反射させることが可能である。このようにして反射波を制御することを便宜上「垂直制御」と言及する。垂直制御を行う場合において、パッチサイズとギャップはいくつかの方法によって決めることができる。例えば、図9に示すように素子の間隔Δyを共通とし且つ個々のパッチを非対称にしてもよいし、図10に示すように個々のパッチを対称にし且つ素子の間隔を異ならせてもよいし、図11に示すように素子の間隔Δyを共通とし且つ個々のパッチを対称に設計してもよい。これらは一例に過ぎず、適切な如何なる方法でパッチサイズ及びギャップが決定されてもよい。   By the way, in the structure shown in FIGS. 4 and 5, when a radio wave whose amplitude direction of the electric field E is in the x-axis direction is incident on the reflectarray, the reflected wave is in the direction in which the reflection phase is changed, that is, in the x-axis direction In the vertical or horizontal direction (y-axis direction). Controlling the reflected wave in this way is referred to as “horizontal control” for convenience. However, the present invention is not limited to horizontal control. For example, instead of the structure shown in FIG. 4 and FIG. 5, a reflect array is configured with a structure as shown in FIG. 8, and radio waves whose electric field amplitude direction is the y-axis direction are parallel to the electric field direction. In other words, it is possible to reflect in the vertical direction (y-axis direction). Controlling the reflected wave in this way is referred to as “vertical control” for convenience. When performing vertical control, the patch size and gap can be determined by several methods. For example, the element spacing Δy may be common and the individual patches may be asymmetric as shown in FIG. 9, or the individual patches may be symmetric and the element spacing may be different as shown in FIG. As shown in FIG. 11, the element spacing Δy may be common and the individual patches may be designed symmetrically. These are only examples, and the patch size and gap may be determined by any suitable method.

<2.位相差制御>
図12はリフレクトアレーに入射する入射波とそこから反射する反射波との関係を一般的に示している。図示の例の場合、入射波は(rθφ)極座標において、θ=θi及びφ=φiの方向から到来し、反射波はθ=θr及びφ=φrの方向へ進んでいる。原点はリフレクトアレーにおける1つの素子に対応する。上述したように、素子は典型的にはマッシュルーム構造の素子であるが、実施の形態はこれに限定されない。入射波が進行する方向に沿う入射単位ベクトルuiは、次のように書ける。
<2. Phase difference control>
FIG. 12 generally shows the relationship between the incident wave incident on the reflect array and the reflected wave reflected therefrom. In the example shown in the figure, the incident wave arrives in the directions of θ = θ i and φ = φ i in the (rθφ) polar coordinates, and the reflected wave advances in the directions of θ = θ r and φ = φ r . The origin corresponds to one element in the reflectarray. As described above, the element is typically a mushroom structure element, but the embodiment is not limited thereto. The incident unit vector u i along the direction in which the incident wave travels can be written as follows.

ui=(uix,uiy,uiz)=(sinθicosφi,sinθisinφi,cosθi) ・・・(5)
反射波が進行する方向に沿う反射単位ベクトルurは、次のように書ける。
u i = (u ix , u iy , u iz ) = (sinθ i cosφ i , sinθ i sinφ i , cosθ i ) (5)
Reflecting unit vector u r along the direction in which the reflected wave travels can be written as follows.

ur=(urx,ury,urz)=(sinθrcosφr,sinθrsinφr,cosθr) ・・・(6)
図13に示すように、リフレクトアレーを構成する複数の素子各々の中心座標が、(mΔx,nΔy,0)にあるとする。ただし、m=0,1,2,...Nx及びn=0,1,2,...Nyであり、Nxはmの最大値及びNyはnの最大値である。x軸方向にm番目及びy軸方向にn番目の素子(便宜上、mn番目の素子と言及する)の位置ベクトルrmnは、次のように書ける。
u r = (u rx , u ry , u rz ) = (sinθ r cosφ r , sinθ r sinφ r , cosθ r ) (6)
As shown in FIG. 13, it is assumed that the center coordinates of each of the plurality of elements constituting the reflect array are (mΔx, nΔy, 0). However, m = 0,1,2, ... N x, and n = 0, 1, 2, a ... N y, N x is the maximum value and N y of m is the maximum value of n. The position vector r mn of the mth element in the x-axis direction and the nth element in the y-axis direction (referred to as the mnth element for convenience) can be written as follows.

rmn=(mΔx,nΔy,0) ・・・(7)
この場合、mn番目の素子で実現すべき反射位相αmnは、次のように書ける。
r mn = (mΔx, nΔy, 0) (7)
In this case, the reflection phase α mn to be realized by the mn-th element can be written as follows.

αmn=k0(rmn・ui−rmn・ur)+2πN ・・・(8)
ただし、「・」はベクトルの内積を表す。k0は電波の波数(2π/λ)を表し、λは電波の波長を表す。(8)式に(5)-(7)式を代入すると、次のように書ける。
α mn = k 0 (r mn · u i -r mn · u r) + 2πN ··· (8)
However, “·” represents an inner product of vectors. k 0 represents the wave number (2π / λ) of the radio wave, and λ represents the wavelength of the radio wave. Substituting equations (5)-(7) into equation (8), we can write

αmn=k0(mΔx ×sinθicosφi+nΔy×sinθisinφi−mΔx×sinθrcosφrーnΔy×sinθrsinφr)
=k0mΔx(sinθicosφiーsinθrcosφr)+k0nΔy(sinθisinφi−sinθrsinφr)・・・(9)
ただし、2πN=0であるとしたが、一般性は失われない。なお、αmnは数式(9)により任意の値に設定可能であるが、ある1周期分の素子配列をxy平面上で反復的に設けることでリフレクトアレーを構成する観点からは、隣接する素子間の位相差(「αmn−αm-1n」又は「αmn−αmn-1」)は360度の約数(例えば、18度)であることが好ましい。
α mn = k 0 (mΔx × sinθ i cosφ i + nΔy × sinθ i sinφ i -mΔx × sinθ r cosφ r over nΔy × sinθ r sinφ r)
= K 0 mΔx (sinθ i cosφ i over sinθ r cosφ r) + k 0 nΔy (sinθ i sinφ i -sinθ r sinφ r) ··· (9)
However, although 2πN = 0, generality is not lost. Note that α mn can be set to an arbitrary value according to Equation (9), but from the viewpoint of constructing a reflectarray by repeatedly providing an element array for a certain period on the xy plane, adjacent elements The phase difference between them (“α mn −α m−1n ” or “α mn −α mn−1 ”) is preferably a divisor of 360 degrees (for example, 18 degrees).

数式(9)を参照するに、mn番目の素子で実現すべき反射位相αmnは、一般的には、Δx及びΔyに依存している。これは、リフレクトアレーが任意の方向(θr,φr)に電波を反射させるためには、原則として、個々の素子の反射位相αmnがx軸方向に徐々に変化すると共に、y軸方向にも徐々に変化しなければならないことを示す。x軸方向及びy軸方向の双方向に反射位相を任意に変化させることは、不可能ではないが容易でない。 Referring to Equation (9), the reflection phase α mn to be realized by the mn-th element generally depends on Δx and Δy. In order for the reflect array to reflect radio waves in any direction (θ r , φ r ), in principle, the reflection phase α mn of each element gradually changes in the x-axis direction and the y-axis direction. Also shows that it must change gradually. It is not impossible but not easy to arbitrarily change the reflection phase in both the x-axis direction and the y-axis direction.

実施の形態では、数式(9)の右辺第1項(Δxを含む項)と第2項(Δyを含む項)が或る条件を満たすようにすることで、個々の素子が実現すべき反射位相を簡易に決定できるようにする。そのような条件は大別して2通りあり、第1の方法は、反射位相をx軸及びy軸の一方の方向に沿ってのみ変化させ、他の方向には変化させない方法であり、<2.1 一次元位相差制御>において説明される。第2の方法は、数式(9)の右辺第1項(Δxを含む項)と第2項(Δyを含む項)の比率を一定値に維持し、かつ隣接する素子による反射位相差を360度(2πラジアン)の約数(より一般的には、360度の整数倍の約数)にする方法であり、<2.2 二次元位相差制御>において説明される。   In the embodiment, the first term (term including Δx) and the second term (term including Δy) on the right side of Equation (9) are set to satisfy a certain condition, so that the reflection to be realized by each element. Make it easy to determine the phase. Such conditions are roughly classified into two types, and the first method is a method in which the reflection phase is changed only along one direction of the x-axis and the y-axis, and is not changed in the other direction. 1 One-dimensional phase difference control>. In the second method, the ratio between the first term (term including Δx) and the second term (term including Δy) on the right side of Equation (9) is maintained at a constant value, and the reflection phase difference between adjacent elements is 360 °. This is a divisor of degrees (2π radians) (more generally, a divisor of an integer multiple of 360 degrees), and will be described in <2.2 Two-dimensional phase difference control>.

<2.1 一次元位相差制御>
<<反射位相がΔxにのみ依存するようにする>>
先ず、第1の方法において、反射位相をx軸方向に沿ってのみ変化させ、y軸方向には変化させないようにする方法を説明する。数式(9)において、仮に、Δyに乗算されている(sinθisinφi−sinθrsinφr)が恒等的に0に等しかったとすると、位相αmnはΔyには依存しなくなり、Δxにのみ依存するようになる。その場合、位相αmnは、x軸方向に徐々に変化するが、y軸方向には一定であってもよい。このように、個々の素子で実現すべき反射位相が、x軸方向には変化するがy軸方向には一定であるようにすることで、任意の方向に入射波を反射させるリフレクトアレーを簡易に実現できる。
<2.1 One-dimensional phase difference control>
<< Reflection phase depends only on Δx >>
First, in the first method, a method for changing the reflection phase only along the x-axis direction and not changing it in the y-axis direction will be described. In Equation (9), if (sinθ i sinφ i −sinθ r sinφ r ) multiplied by Δy is identically equal to 0, phase α mn does not depend on Δy, and only Δx It becomes dependent. In this case, the phase α mn gradually changes in the x-axis direction, but may be constant in the y-axis direction. In this way, by making the reflection phase to be realized by each element change in the x-axis direction but constant in the y-axis direction, a reflect array that reflects incident waves in any direction can be simplified. Can be realized.

Δyに乗算されている(sinθisinφi−sinθrsinφr)が0に等しい場合、次式が成立する。 When (sinθ i sinφ i −sinθ r sinφ r ) multiplied by Δy is equal to 0, the following equation holds.

sinθisinφi=sinθrsinφr ・・・(10)
これは、図12において入射波の入射単位ベクトルuiのy成分の大きさと反射波の反射単位ベクトルurのy成分の大きさとが等しいことを示す。すなわち、入射単位ベクトル及び反射単位ベクトルのy成分同士が等しい場合、個々の素子で実現すべき反射位相を、x軸方向に変化させる一方、y軸方向には一定であるようにできる。数式(10)は、次のようにも書ける。
sinθ i sinφ i = sinθ r sinφ r (10)
This indicates that equal to the magnitude of the y component of the size and the reflected wave reflected unit vector u r of the y component of the incident unit vector u i of the incident wave 12. That is, when the y components of the incident unit vector and the reflection unit vector are equal, the reflection phase to be realized by each element can be changed in the x-axis direction while being constant in the y-axis direction. Equation (10) can also be written as:

sinθr=sinθisinφi/sinφr ・・・(11)
θr=arcsin(sinθisinφi/sinφr) ・・・(12)
従って、反射波のx軸からの偏角φrに基づいて、反射波のz軸からの偏角θrを一意に決定できる。目下の場合、mn番目の素子で実現すべき反射位相αmnは、次のように書ける。
sinθ r = sinθ i sinφ i / sinφ r (11)
θ r = arcsin (sinθ i sinφ i / sinφ r ) (12)
Therefore, the deflection angle θ r of the reflected wave from the z-axis can be uniquely determined based on the deflection angle φ r of the reflected wave from the x-axis. In the present case, the reflection phase α mn to be realized by the mn-th element can be written as follows.

αmn=k0mΔx(sinθicosφi−sinθrcosφr)
=k0mΔx[sinθicosφi−(sinθisinφi/sinφr)×cosφr] ・・・(13)
従って、mn番目の素子で実現すべき反射位相αmnは、反射波のx軸からの偏角φrにより一意に決定される。
一例として、入射波のx軸からの偏角φiが3π/2=270度であったとする。この場合、sinφi=-1及びcosφi=0であるので、θr及びαmnは次のように書ける。
α mn = k 0 mΔx (sinθ i cosφ i −sinθ r cosφ r )
= K 0 mΔx [sinθ i cosφ i − (sinθ i sinφ i / sinφ r ) × cosφ r ] (13)
Accordingly, the reflection phase α mn to be realized by the mn-th element is uniquely determined by the deflection angle φ r from the x-axis of the reflected wave.
As an example, it is assumed that the deflection angle φ i of the incident wave from the x-axis is 3π / 2 = 270 degrees. In this case, since sinφ i = −1 and cosφ i = 0, θ r and α mn can be written as follows.

θr=arcsin(-sinθi/sinφr) ・・・(14)
αmn=k0mΔx[(sinθi/sinφr)×cosφr] ・・・(15)
図14は反射位相又は位相差αmnと反射方向(θr,φr)との関係(上記の数式(13))を示す。シミュレーションでは、リフレクトアレーにおける素子同士の間隔Δxは4mmであり、電波の周波数は11GHzであるとした。また、入射波のz軸からの偏角はθi=20度であり、入射波のx軸からの偏角はφi=270度であるとした。位相差αmn=0の場合、反射波のz軸からの偏角θrは20度及びx軸からの偏角φrは90度となっており、これは鏡面反射を示す。図示されているように、位相差αmnが0から45度まで増加する場合に、反射波のz軸からの偏角θrは20度から徐々に増加して約67度に達する一方、反射波のx軸からの偏角φrは90度から徐々に減少して約22度に達している。
θ r = arcsin (-sinθ i / sinφ r ) (14)
α mn = k 0 mΔx [(sinθ i / sinφ r ) × cosφ r ] (15)
FIG. 14 shows the relationship (the above formula (13)) between the reflection phase or phase difference α mn and the reflection direction (θ r , φ r ). In the simulation, the distance Δx between elements in the reflect array is 4 mm, and the frequency of the radio wave is 11 GHz. In addition, the deflection angle of the incident wave from the z-axis is θ i = 20 degrees, and the deflection angle of the incident wave from the x-axis is φ i = 270 degrees. When the phase difference α mn = 0, the deflection angle θ r of the reflected wave from the z-axis is 20 degrees and the deflection angle φ r from the x-axis is 90 degrees, which indicates specular reflection. As shown in the figure, when the phase difference α mn increases from 0 to 45 degrees, the declination angle θ r of the reflected wave from the z-axis gradually increases from 20 degrees to reach about 67 degrees, while reflecting The deflection angle φ r from the x-axis of the wave gradually decreases from 90 degrees and reaches about 22 degrees.

図15は入射波のz軸からの偏角θiを固定した場合の反射角θr及びφrの関係を示す。図示の例では入射角θiが10度、20度、45度及び70度の場合の反射角θr及びφrの関係が示されている。入射角のx軸からの偏角φiは270度である。入射角θiが10度の場合において、反射波のz軸からの偏角θrが10度である場合、反射波のx軸からの偏角φrは90度になっている。これは鏡面反射に対応する。図示の例の場合、反射角φrが90度である状態は鏡面反射を示す。何れの入射角θiについても、概して、反射角θrが90度に近づくように増加するにつれて、反射角φrは減少している。 FIG. 15 shows the relationship between the reflection angles θ r and φ r when the angle θ i of the incident wave from the z-axis is fixed. In the illustrated example, the relationship between the reflection angles θ r and φ r when the incident angle θ i is 10, 20, 45, and 70 degrees is shown. The angle of deviation φ i of the incident angle from the x-axis is 270 degrees. In the case where the incident angle θi is 10 °, if a deflection angle theta r from the z-axis of the reflected wave is 10 degrees, the polarization angle phi r from the x-axis of the reflected wave is in the 90 degrees. This corresponds to specular reflection. In the case of the illustrated example, the state where the reflection angle φ r is 90 degrees indicates specular reflection. For any incident angle θ i , the reflection angle φ r generally decreases as the reflection angle θ r increases to approach 90 degrees.

図16は数式(13)に示すような関係式を用いて、リフレクトアレーを構成する素子の反射位相を決定した様子を示す。リフレクトアレーを構成する素子はx軸方向に4mm間隔で整列し(Δx=4mm)、かつy軸方向にも4mm間隔で整列している(Δy=Δx=4mm)。上述したように、数式(10)が満たされる場合、素子で実現すべき反射位相αmnは、x軸方向には徐々に変化するが、y軸方向には一定であってよい。このため、図示の例の場合、反射位相はx軸方向に18度ずつ変化する一方、y軸方向には変化していない。 FIG. 16 shows a state in which the reflection phase of the elements constituting the reflect array is determined using the relational expression as shown in Expression (13). The elements constituting the reflect array are aligned at intervals of 4 mm in the x-axis direction (Δx = 4 mm) and are also aligned at intervals of 4 mm in the y-axis direction (Δy = Δx = 4 mm). As described above, when Expression (10) is satisfied, the reflection phase α mn to be realized by the element gradually changes in the x-axis direction, but may be constant in the y-axis direction. For this reason, in the illustrated example, the reflection phase changes by 18 degrees in the x-axis direction, but does not change in the y-axis direction.

図17は図16に示すような方法で素子の反射位相を実現するように並べた素子の一部を示す。図17にはx軸方向に並ぶ一列分の素子しか示されていないが、実際にはy軸方向にも同様な素子列が存在し、リフレクトアレーを構成している。シミュレーションでは、80mm×80mmのリフレクトアレーを想定し、周期境界の条件と共に、以下の条件の下で反射波の強度を算出した。   FIG. 17 shows a part of the elements arranged so as to realize the reflection phase of the element by the method shown in FIG. FIG. 17 shows only one row of elements arranged in the x-axis direction, but actually there is a similar element row also in the y-axis direction, forming a reflect array. In the simulation, an 80 mm × 80 mm reflect array was assumed, and the intensity of the reflected wave was calculated under the following conditions along with the periodic boundary conditions.

電波の周波数=11GHz
地板(接地プレート)とパッチとの間に介在する材料の誘電率=8.85×10-12
地板(接地プレート)とパッチとの間に介在する材料の透磁率=1.26×10-6
入射波の入射方向(θi,φi)=(20度,270度)
反射波の所望方向(θr,φr)=(29度,45度)。
Radio frequency = 11GHz
Dielectric constant of the material interposed between the ground plane (ground plate) and the patch = 8.85 x 10 -12
Magnetic permeability of the material interposed between the ground plane (ground plate) and the patch = 1.26 x 10 -6
Incident wave incident direction (θ i , φ i ) = (20 degrees, 270 degrees)
Desired direction of reflected wave (θ r , φ r ) = (29 degrees, 45 degrees).

図18は反射波の散乱断面積を示す。所望方向は(θr,φr)=(29度,45度)の方向である。入射方向は(θi,φi)=(20度,270度)である。従って、鏡面反射の方向は、(θi,φi)=(20度,90度)である。図18では、この鏡面反射が生じる面内での散乱断面積(破線)と、所望方向における散乱断面積(実線)とが対比されている。図示されているように、θr=29度付近において、所望方向のレベルは鏡面反射方向のレベルよりも約20dBも高くなっている。このように実施の形態によれば、任意の所望方向に反射波を強く形成することができる。 FIG. 18 shows the scattering cross section of the reflected wave. The desired direction is the direction of (θ r , φ r ) = (29 degrees, 45 degrees). The incident direction is (θ i , φ i ) = (20 degrees, 270 degrees). Therefore, the direction of specular reflection is (θ i , φ i ) = (20 degrees, 90 degrees). In FIG. 18, the scattering cross section (broken line) in the plane where the specular reflection occurs is compared with the scattering cross section (solid line) in the desired direction. As shown in the drawing, in the vicinity of θ r = 29 degrees, the level in the desired direction is about 20 dB higher than the level in the specular reflection direction. Thus, according to the embodiment, a reflected wave can be strongly formed in any desired direction.

<<反射位相がΔyにのみ依存するようにする>>
次に、第1の方法において、反射位相をy軸方向に沿ってのみ変化させ、x軸方向には変化させないようにする方法を説明する。上記の説明では、数式(10)が満たされるようにすることで、素子が実現すべき反射位相αmnがx軸方向には徐々に変化する一方、y軸方向には一定であるようにしている。しかしながら実施の形態はこの例に限定されず、逆に、素子で実現すべき反射位相αmnが、y軸方向には徐々に変化するが、x軸方向には一定であるようにもできる。その場合、数式(9)において、Δxの係数である(sinθicosφiーsinθrcosφr)が恒等的に0になる必要がある。この場合、次式が成立する。
<< Reflection phase depends only on Δy >>
Next, in the first method, a method of changing the reflection phase only along the y-axis direction and not changing it in the x-axis direction will be described. In the above description, by satisfying Equation (10), the reflection phase α mn to be realized by the element gradually changes in the x-axis direction, but is constant in the y-axis direction. Yes. However, the embodiment is not limited to this example, and conversely, the reflection phase α mn to be realized by the element gradually changes in the y-axis direction, but may be constant in the x-axis direction. In that case, in Equation (9), the coefficient of Δx (sin θ i cos φ i −sin θ r cos φ r ) needs to be equal to zero. In this case, the following equation is established.

sinθicosφi=sinθrcosφr ・・・(16)
これは、図12において入射波の入射単位ベクトルuiのy成分と反射波の反射単位ベクトルurのx成分とが等しいことを示す。入射及び反射単位ベクトルのx成分同士が等しい場合に、個々の素子で実現すべき反射位相を、y軸方向に変化させる一方、x軸方向には一定であるようにできる。数式(16)は、次のようにも書ける。
sinθ i cosφ i = sinθ r cosφ r・ ・ ・ (16)
This indicates that the y-component of the incident unit vector u i of the incident wave and the x-component of the reflected unit vector u r of the reflected wave is equal 12. When the x components of the incident and reflection unit vectors are equal, the reflection phase to be realized by each element can be changed in the y-axis direction while being constant in the x-axis direction. Equation (16) can also be written as:

sinθr=sinθicosφi/cosφr ・・・(17)
θr=arcsin(sinθicosφi/cosφr) ・・・(18)
従って、反射波のx軸からの偏角φrから、反射波のz軸からの偏角θrを一意に決定できる。この場合、mn番目の素子で実現すべき反射位相αmnは、次のように書ける。
sinθ r = sinθ i cosφ i / cosφ r・ ・ ・ (17)
θ r = arcsin (sinθ i cosφ i / cosφ r ) (18)
Therefore, the deflection angle θ r of the reflected wave from the z-axis can be uniquely determined from the deflection angle φ r of the reflected wave from the x-axis. In this case, the reflection phase α mn to be realized by the mn-th element can be written as follows.

αmn=k0nΔy(sinθisinφi−sinθrsinφr)
=k0nΔy[sinθisinφi−(sinθicosφi/cosφr)×sinφr] ・・・(19)
従って、mn番目の素子で実現すべき反射位相αmnは、反射波のx軸からの偏角φrにより一意に決定される。
α mn = k 0 nΔy (sinθ i sinφ i -sinθ r sinφ r)
= K 0 nΔy [sinθ i sinφ i − (sinθ i cosφ i / cosφ r ) × sinφ r ] (19)
Accordingly, the reflection phase α mn to be realized by the mn-th element is uniquely determined by the deflection angle φ r from the x-axis of the reflected wave.

図19は数式(19)に示すような関係式を用いて、リフレクトアレーを構成する素子の反射位相を決定した様子を示す。リフレクトアレーを構成する素子はx軸方向に4.5mm間隔で整列し、かつy軸方向にも4.5mm間隔で整列している(Δy=Δx=4.5mm)。上述したように、数式(16)を満たす場合、素子で実現すべき反射位相αmnは、y軸方向には徐々に変化するが、x軸方向には一定であってよい。このため、図示の例の場合、反射位相はy軸方向に36度ずつ変化する一方、x軸方向には変化していない。シミュレーションでは、周期境界の条件と共に、以下の条件の下で反射波の強度を算出した。 FIG. 19 shows a state in which the reflection phase of the elements constituting the reflect array is determined using the relational expression as shown in Expression (19). The elements constituting the reflect array are aligned at an interval of 4.5 mm in the x-axis direction and at an interval of 4.5 mm in the y-axis direction (Δy = Δx = 4.5 mm). As described above, when Expression (16) is satisfied, the reflection phase α mn to be realized by the element gradually changes in the y-axis direction, but may be constant in the x-axis direction. For this reason, in the illustrated example, the reflection phase changes by 36 degrees in the y-axis direction, but does not change in the x-axis direction. In the simulation, the intensity of the reflected wave was calculated under the following conditions along with the periodic boundary conditions.

電波の周波数=11GHz
地板(接地プレート)とパッチとの間に介在する材料の誘電率=8.85×10-12
地板(接地プレート)とパッチとの間に介在する材料の透磁率=1.26×10-6
入射波の入射方向(θi,φi)=(10度,270度)
反射波の所望方向(θr,φr)=(51.2度,90度)。
Radio frequency = 11GHz
Dielectric constant of the material interposed between the ground plane (ground plate) and the patch = 8.85 x 10 -12
Magnetic permeability of the material interposed between the ground plane (ground plate) and the patch = 1.26 x 10 -6
Incident wave incident direction (θ i , φ i ) = (10 degrees, 270 degrees)
Desired direction of reflected wave (θ r , φ r ) = (51.2 degrees, 90 degrees).

図20は反射波のyz面における散乱断面積を示す。所望方向は(θr,φr)=(51.2度,90度)の方向である。入射方向は(θi,φi)=(10度,270度)である。従って、鏡面反射の方向は、(θi,φi)=(10度,90度)である。図中、Eθのグラフは反射波の電界ベクトルを(rθφ)極座標で表現した場合のθ方向成分のレベルを示す。Eφのグラフは反射波の電界ベクトルを(rθφ)極座標で表現した場合のφ方向成分のレベルを示す。何れもφr=51.2度の所望方向において強いピークが生じていることが分かる。 FIG. 20 shows the scattering cross section of the reflected wave on the yz plane. The desired direction is the direction of (θ r , φ r ) = (51.2 degrees, 90 degrees). The incident direction is (θ i , φ i ) = (10 degrees, 270 degrees). Therefore, the direction of specular reflection is (θ i , φ i ) = (10 degrees, 90 degrees). In the figure, the graph of E theta indicating the level of theta direction component in the case of representing the electric field vector of the reflected wave (rθφ) polar. Graph E phi indicates the level of the phi direction component in the case of representing the electric field vector of the reflected wave (rθφ) polar. It can be seen that a strong peak occurs in the desired direction of φ r = 51.2 degrees.

反射位相がΔxにのみ依存する場合及びΔyにのみ依存する場合の上記の説明を総合すると、リフレクトアレーを構成する複数の素子のうちの任意の或る素子(mn)による反射波の位相は、第1の軸(x軸又はy軸)方向においてmn番目の素子に隣接する素子による反射波の位相と所定値(上記の例では、18度又は36度)だけ異なり、かつ第2の軸(y軸又はx軸)方向においてmn番目の素子に隣接する素子による反射波の位相と等しい、と言える。更に、入射単位ベクトルuiの第2の軸方向成分の大きさは、反射単位ベクトルurの第2の軸方向成分の大きさと等しい、とも言える。 Summarizing the above description of the case where the reflection phase depends only on Δx and the case where it depends only on Δy, the phase of the reflected wave by an arbitrary element (mn) of the plurality of elements constituting the reflect array is: It differs from the phase of the reflected wave by the element adjacent to the mn-th element in the first axis (x-axis or y-axis) direction by a predetermined value (in the above example, 18 degrees or 36 degrees), and the second axis ( It can be said that it is equal to the phase of the reflected wave by the element adjacent to the mn-th element in the y-axis or x-axis direction. Furthermore, the magnitude of the second axial component of the incident unit vector u i is equal to the magnitude of the second axial component of the reflected unit vector u r, and can be said.

<2.2 二次元位相差制御>
素子の位相差を制御する第2の方法を説明する。先ず、mn番目の素子による反射位相とこの素子に隣接する素子による反射位相との差分を考察する。x軸方向に隣接する素子による反射位相差Δαxは、次のように書ける。
<2.2 Two-dimensional phase difference control>
A second method for controlling the phase difference of the elements will be described. First, the difference between the reflection phase by the mn-th element and the reflection phase by an element adjacent to this element will be considered. The reflection phase difference Δα x between elements adjacent in the x-axis direction can be written as follows.

Δαx=αmn−αm-1n
=k0mΔx(sinθicosφiーsinθrcosφr)+k0nΔy(sinθisinφi−sinθrsinφr)
ーk0(m-1)Δx(sinθicosφiーsinθrcosφr)−k0nΔy(sinθisinφi−sinθrsinφr)
=k0Δx(sinθicosφiーsinθrcosφr) ・・・(20)
y軸方向に隣接する素子による反射位相差Δαyは、次のように書ける。
Δα x = α mn −α m-1n
= K 0 mΔx (sinθ i cosφ i over sinθ r cosφ r) + k 0 nΔy (sinθ i sinφ i -sinθ r sinφ r)
Over k 0 (m-1) Δx (sinθ i cosφ i over sinθ r cosφ r) -k 0 nΔy (sinθ i sinφ i -sinθ r sinφ r)
= K 0 Δx (sinθ i cosφ i −sinθ r cosφ r ) (20)
The reflection phase difference Δα y between elements adjacent in the y-axis direction can be written as follows.

Δαy=αmn−αmn-1
=k0mΔx(sinθicosφiーsinθrcosφr)+k0nΔy(sinθisinφi−sinθrsinφr)
ーk0mΔx(sinθicosφiーsinθrcosφr)−k0(n-1)Δy(sinθisinφi−sinθrsinφr)
=k0Δy(sinθisinφi−sinθrsinφr)・・・(21)
二次元位相差制御を行う実施の形態では、
Δαx=γΔαy=2π/κ ・・・(22)
という関係が使用される。ここで、γは有理数であり、κは360の約数、すなわち360を割り切る整数である。数式(22)によれば、x軸方向に隣接する素子による反射位相差Δαxとy軸方向に隣接する素子による反射位相差Δαyとの比率が所定値γとなるように、パラメータの値が設定される。更に、x軸方向に隣接する素子による反射位相差Δαxが360度(2πラジアン)の約数(より一般的には、360度の整数倍の約数)であるように設定される。単なる一例として、所定値γは1であり、κは10である。
Δα y = α mn −α mn-1
= K 0 mΔx (sinθ i cosφ i over sinθ r cosφ r) + k 0 nΔy (sinθ i sinφ i -sinθ r sinφ r)
Over k 0 mΔx (sinθ i cosφ i over sinθ r cosφ r) -k 0 ( n-1) Δy (sinθ i sinφ i -sinθ r sinφ r)
= K 0 Δy (sinθ i sinφ i −sinθ r sinφ r ) (21)
In the embodiment that performs two-dimensional phase difference control,
Δα x = γΔα y = 2π / κ (22)
The relationship is used. Here, γ is a rational number, and κ is a divisor of 360, that is, an integer that divides 360. According to Equation (22), the value of the parameter is set so that the ratio between the reflection phase difference Δα x by the elements adjacent in the x-axis direction and the reflection phase difference Δα y by the elements adjacent in the y-axis direction becomes the predetermined value γ. Is set. Further, the reflection phase difference Δα x between elements adjacent in the x-axis direction is set to be a divisor of 360 degrees (2π radians) (more generally, a divisor that is an integer multiple of 360 degrees). As a mere example, the predetermined value γ is 1 and κ is 10.

Δαx=γΔαyという関係は、数式(20)及び(21)により、次のように書ける。 The relationship Δα x = γΔα y can be written as follows using equations (20) and (21).

k0Δx(sinθicosφiーsinθrcosφr)=γk0Δy(sinθisinφi−sinθrsinφr)・・・(23)
数式(22)より、Δαy=2π/(κγ) であるので、次式が得られる。
k 0 Δx (sinθ i cosφ i over sinθ r cosφ r) = γk 0 Δy (sinθ i sinφ i -sinθ r sinφ r) ··· (23)
From equation (22), Δα y = 2π / (κγ), so the following equation is obtained.

k0Δy(sinθisinφi−sinθrsinφr)=2π/(κγ)
sinθrsinφr=−2π/(k0Δyκγ)+sinθisinφi ・・・(24)
また、Δαx=2π/κ であるので、次式が得られる。
k 0 Δy (sinθ i sinφ i −sinθ r sinφ r ) = 2π / (κγ)
sinθ r sinφ r = −2π / (k 0 Δyκγ) + sinθ i sinφ i (24)
Since Δα x = 2π / κ, the following equation is obtained.

k0Δx(sinθicosφiーsinθrcosφr)=2π/κ
sinθrcosφr=−2π/( k0Δxκ)+sinθicosφi ・・・(25)
数式(24)を数式(25)で除算すると、次式が得られる。
k 0 Δx (sinθ i cosφ i −sinθ r cosφ r ) = 2π / κ
sinθ r cosφ r = −2π / (k 0 Δxκ) + sinθ i cosφ i (25)
Dividing equation (24) by equation (25) yields:

φr=arctan([−2π/(k0Δyκγ)+sinθisinφi]/[−2π/( k0Δxκ)+sinθicosφi])・・・(26)
数式(26)によれば、入射の偏角θi及びφiから、反射波の偏角φrを算出できる。更に、数式(24)及び(25)によれば、入射波の偏角θi、φi及び反射波の偏角φrから、反射波の偏角θrを算出できる。
φ r = arctan ([− 2π / (k 0 Δyκγ) + sinθ i sinφ i ] / [− 2π / (k 0 Δxκ) + sinθ i cosφ i ]) (26)
According to Equation (26), the deflection angle φ r of the reflected wave can be calculated from the incident deflection angles θ i and φ i . Furthermore, according to the equation (24) and (25), the deflection angle theta i of the incident wave, the deflection angle phi r of phi i and the reflected wave, can be calculated deflection angle theta r of the reflected wave.

仮に、入射波がx軸となす偏角φiが、φi=3π/2=270度であり、素子間隔がΔx=Δyであったとすると、数式(26)は次のように書ける。 Assuming that the deflection angle φ i between the incident wave and the x-axis is φ i = 3π / 2 = 270 degrees and the element spacing is Δx = Δy, Equation (26) can be written as follows.

φr=arctan([−2π/(k0Δyκγ)−sinθi]/[−2π/( k0Δxκ)])
=arctan[1/γ+( k0Δxκsinθi )/(2π)]・・・(27)
また、φi=3π/2=270度の場合、数式(24)及び(25)から、次式が得られる。
φ r = arctan ([− 2π / (k 0 Δyκγ) −sinθ i ] / [− 2π / (k 0 Δxκ)])
= Arctan [1 / γ + (k 0 Δxκsinθ i ) / (2π)] (27)
When φ i = 3π / 2 = 270 degrees, the following equation is obtained from equations (24) and (25).

θr=arcsin([−2π/(k0Δyκγ)−sinθi]/sinφr]・・・(28)
=arcsin[−2π/(k0Δxκcosφr)]・・・(29)
このように、実施の形態は数式(22)のような制約又は条件を使用するので、x軸方向に隣接する素子間の反射位相差Δαxとy軸方向に隣接する素子間の反射位相差Δαyとの比率が一定値γであり、かつΔαxは360度の約数(より一般的には、360度の整数倍の約数)である。Δαxが360度の約数(例えば、360/κx)であるので、x軸方向に整列するκ個の素子により、x軸方向に周期境界を規定することができる。また、Δαyも360度の約数(例えば、360/(κγ))であるので(より一般的には、360度の整数倍の約数)、y軸方向に整列するκγ個の素子により、y軸方向にも周期境界を規定することができる。従ってx軸及びy軸の双方向に周期境界を有するリフレクトアレーの単位構造又は基本構造を簡易に形成することができる。この単位構造又は基本構造をx軸方向及びy軸方向に反復的に形成することで、所望のサイズのリフレクトアレーを実現できる。この点、x軸又はy軸の何れか一方の方向に整列した素子によって一方の方向にしか周期境界を形成できなかった従来のリフレクトアレーと大きく異なる。実施の形態によれば、x軸及びy軸の双方向において位相差を変化させることで、入射波を任意の所望方向に反射させることができる。
θ r = arcsin ([− 2π / (k 0 Δyκγ) −sinθ i ] / sinφ r ] (28)
= Arcsin [−2π / (k 0 Δxκcosφ r )] (29)
As described above, since the embodiment uses the constraint or condition as expressed by Equation (22), the reflection phase difference Δα x between the elements adjacent in the x-axis direction and the reflection phase difference between the elements adjacent in the y-axis direction. The ratio with Δα y is a constant value γ, and Δα x is a divisor of 360 degrees (more generally, a divisor of an integral multiple of 360 degrees). Since Δα x is a divisor of 360 degrees (for example, 360 / κ x ), a periodic boundary can be defined in the x-axis direction by κ elements aligned in the x-axis direction. Also, since Δα y is a divisor of 360 degrees (for example, 360 / (κγ)) (more generally, a divisor that is an integer multiple of 360 degrees), it is determined by κγ elements aligned in the y-axis direction. The periodic boundary can be defined also in the y-axis direction. Therefore, a unit structure or a basic structure of a reflect array having a periodic boundary in both directions of the x-axis and the y-axis can be easily formed. By repeatedly forming this unit structure or basic structure in the x-axis direction and the y-axis direction, a reflect array having a desired size can be realized. This point is greatly different from a conventional reflect array in which a periodic boundary can be formed only in one direction by elements aligned in either the x-axis or y-axis direction. According to the embodiment, the incident wave can be reflected in an arbitrary desired direction by changing the phase difference in both directions of the x-axis and the y-axis.

図21は<2.位相差制御>において説明した原理に基づいて電波を反射するリフレクトアレーのシミュレーションに使用された単位構造を示す。図示の単位構造では、x軸方向に10個の素子が整列し、y軸方向にも10個の素子が整列している。シミュレーションでは、この単位構造がxy平面上に多数設けられていることが想定されている。kは入射波の向きを示し、E0は反射波の向きを示す。シミュレーションでは以下のパラメータの値が使用されている。 FIG. 21 shows <2. The unit structure used for the simulation of the reflectarray which reflects an electromagnetic wave based on the principle demonstrated in the phase difference control> is shown. In the unit structure shown in the figure, 10 elements are aligned in the x-axis direction, and 10 elements are aligned in the y-axis direction. In the simulation, it is assumed that many such unit structures are provided on the xy plane. k indicates the direction of the incident wave, and E 0 indicates the direction of the reflected wave. The following parameter values are used in the simulation.

入射波の周波数=11GHz、
入射波の入射方向(θi,φi)=(10度,270度)、
反射波の所望方向(θr,φr)=(81度,52度)、
素子間の間隔Δx=Δy=4.5mm、
x軸及びy軸方向に隣接する素子の反射位相差の比率γ(=Δαx/Δαy)=1、
1周期の分割数κ=10。
Incident wave frequency = 11 GHz,
Incident wave incident direction (θ i , φ i ) = (10 degrees, 270 degrees),
Desired direction of reflected wave (θ r , φ r ) = (81 degrees, 52 degrees),
Spacing between elements Δx = Δy = 4.5 mm,
Ratio γ (= Δα x / Δα y ) = 1 of the reflection phase difference between elements adjacent in the x-axis and y-axis directions,
Number of divisions in one cycle κ = 10.

図22は、反射波の方向(θr,φr)と隣接する素子間の反射位相差(Δα=Δαx=Δαy)との間の関係を示すシミュレーション結果である。入射波の方向はθi=10度及びφi=270度であり、素子間隔はΔx=Δy=4.5mmである。反射波の所望方向がθr=81度及びφr=52度であった場合、それらに対応する位相差Δαは36度であることが図22から分かる。この場合、10個の素子で360度の全範囲の位相差を実現するので、1周期の分割数κは10であればよい。 FIG. 22 is a simulation result showing a relationship between the direction (θ r , φ r ) of the reflected wave and the reflection phase difference (Δα = Δα x = Δα y ) between adjacent elements. The directions of incident waves are θ i = 10 degrees and φ i = 270 degrees, and the element spacing is Δx = Δy = 4.5 mm. When the desired directions of the reflected waves are θ r = 81 degrees and φ r = 52 degrees, it can be seen from FIG. 22 that the corresponding phase difference Δα is 36 degrees. In this case, since the phase difference in the entire range of 360 degrees is realized by 10 elements, the number of divisions κ in one period may be 10.

図23は、図21に示すようなリフレクトアレーを構成する個々の素子が実現すべき反射位相を示す。この例の場合、x軸方向に10素子及びy軸方向に10素子が整列しており、Δαx=Δαy=36度、γ=1、κ=10である。 FIG. 23 shows reflection phases to be realized by the individual elements constituting the reflect array as shown in FIG. In this example, 10 elements are aligned in the x -axis direction and 10 elements are aligned in the y-axis direction, and Δα x = Δα y = 36 degrees, γ = 1, and κ = 10.

図24は、図21に示すリフレクトアレーに電波が入射した場合において、z軸と81度の角度をなす円錐面内で観測される反射波の電界レベルを示す。上述したように、θr=81度は所望方向である。Eθのグラフは反射波の電界ベクトルを(rθφ)極座標で表現した場合のθ方向成分のレベルを示す。Eφのグラフは反射波の電界ベクトルを(rθφ)極座標で表現した場合のφ方向成分のレベルを示す。何れもφr=52度の方向において強いピークが生じており、他の方向のレベルは低く抑制されている。図25は、図21に示すリフレクトアレーに電波が入射した場合において、x軸からの偏角がφr=52度である面内で観測される反射波の電界レベルを示す。上述したように、φr=52度は所望方向である。Eθのグラフは反射波の電界ベクトルを(rθφ)極座標で表現した場合のθ方向成分のレベルを示す。Eφのグラフは反射波の電界ベクトルを(rθφ)極座標で表現した場合のφ方向成分のレベルを示す。何れもθr=81度の付近において強いピークが生じており、他の方向のレベルは低く抑制されている。従ってこのリフレクトアレーにより、入射波を所望方向に強く反射できていることが分かる。 FIG. 24 shows the electric field level of the reflected wave observed in the conical surface having an angle of 81 degrees with the z axis when radio waves are incident on the reflect array shown in FIG. As described above, θ r = 81 degrees is the desired direction. Graph E theta indicates the level of the theta direction component in the case of representing the electric field vector of the reflected wave (rθφ) polar. Graph E phi indicates the level of the phi direction component in the case of representing the electric field vector of the reflected wave (rθφ) polar. In either case, a strong peak occurs in the direction of φ r = 52 degrees, and the levels in the other directions are suppressed low. FIG. 25 shows the electric field level of the reflected wave observed in a plane whose declination from the x-axis is φ r = 52 degrees when radio waves are incident on the reflect array shown in FIG. As described above, φ r = 52 degrees is the desired direction. Graph E theta indicates the level of the theta direction component in the case of representing the electric field vector of the reflected wave (rθφ) polar. Graph E phi indicates the level of the phi direction component in the case of representing the electric field vector of the reflected wave (rθφ) polar. In both cases, a strong peak occurs in the vicinity of θ r = 81 degrees, and the levels in the other directions are suppressed low. Therefore, it can be seen that the reflected wave can be strongly reflected in the desired direction by this reflect array.

<3.マルチビームリフレクトアレー>
次に、入射波を複数の所望方向に反射させるマルチビームリフレクトアレーを考察する。実施の形態におけるマルチビームリフレクトアレーは、x軸方向及びy軸方向に行列形式で配置された複数の素子を有し、第1の領域に属する複数の素子により入射波を第1の所望方向に反射し、第2の領域に属する複数の素子により入射波を第2の所望方向に反射する。複数の素子の各々は電波を反射する任意の素子とすることができるが、典型的にはマッシュルーム構造の素子である。入射波を所望方向に反射させる方法は、<2.位相差制御>において説明した何れかの方法を使用することができる。例えば、第1及び第2の領域が何れも<2.1 一次元位相差制御>により入射波を反射してもよい。この場合、第1及び第2の領域の双方が「反射位相をx軸方向(又はy軸方向)にのみ変化させる方法」により入射波を反射してもよい。或いは第1の領域が「反射位相をx軸方向にのみ変化させる方法」により入射波を反射し、第2の領域が「反射位相をy軸方向にのみ変化させる方法」により入射波を反射してもよい。或いは、第1及び第2の領域が何れも<2.2 二次元位相差制御>により入射波を反射してもよい。或いは、第1の領域が<2.1 一次元位相差制御>により入射波を反射し、第2の領域が<2.2 二次元位相差制御>により入射波を反射してもよい。
<3. Multi-beam reflect array>
Next, consider a multi-beam reflectarray that reflects incident waves in multiple desired directions. The multi-beam reflectarray in the embodiment has a plurality of elements arranged in a matrix form in the x-axis direction and the y-axis direction, and the incident wave is transmitted in the first desired direction by the plurality of elements belonging to the first region. The incident wave is reflected in the second desired direction by the plurality of elements that reflect and belong to the second region. Each of the plurality of elements can be any element that reflects radio waves, but is typically an element of a mushroom structure. The method of reflecting the incident wave in the desired direction is <2. Any of the methods described in “Phase difference control” can be used. For example, both the first and second regions may reflect incident waves by <2.1 one-dimensional phase difference control>. In this case, both the first and second regions may reflect the incident wave by “a method of changing the reflection phase only in the x-axis direction (or the y-axis direction)”. Alternatively, the first region reflects the incident wave by “a method of changing the reflection phase only in the x-axis direction”, and the second region reflects the incident wave by “a method of changing the reflection phase only in the y-axis direction”. May be. Alternatively, both the first and second regions may reflect incident waves by <2.2 two-dimensional phase difference control>. Alternatively, the first region may reflect the incident wave according to <2.1 one-dimensional phase difference control>, and the second region may reflect the incident wave according to <2.2 two-dimensional phase difference control>.

図26はマルチビームリフレクトアレーのシミュレーションに使用された単位構造又は基本構造を示す。図示の単位構造では、x軸方向に10個の素子が整列し、y軸方向にも10個の素子が整列し、行列形式に素子が配置されている。y軸に平行に並ぶ10列のうち、x座標が小さい方から6列分(1列目から6列目まで)の素子は第1の領域に属する。y軸に平行に並ぶ10列のうち、x座標が最も小さい1列目の素子と、7ないし10列目の素子は第2の領域に属する。従って1列目の素子は第1及び第2の領域で共有されている。シミュレーションでは、この単位構造がxy平面上に多数設けられていることが想定されている。kは入射波の向きを示し、E0は反射波の向きを示す。シミュレーションでは以下のパラメータの値が使用されている。 FIG. 26 shows the unit structure or basic structure used for the simulation of the multi-beam reflectarray. In the unit structure shown in the figure, 10 elements are aligned in the x-axis direction, 10 elements are aligned in the y-axis direction, and the elements are arranged in a matrix form. Of the 10 columns arranged in parallel to the y-axis, the elements of 6 columns (from the 1st column to the 6th column) from the smaller x coordinate belong to the first region. Of the 10 columns arranged in parallel to the y-axis, the first column element with the smallest x coordinate and the seventh to tenth column elements belong to the second region. Therefore, the elements in the first column are shared by the first and second regions. In the simulation, it is assumed that many such unit structures are provided on the xy plane. k indicates the direction of the incident wave, and E 0 indicates the direction of the reflected wave. The following parameter values are used in the simulation.

入射波の周波数=11GHz、
入射波の方向(θi,φi)=(10度,270度)、
第1の所望方向(θr1,φr1)=(81度,52度)、
第2の所望方向(θr2,φr2)=(29度,45度)、
素子間の間隔Δx=Δy=4.5mm、
x軸及びy軸方向に隣接する素子の反射位相差の比率γ(=Δαx/Δαy)=1、
1周期の分割数κ=10。
Incident wave frequency = 11 GHz,
Direction of incident wave (θ i , φ i ) = (10 degrees, 270 degrees),
First desired direction (θ r1 , φ r1 ) = (81 degrees, 52 degrees),
Second desired direction (θ r2 , φ r2 ) = (29 degrees, 45 degrees),
Spacing between elements Δx = Δy = 4.5 mm,
Ratio γ (= Δα x / Δα y ) = 1 of the reflection phase difference between elements adjacent in the x-axis and y-axis directions,
Number of divisions in one cycle κ = 10.

図27は、図26に示す単位構造を構成する個々の素子が実現する反射位相を示す。y軸に平行に並ぶ10列のうち、x座標が小さい方から6列分(1列目から6列目まで)の素子が第1の領域に属する。y軸に平行に並ぶ10列のうち、x座標が最も小さい1列目の素子と、7ないし10列目の素子が第2の領域に属する。図示の例の場合、第1の領域は<2.2 二次元位相差制御>により入射波を反射する。このため、x軸及びy軸の双方向に反射位相が36度ずつ変化している。第2の領域は<2.1 一次元位相差制御(反射位相がΔyにのみ依存する方法)>により入射波を反射する。このため、反射位相はy軸方向に36度ずつ変化しているが、x軸方向には変化していない。   FIG. 27 shows reflection phases realized by individual elements constituting the unit structure shown in FIG. Of the 10 columns arranged in parallel to the y-axis, the elements corresponding to the 6 columns (from the first column to the sixth column) from the smaller x coordinate belong to the first region. Of the 10 columns arranged in parallel to the y-axis, the first column element having the smallest x coordinate and the seventh to tenth column elements belong to the second region. In the case of the illustrated example, the first region reflects incident waves by <2.2 two-dimensional phase difference control>. For this reason, the reflection phase changes by 36 degrees in both directions of the x-axis and the y-axis. The second region reflects incident waves by <2.1 one-dimensional phase difference control (a method in which the reflection phase depends only on Δy)>. For this reason, the reflection phase changes by 36 degrees in the y-axis direction, but does not change in the x-axis direction.

図28は図27に示す個々の素子の反射位相を実現する際に使用可能なギャップサイズを示す。ギャップサイズは、隣接する素子のパッチ同士の間の隙間の寸法である。個々の素子は地板とパッチとそれらの間のビアとを有する。   FIG. 28 shows gap sizes that can be used in realizing the reflection phases of the individual elements shown in FIG. The gap size is a dimension of a gap between adjacent element patches. Each element has a ground plane, a patch and a via between them.

図26及び図27に示す単位構造を、x軸及びy軸方向に反復的に設けることで、所望のサイズのマルチビームリフレクトアレーを得ることができる。図29は、図26及び図27に示す単位構造をx軸方向に2つ及びy軸方向に2つ並べた様子を示す。実際には4つより多い単位構造が並べられてもよい。図示の例において、単位構造同士の境界でありかつ第1の領域の境界に隣接する2列分の素子(枠で囲まれた部分)に着目すると、y軸方向に沿う2列分の素子(x座標が40.5及び45)の反射位相は互いに等しいことが分かる。図示の例では、第1の領域に属する1列分の素子が第2の領域にも属し、かつそれらの素子列は互いに等しい反射位相を実現する。従って、10行10列に素子が整列している単位構造において、6列分の素子が入射波を第1の所望方向に反射させる第1の領域として機能し、5列分の素子が入射波を第2の所望方向に反射させる第2の領域として機能する。単位構造における1つの素子列を第1及び第2の領域の双方に共有することで、第1及び第2の所望方向以外の不要な方向への反射(サイドローブ又はグレーティングローブ)を抑制し、反射特性を改善することができる。   A unit beam structure shown in FIGS. 26 and 27 is repeatedly provided in the x-axis and y-axis directions, so that a multi-beam reflectarray having a desired size can be obtained. FIG. 29 shows a state in which two unit structures shown in FIGS. 26 and 27 are arranged in the x-axis direction and two in the y-axis direction. Actually, more than four unit structures may be arranged. In the example shown in the drawing, when attention is paid to two columns of elements (parts surrounded by a frame) that are boundaries between unit structures and adjacent to the boundary of the first region, two columns of elements along the y-axis direction ( It can be seen that the reflection phases with x coordinates of 40.5 and 45) are equal to each other. In the illustrated example, one column of elements belonging to the first region also belongs to the second region, and these element rows realize the same reflection phase. Therefore, in the unit structure in which the elements are arranged in 10 rows and 10 columns, the elements for 6 columns function as the first region that reflects the incident wave in the first desired direction, and the elements for 5 columns Functions as a second region that reflects in the second desired direction. By sharing one element row in the unit structure in both the first and second regions, it is possible to suppress reflection (side lobe or grating lobe) in an unnecessary direction other than the first and second desired directions, The reflection characteristics can be improved.

図26ないし図29を参照しながら説明した例では、単位構造における1つの素子列が第1及び第2の領域に共有されていたが、このことは実施の形態に必須ではなく、1つ以上の任意の素子列が第1及び第2の領域に共有されてもよい。更に、第1及び第2の領域に共有される1つ以上の素子列が、単位構造の境界をなすこと(すなわち、第1及び第2の領域各々が連続する複数の素子列で形成されること)も必須ではなく、第1及び第2の領域をなす複数の素子列は連続していてもよいし、或いは離散的でもよい。   In the example described with reference to FIGS. 26 to 29, one element row in the unit structure is shared by the first and second regions. However, this is not essential for the embodiment, and one or more element rows are shared. Any element row may be shared by the first and second regions. Furthermore, one or more element rows shared by the first and second regions form a boundary of the unit structure (that is, each of the first and second regions is formed by a plurality of continuous element rows. This is not essential, and the plurality of element rows forming the first and second regions may be continuous or discrete.

更に、実施の形態によるマルチビームリフレクトアレーによる効果を説明する。先ず、入射波を第1の所望方向(α1)及び第2の所望方向(α2)に反射させる従来例によるマルチビームリフレクトアレーを考察する。ただし、本願において「従来例」は必ずしも公知技術ではなく、本発明に先行する発明が「従来例」に該当する。このマルチビームリフレクトアレーの場合、入射波を第1の所望方向(α1)に反射させるための素子配列の第1の周期と、入射波を第2の所望方向(α2)に反射させるための素子配列の第2の周期との公倍数により素子配列の設計周期が決まる。 Further, the effects of the multi-beam reflectarray according to the embodiment will be described. First, consider a conventional multi-beam reflectarray that reflects incident waves in a first desired direction (α 1 ) and a second desired direction (α 2 ). However, in the present application, the “conventional example” is not necessarily a known technique, and the invention preceding the present invention corresponds to the “conventional example”. In the case of this multi-beam reflectarray, in order to reflect the incident wave in the second desired direction (α 2 ) and the first period of the element array for reflecting the incident wave in the first desired direction (α 1 ) The design cycle of the element arrangement is determined by a common multiple of the element arrangement with the second period.

図30は、そのような従来例によるマルチビームリフレクトアレーを示す。図示のマルチビームリフレクトアレーは、y軸方向に並んだ12個(一般的には、N個)の素子M1ないしM12の組を2つ以上有する。これら12個(一般的には、N個)の素子と同様な構造が、y軸方向及びx軸方向に反復的に又は周期的に設けられている。素子の各々は電波を反射する何らかの素子であり、図示の例ではマッシュルーム構造である。電波は、z軸∞方向から到来し、個々の素子により反射され、反射波が形成される。あるnk個の素子の各々が、隣接する素子との間でΔφ=360/nk度だけ異なる反射位相を実現する場合、θr=sin-1[(λΔφ)/(2πΔy)]の反射角で電波が反射する。ただし、kは波数であり、2π/λに等しい。λは電波の波長である。Δyは隣接する素子間の間隔である。例えば、4個の素子の反射位相φ11、φ12、φ13、φ14に関し、隣接する素子同士の位相差Δφ1(=|φ1i−φ1i+1|)が360/4=90度であった場合、α1=sin-1[(λΔφ1)/(2πΔy)]の反射角で電波が反射する。また、6個の素子の反射位相φ21、φ22、φ23、φ24、φ25、φ26に関し、隣接する素子同士の位相差Δφ2(=|φ2i−φ2i+1|)が360/6=60度であった場合、α2=sin-1[(λΔφ2)/(2πΔy)]の反射角で電波が反射する。 FIG. 30 shows such a conventional multi-beam reflectarray. The illustrated multi-beam reflectarray has two or more groups of 12 (generally N) elements M1 to M12 arranged in the y-axis direction. Structures similar to these twelve (generally N) elements are provided repeatedly or periodically in the y-axis direction and the x-axis direction. Each of the elements is any element that reflects radio waves, and has a mushroom structure in the illustrated example. Radio waves arrive from the z-axis ∞ direction and are reflected by individual elements to form reflected waves. When each of n k elements realizes a reflection phase that differs by Δφ = 360 / n k degrees between adjacent elements, the reflection of θ r = sin −1 [(λΔφ) / (2πΔy)] Radio waves are reflected at the corners. However, k is a wave number and is equal to 2π / λ. λ is the wavelength of the radio wave. Δy is an interval between adjacent elements. For example, regarding the reflection phases φ 11 , φ 12 , φ 13 , and φ 14 of four elements, the phase difference Δφ 1 (= | φ 1i −φ 1i + 1 |) between adjacent elements is 360/4 = 90 degrees. In this case, the radio wave is reflected at a reflection angle of α 1 = sin −1 [(λΔφ 1 ) / (2πΔy)]. Further, regarding the reflection phases φ 21 , φ 22 , φ 23 , φ 24 , φ 25 , and φ 26 of the six elements, the phase difference Δφ 2 (= | φ 2i −φ 2i + 1 |) between adjacent elements is When 360/6 = 60 degrees, the radio wave is reflected at a reflection angle of α 2 = sin −1 [(λΔφ 2 ) / (2πΔy)].

図30において「設計位相」として示されているように、
素子M1及びM2の反射位相は、第1の反射角α1に関する値φ11及びφ12に、
素子M3及びM4の反射位相は、第2の反射角α2に関する値φ23及びφ24に、
素子M5及びM6の反射位相は、第1の反射角α1に関する値φ11及びφ12に、
素子M7及びM8の反射位相は、第2の反射角α2に関する値φ21及びφ22に、
素子M9及びM10の反射位相は、第1の反射角α1に関する値φ11及びφ12に、
素子M11及びM12の反射位相は、第2の反射角α2に関する値φ25及びφ26にそれぞれ設定されている。図示の例の場合、12個の素子を含む素子配列は、第1の反射角α1方向に電波を反射させるための第1の素子群と、第2の反射角α2方向に電波を反射させるための第2の素子群とを含んでいる。従って、このような素子配列に電波が入射した場合、一部は第1の素子群により反射角α1の方向に反射し、一部は第2の素子群により反射角α2の方向に反射する。これにより、入射した電波をα1及びα2の方向にそれぞれ反射させるマルチビームリフレクトアレーを実現することができる。
As shown as “Design Phase” in FIG. 30,
Reflection phases of elements M1 and M2, the first value phi 11 and phi 12 relating reflection angle alpha 1 of
Reflection phases of the element M3 and M4, the second value phi 23 relating reflection angle alpha 2 of and phi 24,
Reflection phases of elements M5 and M6, the first value phi 11 and phi 12 relating reflection angle alpha 1 of
Reflection phases of the device M7 and M8, the second reflection angle alpha 2 relates values phi 21 and phi 22,
Reflection phases of the device M9 and M10 are the first value phi 11 and phi 12 relating reflection angle alpha 1 of
Reflection phases of elements M11 and M12 are set to the second reflection angle alpha 2 relates values phi 25 and phi 26. In the case of the illustrated example, an element array including 12 elements reflects a first element group for reflecting radio waves in the first reflection angle α 1 direction and a radio wave in the second reflection angle α 2 direction. And a second element group. Therefore, when a radio wave is incident on such an element arrangement, a part is reflected in the direction of the reflection angle α 1 by the first element group, and a part is reflected in the direction of the reflection angle α 2 by the second element group. To do. Thereby, it is possible to realize a multi-beam reflectarray that reflects incident radio waves in the directions of α 1 and α 2 , respectively.

このように、従来例によるマルチビームリフレクトアレーの場合、第1の所望方向(α1)に反射させる構造の周期(第1の素子群の個数=4)と、第2の所望方向(α2)に反射させる構造の周期(第2の素子群の個数=6)とは異なる。このため、それら双方の周期の公倍数の値で設計の1周期を形成する必要がある。図示の例の場合、設計の1周期は12素子分の長さを有する。図30には設計の2周期分の24個の素子が示されている。 Thus, in the case of the multi-beam reflectarray according to the conventional example, the period of the structure to be reflected in the first desired direction (α 1 ) (number of first element groups = 4) and the second desired direction (α 2 ) Is different from the period of the structure to be reflected (number of second element groups = 6). For this reason, it is necessary to form one period of the design with the value of the common multiple of both periods. In the example shown, one period of the design has a length of 12 elements. FIG. 30 shows 24 elements for two cycles of the design.

図示の例の場合、第2の所望方向(α2)に関する第1周期(α2,第1周期)において、φ23及びφ24という値の反射位相が素子M3 及びM4により実現されている。この反射位相と同じ値の反射位相は、設計の第2周期における第2の所望方向(α2)に関する第4周期(α2,第4周期)で生じる。第2の所望方向(α2)に関する制御では、本来の6素子分の間隔で同相となるときに表れる放射方向のほかに18素子分の間隔で同相となるときに表れる放射方向にもビームが生じてしまうという問題がある。 In the case of the illustrated example, in the first period (α 2 , first period) with respect to the second desired direction (α 2 ), reflection phases having values of φ 23 and φ 24 are realized by the elements M3 and M4. The reflection phase having the same value as the reflection phase occurs in the fourth period (α 2 , fourth period) related to the second desired direction (α 2 ) in the second period of the design. In the control for the second desired direction (α 2 ), in addition to the radiation direction that appears when in-phase with the original spacing of 6 elements, the beam also appears in the radiation direction that appears when in-phase with the spacing of 18 elements. There is a problem that it occurs.

位相が所望の周期以外でも揃ってしまうため、所望方向(α1=45度、α2=70度)のほかに鏡面反射方向(0度)や、その他の方向に不要ローブが発生する。図31は、反射波の遠方放射界を示し、反射波の強度を反射角とともに示している。シミュレーションでは、第1の反射角α1=70度及び第2の反射角α2=45度としている。図示されているように、70度及び45度の方向に強い反射波(ビーム)が生じている。0度方向にも強いビームが生じているが、これは地板等に起因する鏡面反射の影響を示す。 Since the phases are aligned even in a period other than the desired period, unnecessary lobes are generated in the specular reflection direction (0 degree) and other directions in addition to the desired direction (α 1 = 45 degrees, α 2 = 70 degrees). FIG. 31 shows the far radiation field of the reflected wave, and shows the intensity of the reflected wave together with the reflection angle. In the simulation, the first reflection angle α 1 = 70 degrees and the second reflection angle α 2 = 45 degrees. As shown in the figure, strong reflected waves (beams) are generated in directions of 70 degrees and 45 degrees. A strong beam is also generated in the 0 degree direction, which indicates the influence of specular reflection caused by the ground plane and the like.

制御角Aと素子間隔Δyと位相差ΔφAとの間には、以下の数式が成立する。 The following formula is established between the control angle A, the element interval Δy, and the phase difference Δφ A.

Δy=ΔφA・λ/(2π・sin(A))
位相が所望の周期以外でも揃ってしまう場合、例えば、素子間隔がΔyで同相となるべきところが3Δyではじめて同相となる現象が生じる。この場合、
sin-1(ΔφA・λ/(2π・3 Δy)
の方向にも不要なローブが発生してしまう。具体的には、A=70度で設計しても28度の方向にサイドローブが生じてしまう。
Δy = Δφ A・ λ / (2π ・ sin (A))
In the case where the phases are aligned at other than the desired period, for example, a phenomenon that the in-phase occurs when the element interval should be in-phase when Δy is 3Δy occurs. in this case,
sin -1 (Δφ A・ λ / (2π ・ 3 Δy)
Unnecessary lobes are also generated in the direction of. Specifically, even if the design is performed with A = 70 degrees, side lobes are generated in the direction of 28 degrees.

これに対して、実施の形態によるマルチビームリフレクトアレーの場合、第1の所望方向(α1)のための素子群だけでなく、第2の所望方向(α2)のための素子群についても、Y軸方向の位相差は同じ-36度であり、1周期は、10素子で形成される。このため、周期配列を利用してマルチビームリフレクトアレーを構成することによって、全ての素子について所望の同相関係を構築できる。すなわち、全て素子が所望の1周期=10素子の間隔で同相素子が現れるように、マルチビームリフレクトアレーを構築できる。更に、実施の形態によるマルチビームリフレクトアレーの場合、所定の素子列は、第1の所望方向(α1)のための構造及び第2の所望方向(α2)のための構造の双方に共有される。 In contrast, in the case of the multi-beam reflectarray according to the embodiment, not only the element group for the first desired direction (α 1 ) but also the element group for the second desired direction (α 2 ). The phase difference in the Y-axis direction is the same as −36 degrees, and one period is formed by 10 elements. For this reason, a desired in-phase relationship can be established for all elements by configuring a multi-beam reflectarray using a periodic array. In other words, a multi-beam reflectarray can be constructed so that in-phase elements appear at an interval of a desired period = 10 elements for all elements. Furthermore, in the case of the multi-beam reflectarray according to the embodiment, the predetermined element array is shared by both the structure for the first desired direction (α 1 ) and the structure for the second desired direction (α 2 ). Is done.

図32は、実施の形態によるマルチビームリフレクトアレーによる反射波を示す。図示されているように、第1及び第2の所望方向に反射波が強く形成されている。   FIG. 32 shows a reflected wave by the multi-beam reflectarray according to the embodiment. As shown in the figure, reflected waves are strongly formed in the first and second desired directions.

このように、従来の方法では各ビームの周期の公倍数を設計周期としているため設計周期でしか同期がとれないため、設計値(たとえばΔy)と異なる素子間隔(たとえば(Δyのn倍)ではじめて同期がとれる。このため不要方向にサイドローブが発生してしまう。これに対して、本発明によれば、周期の公倍数を設計周期としない。すなわち、本来の周期のまま、マルチビームを実現することができる。このため不要方向のサイドローブを減らすことができる。   Thus, in the conventional method, since the common multiple of the period of each beam is used as the design period, synchronization can be achieved only in the design period. As a result, side lobes are generated in unnecessary directions, and according to the present invention, the common multiple of the period is not used as the design period, that is, the multi-beam is realized with the original period. For this reason, side lobes in unnecessary directions can be reduced.

以上、リフレクトアレーにより電波を反射させる実施の形態を説明してきたが、開示される発明は上記の形態に限定されず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。例えば、本発明は、入射波を任意の方向に反射させる適切な如何なるリフレクトアレーに適用されてもよい。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。また、発明の理解を促すため具体的な数式を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数式は単なる一例に過ぎず、同様な結果をもたらす他の数式が使用されてもよい。上記の説明における項目の区分けは本発明に本質的ではなく、2以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、ある項目に記載された事項が、別の項目に記載された事項に(矛盾しない限り)適用されてよい。機能ブロック図における機能部又は処理部の境界は必ずしも物理的な部品の境界に対応するとは限らない。複数の機能部の動作が物理的には1つの部品で行われてもよいし、あるいは1つの機能部の動作が物理的には複数の部品により行われてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。   As described above, the embodiment in which radio waves are reflected by the reflect array has been described. However, the disclosed invention is not limited to the above embodiment, and those skilled in the art understand various modifications, modifications, alternatives, replacements, and the like. Will do. For example, the present invention may be applied to any suitable reflectarray that reflects incident waves in an arbitrary direction. Although specific numerical examples have been described in order to facilitate understanding of the invention, these numerical values are merely examples and any appropriate values may be used unless otherwise specified. In addition, although specific mathematical formulas have been used to facilitate understanding of the invention, these mathematical formulas are merely examples unless otherwise specified, and other mathematical formulas that yield similar results may be used. Good. The classification of items in the above description is not essential to the present invention, and the items described in two or more items may be used in combination as necessary, or the items described in one item may be used in different items. It may apply to the matters described in (as long as there is no conflict). The boundaries between functional units or processing units in the functional block diagram do not necessarily correspond to physical component boundaries. The operations of a plurality of functional units may be physically performed by one component, or the operations of one functional unit may be physically performed by a plurality of components. The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications, modifications, alternatives, substitutions, and the like are included in the present invention without departing from the spirit of the present invention.

Claims (7)

第1の軸方向及び第2の軸方向に行列形式で配置された複数の素子を有し、第1の領域に属する複数の素子により入射波を第1の所望方向に反射し、第2の領域に属する複数の素子により前記入射波を第2の所望方向に反射するマルチビームリフレクトアレーであって、
前記第1及び第2の領域のうち少なくとも一方において、或る素子による反射波の位相は、前記第1の軸方向において該或る素子に隣接する素子による反射波の位相と所定値だけ異なりかつ前記第2の軸方向において該或る素子に隣接する素子による反射波の位相と等しい、マルチビームリフレクトアレー。
Having a plurality of elements arranged in a matrix form in the first axial direction and the second axial direction, the incident wave is reflected in the first desired direction by the plurality of elements belonging to the first region, and the second A multi-beam reflectarray that reflects the incident wave in a second desired direction by a plurality of elements belonging to a region;
In at least one of the first and second regions, the phase of the reflected wave by a certain element differs from the phase of the reflected wave by an element adjacent to the certain element in the first axial direction by a predetermined value, and A multi-beam reflectarray having a phase equal to that of a reflected wave by an element adjacent to the certain element in the second axial direction.
第1の軸方向及び第2の軸方向に行列形式で配置された複数の素子を有し、第1の領域に属する複数の素子により入射波を第1の所望方向に反射し、第2の領域に属する複数の素子により前記入射波を第2の所望方向に反射するマルチビームリフレクトアレーであって、
前記第1及び第2の領域のうち少なくとも一方において、前記第1の軸方向に隣接する素子各々からの反射波の位相差(Δα1)と前記第2の軸方向に隣接する素子各々からの反射波の位相差(Δα2)との比率が所定値であり、前記Δα1及びΔα2が360度(2πラジアン)の整数倍の約数である、マルチビームリフレクトアレー。
Having a plurality of elements arranged in a matrix form in the first axial direction and the second axial direction, the incident wave is reflected in the first desired direction by the plurality of elements belonging to the first region, and the second A multi-beam reflectarray that reflects the incident wave in a second desired direction by a plurality of elements belonging to a region;
In at least one of the first and second regions, the phase difference (Δα 1 ) of the reflected wave from each of the elements adjacent in the first axial direction and each of the elements adjacent in the second axial direction A multi-beam reflectarray in which a ratio to a phase difference (Δα 2 ) of a reflected wave is a predetermined value, and Δα 1 and Δα 2 are divisors of integer multiples of 360 degrees (2π radians).
第1の軸方向及び第2の軸方向に行列形式で配置された複数の素子を有し、第1の領域に属する複数の素子により入射波を第1の所望方向に反射し、第2の領域に属する複数の素子により前記入射波を第2の所望方向に反射するマルチビームリフレクトアレーであって、
前記第1の領域における或る素子による反射波の位相は、前記第1の軸方向において該或る素子に隣接する素子による反射波の位相と所定値だけ異なりかつ前記第2の軸方向において該或る素子に隣接する素子による反射波の位相と等しく、
前記第2の領域における前記第1の軸方向に隣接する素子各々からの反射波の位相差(Δα1)と前記第2の軸方向に隣接する素子各々からの反射波の位相差(Δα2)との比率が所定値であり、前記Δα1及びΔα2が360度(2πラジアン)の整数倍の約数である、マルチビームリフレクトアレー。
Having a plurality of elements arranged in a matrix form in the first axial direction and the second axial direction, the incident wave is reflected in the first desired direction by the plurality of elements belonging to the first region, and the second A multi-beam reflectarray that reflects the incident wave in a second desired direction by a plurality of elements belonging to a region;
The phase of the reflected wave by an element in the first region differs from the phase of the reflected wave by an element adjacent to the certain element in the first axial direction by a predetermined value and the phase in the second axial direction. Equal to the phase of the reflected wave by an element adjacent to an element,
The second phase difference between the reflected waves from the elements each adjacent to the first axial direction of the region ([Delta] [alpha] 1) and the phase difference between the reflected waves from the elements each adjacent to the second axial ([Delta] [alpha] 2 ) Is a predetermined value, and Δα 1 and Δα 2 are divisors of integer multiples of 360 degrees (2π radians).
前記行列形式で配置された複数の素子のうち所定の1つ以上の列に属する素子は、前記第1の領域及び前記第2の領域の双方に属する、請求項1ないし3の何れか1項に記載のマルチビームリフレクトアレー。   The element belonging to one or more predetermined columns among the plurality of elements arranged in the matrix form belongs to both the first region and the second region. The multi-beam reflectarray described in 1. 前記複数の素子の各々が地板及びパッチを少なくとも含み、前記第1の軸方向において素子のパッチ同士の間のギャップは徐々に変化している、請求項1ないし4の何れか1項に記載のマルチビームリフレクトアレー。   5. Each of the plurality of elements includes at least a ground plane and a patch, and a gap between the patches of the element in the first axial direction is gradually changed. Multi-beam reflect array. 前記複数の素子の各々がマッシュルーム構造により形成されている、請求項1ないし5の何れか1項に記載のマルチビームリフレクトアレー。   6. The multi-beam reflectarray according to claim 1, wherein each of the plurality of elements has a mushroom structure. 前記第1の軸方向に隣接する素子各々からの反射波の位相差(Δα1)と共に前記第1の軸方向に整列する所定数個の素子により、当該マルチビームリフレクトアレーの前記第1の軸方向の1周期分の構造が形成され、及び
前記第2の軸方向に隣接する素子各々からの反射波の位相差(Δα2)と共に前記第2の軸方向に整列する前記所定数個と同じ数の素子により、当該マルチビームリフレクトアレーの前記第2の軸方向の1周期分の構造が形成される、
請求項2又は3に記載のマルチビームリフレクトアレー。
A predetermined number of elements aligned in the first axial direction together with a phase difference (Δα 1 ) of reflected waves from each of the elements adjacent in the first axial direction, the first axis of the multi-beam reflectarray A structure corresponding to one period in the direction is formed, and the same number as the predetermined number aligned in the second axial direction together with the phase difference (Δα 2 ) of the reflected wave from each element adjacent in the second axial direction A number of elements form a structure for one cycle of the second axial direction of the multi-beam reflectarray,
The multi-beam reflectarray according to claim 2 or 3.
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KR101848079B1 (en) * 2015-08-28 2018-04-11 에스케이텔레콤 주식회사 Apparatus and method for reflecting antenna beam

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