KR20230130006A - 리플렉트어레이, 리플렉트어레이의 설계 방법 및 리플렉트어레이시스템 - Google Patents

Abstract

(과제) 에리어의 넓이나 송수신·반사판의 거리에 의해 다양한 반사판의 설계 파라미터가 필요하게 되어 코스트가 높아지는 것을 과제로 한다.
(해결 수단) 통신에 사용되는 기지국으로부터의 전파를, 수신 영역에 송신하는 리플렉트어레이의 설계 방법으로서, 필요한 이득을 결정하는 이득 설정 스텝, 필요한 빔 폭을 결정하는 폭 설정 스텝, 반사 방향이 서로 상이한 복수의 반사판을 준비하는 준비 스텝 및 복수의 상기 반사판에 의해 형성되는 빔이, 전체로서 필요한 빔 폭을 충족시키도록 복수의 상기 반사판을 배치하는 배치 스텝을 갖는다.

Description

리플렉트어레이, 리플렉트어레이의 설계 방법 및 리플렉트어레이 시스템

본 발명은 리플렉트어레이, 리플렉트어레이의 설계 방법 및 리플렉트어레이 시스템에 관한 것이다.

통신에 있어서, 5G 등의 통신 규격에서는, 사용되는 주파수가 높아지기 때문에, 4G에 비해서 전파의 직진성이 점점 높아진다. 이 때문에, 금후는, 기지국으로부터 단말까지의 사이에 장해물이 존재하는 경우 등에, 전파가 장해물의 배후 등으로 돌아 들어가기 어려워진다.

이것을 해결하는 수단으로서, 기지국과 단말 사이에 반사판을 배치하는 것이 고려된다(비특허문헌 1).

개구 치수를 무시할 수 없는 안테나는, 원방계(遠方界) 영역(원거리 영역)에서의 이용을 전제로 하고, 통상은 이 원방계 조건으로 설계가 행해지고 있다. 또한, 일반적으로 원방계 영역과 근방계(近傍界) 영역(근거리 영역)을 나누는 원방계 조건은 반사판의 치수를 D, 반사되는 전자파의 파장을 λ로서, 2×D×D/λ로 정의되는 거리이며, 원방계 영역은 안테나로부터 2×D×D/λ 이상 벗어난 영역을 나타낸다.

반사판의 이득은 반사판의 면적과 반사 지향성의 빔 폭, 손실로 결정된다. 반사 지향성의 빔 폭은 에리어의 넓이에 맞춰서 설계할 필요가 있다. 또한, 반사판의 필요 이득은 기지국과 반사판의 거리 및 반사판과 단말의 거리에 의해 선택할 필요가 있다.

이렇게, 반사판에 있어서 필요로 되는 이득과 반사 지향성은 기지국과 반사판과 단말의 거리, 및 대상으로 에리어의 넓이로 정할 필요가 있지만, 일반적인 반사판은 면적이 결정되면 빔 폭이 결정되어버린다.

또한, 반사판에는 입사파의 각도, 반사파의 각도, 빔 폭, 필요 이득의 4개의 파라미터가 있고, 종래의 설계 방법에서는 막대한 종류의 반사판이 필요하게 된다.

일본특허공개 2014-30139호 공보

T. Hongnara et al., "Dual-Polarized Reflective Metasurface Based on Cross-Shaped Resonator for 5G Wireless Communication Systems at 28 GHz," 2019 International Symposium on Antennas and Propagation(ISAP), Xi'an, China, 2019, pp.1-2

종래, 고이득 시의 지향성 조정이 어렵고, 특히, 원방계에서의 사용에서는, 반사판을 고이득으로 하면, 반사되는 전파가 도달하는 대상 에리어가 좁아진다.

설계 시에는, 리플렉트어레이 반사판은 제 1로 에리어의 넓이에 맞춰서 빔 폭을 결정하고, 제 2로 거리로부터 필요 이득을 결정해 면적을 결정하고, 제 3으로 결정한 면적으로 소망의 빔 폭이 되도록 반사판을 설계한다. 에리어의 넓이나 송수신·반사판의 거리에 의해 여러가지 반사판의 설계 파라미터가 필요하게 되어 코스트가 높아진다.

종래의 반사판은 면적이 결정되면 빔 폭이 결정되어버리므로, 필요한 이득과 필요한 빔 폭의 쌍방을 충족시키는 것은 어렵다. 이 문제를 해결하기 위해서는, 리플렉트어레이의 기술을 사용하고, 반사판 표면의 반사 위상을 컨트롤해서 빔 폭을 설계하는 것이라 생각된다.

그래서, 본 발명은 고이득 시의 예리한 지향성에 의해 통신 영역이 좁아진다고 하는 문제를 해결하고, 반사각을 광각으로 하는 것을 과제로 한다.

또한, 본 발명은 멀티빔화에 의한 반사파의 고이득화와 광빔화의 양립을 과제로 한다.

또한, 본 발명은 반사판 개구 치수로부터 산출되는 근방계 영역에서의 에리어 설계에 의한, 광각의 지향성의 제공을 과제로 한다.

이것에 더해서, 에리어의 넓이나 송수신·반사판의 거리에 의해 다양한 반사판의 설계 파라미터가 필요하게 되어 코스트가 높아진다고 하는 문제를 해결하는 것을 과제로 한다.

필요 이득을 충족시키고, 반사 위상이 조금씩 상이하고, 반사 방향이 조금씩 상이한 협빔의 반사판을 복수 준비하고, 필요한 빔 폭이 확보되도록 복수매 배치한다.

본 발명의 청구항 1에 따른 리플렉트어레이의 설계 방법은 리플렉트어레이는, 통신에 사용되는 기지국으로부터의 전파를, 수신 영역에 송신하는 것이고, 상기 기지국과 상기 리플렉트어레이의 거리정보 및 상기 리플렉트어레이와 상기 수신 영역의 거리 정보를 포함하는, 필요한 이득을 결정짓는 이득 설정 스텝, 상기 수신 영역을 커버하는 필요한 빔 폭을 결정하는 폭 설정 스텝, 반사 방향이 서로 다른 복수의 반사판을 준비하는 준비 스텝 및 상기 설정 스텝 및 상기 준비 스텝 후에 행해지고, 복수의 상기 반사판에 의해 형성되는 빔이, 전체로서 필요한 빔 폭을 충족시키도록 복수의 상기 반사판을 배치하는 배치 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는, 리플렉트어레이의 설계 방법이다.

본 발명의 청구항 2에 따른 리플렉트어레이의 설계 방법은 상기 준비 스텝에 있어서, 반사 방향이 서로 상이한 복수의 상기 반사판은 동일한 셀을 갖고, 반사 방향이 서로 상이한 상기 반사판마다에 상이한 간격으로 배치된 동일한 셀을 갖는 것을 특징으로 하는, 청구항 1에 기재된 리플렉트어레이의 설계 방법이다.

본 발명의 청구항 3에 따른 리플렉트어레이의 설계 방법은 상기 배치 스텝에 있어서, 반사 방향이 대략 일정 각도씩 상이한 3 이상의 상기 반사판을 배치하는 것을 특징으로 하는, 청구항 1 또는 2 중 어느 하나에 기재된 리플렉트어레이의 설계 방법이다.

본 발명의 청구항 4에 따른 리플렉트어레이의 설계 방법은 상기 폭 설정 스텝은 수신 영역을 복수의 구분 영역으로 분할하고, 반사판과 대응짓는, 구분 설정 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는, 청구항 1 또는 2 중 어느 하나에 기재된 리플렉트어레이의 설계 방법이다.

본 발명의 청구항 5에 따른 리플렉트어레이는, 통신에 사용되는 기지국으로부터의 전파를 수신 영역에 송신하는 것이고, 복수의 반사판을 갖고, 상기 반사판은 소정의 간격으로 배치된 동일한 셀을 갖고, 복수의 상기 반사판 중 적어도 2개는 서로 상이한 간격으로 배치된 동일한 셀을 갖고, 또한 상이한 반사각을 갖고, 상이한 반사각에 의해 수신 영역을 구성하는 것을 특징으로 하는, 리플렉트어레이이다.

본 발명의 청구항 6에 따른 리플렉트어레이는, 대략 일정 각도씩 상이한 반사 각을 갖는 3 이상의 상기 반사판에 의해 수신 영역을 구성하는 것을 특징으로 하는, 청구항 4에 기재된 리플렉트어레이이다.

본 발명의 청구항 7에 따른 리플렉트어레이는, 청구항 1 내지 4 중 어느 하나의 설계 방법에 의해 설계된 리플렉트어레이이다.

본 발명의 청구항 8에 따른 리플렉트어레이는, 반사판 상에 있어서 반사되는 전파의 반사 방향이, 반사판의 위치에 의해 서로 30°이상 상이한 2점을 갖는 것을 특징으로 하는, 청구항 7에 기재된 리플렉트어레이이다.

본 발명의 청구항 9에 따른 리플렉트어레이는, 상기 반사판은 복수장이 이산적으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 청구항 7 또는 8 중 어느 하나에 기재된 리플렉트어레이이다.

본 발명의 청구항 10에 따른 리플렉트어레이는, 상기 반사판은 메타서프스인 것을 특징으로 하는, 청구항 7 내지 9 중 어느 하나에 기재된 리플렉트어레이이다.

본 발명의 청구항 11에 따른 리플렉트어레이는, 상기 반사판은 대략 일평면 상에 설치되는 것을 특징으로 하는, 청구항 7 내지 10 중 어느 하나에 기재된 리플렉트어레이이다.

본 발명의 청구항 12에 따른 리플렉트어레이는, 상기 반사판은 금속 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는, 청구항 7 내지 11 중 어느 하나에 기재된 리플렉트어레이이다.

본 발명의 청구항 13에 따른 리플렉트어레이는, 상기 반사판은 유리 첩부용의 투과형인 것을 특징으로 하는, 청구항 7 내지 11 중 어느 하나에 기재된 리플렉트어레이이다.

본 발명의 청구항 14에 따른 리플렉트어레이는, 상기 반사판은 건재 첩부 등의 벽재 페이크형 또는 간판 페이크형인 것을 특징으로 하는, 청구항 5 내지 12 중 어느 하나에 기재된 리플렉트어레이이다.

본 발명의 청구항 15에 따른 리플렉트어레이는, 상기 반사판은 커버 내 부착형인 것을 특징으로 하는, 청구항 5 내지 12 중 어느 하나에 기재된 리플렉트어레이이다.

본 발명의 청구항 16에 따른 리플렉트어레이 시스템은 청구항 5 내지 12 중 어느 하나에 기재된 리플렉트어레이를 복수매 갖은 리플렉트어레이 시스템으로서, 각 리플렉트어레이에 사용되는 평균의 반사판의 수를 M으로 하고, 모든 N매의 리플렉트어레이가 갖는 반사판의 종류는 전체에서 (M×N/5) 종류 이하인 것을 특징으로 하는, 리플렉트어레이 시스템이다.

필요이득을 충족시키고, 반사 위상이 조금씩 상이하고, 반사 방향이 조금씩 싱이한 협빔의 반사판을 복수 준비하고, 필요한 빔 폭이 확보되도록, 복수매 배치 함으로써, 반사판의 종류를 삭감할 수 있다.

폭 설정 스텝이 수신 영역을 복수의 구분 영역으로 분할하고, 반사판과 대응지은 구분 설정 스텝을 가짐으로써 구분 영역마다 독립적으로 설계할 수 있고, 전체의 설계가 더욱 용이하게 된다.

반사판 상에 있어서 반사되는 전파의 반사 방향이, 반사판의 위치에 의해 서로 30°이상 상이한 2점을 가짐으로써, 근방계에서 전파가 30°이상의 광각으로 반사되기 때문에, 이득을 저하시키는 경우가 없고, 광각 지향성을 실현할 수 있다.

반사판이, 복수매가 이산적으로 배치되어 있는 것에 의해, 큰 반사판 대신에 복수매의 반사판에 의해 광각 지향성을 실현할 수 있다.

반사판이 메타표면인 것에 의해 소망의 방향으로 전파의 입사 방향 또는 반사 방향을 조정할 수 있다.

반사판이 대략 일평면 상에 설치됨으로써, 리플렉트어레이 전체로서 대략 일평면 상에 배치할 수 있다.

보다 비용이 낮은 금속 반사판을 사용함으로써, 제조도 포함시켜서 비용을 저감할 수 있다.

반사판이 유리 첩부용의 투과형인 것에 의해, 실내의 유리 창 등을 이용해서 광각 지향성의 리플렉트어레이를 실현할 수 있다.

반사판이 건재 첩부 등의 벽재 페이크형 또는 간판 페이크형인 것에 의해, 거리 등에 있어서 광각 지향성의 리플렉트어레이를 실현할 수 있다.

반사판이 커버 내 부착형인 것에 의해, 커버의 내측 등 다양한 장소에 있어서 광각 지향성의 리플렉트어레이를 실현할 수 있다.

각 리플렉트어레이에 사용되는 평균의 반사판의 수를 M으로 하고, 모든 N매의 리플렉트어레이가 갖는 반사판의 종류가 전체에서 (M×N/5)종류 이하인 것에 의해, 통상, M＊N의 반사판의 설계가 필요한 바, 5분의 1 이하의 반사판으로 설계하기 위해서, 비용을 삭감할 수 있다. 또한, 미리 설계한 반사판을 조합시켜서 사용하는 것이기 때문에, 설계 비용도 현저하게 삭감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이의 설계 방법을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이의 설계 방법을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이의 설계 방법을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이의 구성예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이의 구성예를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이의 구성예를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이의 구성예를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이의 구성예를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이의 구성예를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이의 구성예를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이의 구성예를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이의 구성예를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이의 구성예를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이의 구성예를 나타낸다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이의 구성예를 나타낸다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이의 구성예를 나타낸다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이의 구성예를 나타낸다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이의 구성예를 나타낸다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이의 구성예를 나타낸다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이 시스템의 구성예를 나타낸다.

우선, 반사판(100)의 광각 빔화에 대해서 설명한다.

몇몇의 실시예에 있어서는, 멀티 빔을 사용한 광각 빔에 의해, 필요한 이득을 유지한 채 광각 빔 형성을 실현하고 있다. 또한, 이하에서는, 편의 상, 수평 방향만의 설명을 행하는 경우도 있지만, 실제로는 수평 방향 및 수직 방향 등의 2방향 또는 수직 방향 등 1방향의 경우를 포함한다. 또한, 이하에서는, 반사 방향만 설명하는 경우가 있지만, 실제로는 입사 방향 또는 반사 방향 또는 입사 방향의 쌍방에 대해서도 실시할 수 있다. 또한, 본 명세서 및 청구항에 기재된 리플렉트어레이(10)는 반사판(100)이 복수매의 반사판(100)을 갖는 것 이외로, 1매의 반사판(100)을 갖는 것도 포함한다.

리플렉트어레이(10) 및 그 설계 방법에서는, 필요 이득을 충족시키고, 반사 방향이 서로 다른 협빔의 반사판(100)을 복수 준비하고, 필요한 빔 폭이 확보되도록 복수매 배치하고 있다. 이것에 의해, 반사판(100)의 종류를 삭감할 수 있는 메리트가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이(10)의 설계 방법을 나타낸다.

리플렉트어레이(10)는 통신에 사용되는 기지국(2)으로부터의 28GHz 등의 전파를, 수신 영역(3)에 송신하는 것이며, 이득 설정 스텝(S10), 폭 설정 스텝(S20), 준비 스텝(S30), 배치 스텝(S40)을 포함한다.

이득 설정 스텝(S10)에서는, 기지국(2)과 리플렉트어레이의 거리 정보 및 리플렉트어레이(10)와 수신 영역(3)의 거리정보를 포함하는 정보로부터, 필요한 이득을 결정한다.

폭 설정 스텝(S20)에서는, 수신 영역(3)을 커버하는, 필요한 빔 폭을 정한다.

본 실시예에서는, 이득 설정 스텝(S10), 폭 설정 스텝(S20)의 순서이지만, 도 2에 나타내는 바와 같이, 폭 설정 스텝(S20), 이득 설정 스텝(S10)의 순서이어도 되고, 또는 2개의 스텝은 동시에 행해도 된다.

준비 스텝(S30)에서는, 반사 방향이 서로 상이한 복수의 반사판(100)을 준비한다. 여기서 「반사 방향이 서로 상이한 복수의 반사판(100)을 준비한다」란 데이터 상의 준비이며, 반사판(100)의 데이터를 가지런히 정돈해 둔다고 하는 의미이다.

배치 스텝(S40)은 이득 설정 스텝(S10), 폭 설정 스텝(S20) 및 준비 스텝(S30) 후에 행해지고, 복수의 반사판(100)에 의해 형성되는 빔이, 전체로서 필요한 빔 폭을 충족시키도록 복수의 반사판(100)을 배치한다.

여기서, 「반사 방향이 서로 상이하다」란 어떤 방향에 있어서 상이한 것을 말하고, 예를 들면 수평 방향에 있어서 반사 방향은 상이하지만, 수직 방향에 있어서는 반사 방향이 동일하여도 된다.

또한, 수신 영역(3)이란 리플렉트어레이(10)가 반사한 전파가 가장 집중하는 전파 집중 영역을 포함하는, 전파를 전달하는 범위를 말하고, 통신에 있어서, 대상으로 하는 통신 단말등의 존재를 상정하는 영역을 말한다. 전파 집중 영역은, 예를 들면 1평방미터 등 단위 영역 당의 전파의 양이 가장 밀집되는 영역이고, 상기 장소에서의 통신 단말 등의 사용을 의도하지 않고 우발적으로 집중하는 점 등은 제외한다.

기지국(2)은 통신용의 전파를 송신하는 것을 포함한다.

「수신 영역(3)을 커버한다」란 실용 상, 통신에 문제가 없는 바와 같이, 수신 영역(3)의 대부분을 커버하는 것을 나타내고, 반드시 모두를 커버하지 않고 있어도 좋다.

에리어의 넓이나 송수신·반사판(100)의 거리에 의해 다양한 반사판(100)의 설계 파라미터가 필요하게 되어 코스트가 높아지는 과제에 대하여, 반사판(100)을 유닛화하고, 배열함으로써 광빔화를 실현함으로써, 설계가 용이하게 된다. 즉, 필요 이득이 되는 반사 방향이 상이한 협빔의 반사판(100)의 유닛을 복수 준비하고, 필요한 빔 폭이 되도록 매수를 결정해서 배열함으로써, 용이하게 설계가 가능해진다.

일실시예에 있어서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 폭 설정 스텝(S20)은 수신 영역(3)을 복수의 구분 영역으로 분할하고, 반사판(100)과 대응짓는, 구분 설정 스텝(S23)을 갖는 것으로 해도 된다. 본 실시예에서는, 폭 설정 본 스텝(S22)과, 구분 설정 스텝(S23)을 포함한다.

본 설계 방법에 의해 구분 영역 마다에 독립해서 설계할 수 있고, 전체의 설계가 더욱 용이하게 된다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트 어레이(10)의 구성예를 나타낸다.

리플렉트어레이(10)는 통신에 사용되는 기지국(2)으로부터의 전파를, 수신 영역(3)에 송신한다.

송신하는 빔은 통신에 필요한 이득 및 수신 영역(3)을 커버하는 빔 폭을 갖는다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 리플렉트어레이(10)는 반사 방향이 서로 상이한 복수의 반사판(10011∼10019)을 갖는다. 또한, 반사 방향이 서로 상이하다란, 적어도 2개의 반사판(100)의 방향이 어느 하나의 방향에 있어서 상이하다라는 의미이다. 반사판(100)의 위치가 상이한 경우, 동일한 반사 방향을 갖는 쪽이 효율적으로 수신 영역(3)을 커버할 수 있는 경우도 있고, 이러한 경우에는, 상이한 위치에 배치된 2개의 반사판(100)의 반사 방향이 일치해도 된다.

그리고, 반사 방향이 서로 상이한 복수의 반사판(10011∼10019)에 의해, 기지국(2)으로부터의 전파를 반사해서 형성되는 빔이, 전체로서 필요한 빔 폭을 충족시키도록 배치되어 있다.

리플렉트어레이(10)는 상술의 어느 하나의 설계 방법에 의해 설계할 수도 있고, 또한, 후술과 같이 다른 구성으로 할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이(10)의 구성예를 나타낸다.

리플렉트어레이(10)는 4개의 반사판(1001∼1004)을 갖는다. 각각의 반사판은 소정의 간격으로 배치된 복수의 동일한 셀(110)을 갖고 있고, 본 실시예에서는 각각 5매의 셀(110)을 갖고 있다.

여기서, 동일한 셀이란 형상, 성질이 같은 셀을 말한다. 이하에서는, 이 반사판을 슈퍼 셀이라고 칭하는 경우가 있다.

반사판(100)의 입사각과 반사각을 결정하는 요소로서, 회절 격자 이론을 사용한 하기의 식으로부터 슈퍼셀 길이를 결정한다.

여기서, D는 슈퍼 셀의 길이, m은 차수, λ은 반사하는 전자파의 파장, θi는 입사각, θr는 반사각이다.

반사각을 광각으로 하는 경우에 있어서는, θr의 값을 소망 방향으로부터 일정 간격으로 변화시킨 슈퍼 셀을 설계해서 배열한다. 이것에 의해, 슈퍼셀 길이(D) 및 위상 구배가 상이한 슈퍼셀을 설계하고, 배열을 행함으로써 광각의 반사 특성을 얻는다.

수평면 내를 광각으로 하는 반사판(100)에 관해서, 소망 각도가 60°, 1개의 반사판(100)에 의한 수평면 내 빔 폭이 4°인 경우에 ±5°의 범위를 통신 에리어라고 하고 싶은 경우에 있어서는, 입사각은 모두 동일, 반사각이 57°, 59°, 61°, 63°와 같은 4개의 반사판 패턴을 설계하고, 각각을 소망의 RCS값(이득)으로 할 수 있는 개구 치수로서 설계하는 예가 열거된다. 즉, 소망의 빔 폭을 충족시키도록 반사판(100)의 각 빔 폭과 빔 수를 결정하고, 이들을 조합시켜 유닛화함으로써 광각 반사 지향성이 실현될 수 있다.

수직 면내 지향성을 광각으로 하는 경우에 있어서는, 소망 각도가 수직면 내 0°, 수직면 내 빔 폭이 4°인 경우에 ±10°의 범위를 통신 에리어로 하고 싶은 경우에 있어서는, -3°, -1°, 1°, 3°의 방향이 최대 방향이 되도록 4개의 반사판 패턴 유닛을 설계하고, 각각을 소망의 RCS값(이득)으로 할 수 있는 개구 치수로서 설계하는 예가 열거된다.

도 7에 나타내어지는 실시예에 있어서는, 리플렉트어레이(10)는 통신에 사용되는 기지국(2)으로부터의 전파를, 수신 영역(3)에 송신하는 것이고, 복수의 반사판(1001∼1004)을 갖는다.

반사판(100)은 소정의 간격으로 배치된 동일한 셀(110)을 갖는다.

복수의 반사판(1001∼1004) 중 적어도 2개는 서로 상이한 간격으로 배치된 동일한 셀(110)을 갖고, 또한 상이한 반사각을 갖는다.

그리고, 상이한 반사각에 의해 수신 영역(3)을 구성한다.

본 실시예에서는, 수평 방향으로 2개, 수직 방향으로 2개의 서로 상이한 반사각에 의해 수신 영역(3)을 구성하고 있다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이(10)의 구성을 나타낸다.

본 실시예에서는, 대략 일정 각도씩 상이한 반사각을 갖는 3 이상의 반사판(100)에 의해 수신 영역(3)을 구성한다.

본 발명의 일실시예로서, 상술의 리플렉트어레이(10)의 설계 방법을 설명한다.

본 실시예에서는, 준비 스텝(S30)에 있어서, 반사 방향이 서로 상이한 복수의 반사판(100)은 동일한 셀(110)을 갖는다. 그리고, 반사 방향이 서로 상이한 복수의 반사판(100)은 반사 방향이 서로 상이한 반사판(100)마다 상이한 간격으로 배치된 동일한 셀(110)을 갖는다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 리플렉트어레이(10)의 설계 방법은 배치 스텝(S40)에 있어서, 반사 방향이 대략 일정 각도씩 상이한 3 이상의 반사판(100)을 배치한다.

에리어의 넓이나 송수신·반사판(100)의 거리에 의해 다양한 반사판(100)의 설계 파라미터가 필요하게 되어 코스트가 높아지는 과제에 대하여, 반사판(100)을 유닛화하고, 배열함으로써 광빔화를 실현함으로써, 설계가 용이하게 된다. 즉, 필요 이득이 되는 반사 방향이 상이한 협빔의 반사판(100)의 유닛을 복수 준비하고, 필요한 빔 폭이 되도록 매수를 결정해 배열함으로써, 용이하게 설계가 가능해진다.

리플렉트어레이(10)의 설계 비용을 삭감하기 위해서는, 멀티 빔에 의한 것뿐만 아니라, 근방 영역에서의 사용에 의한 것도 가능하다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이(10)의 구성 예를 나타낸다.

리플렉트어레이(10)의 개구 치수를, 에리어화하고 싶은 위치 등의 수신점 또는 기지국(2) 등의 송신점이 근방계 영역이 되도록 설치한다. 즉, 반사판(100)으로부터의 거리가 2×D×D/λ≥송신·수신점 위치, 가 되는 개구 치수로서 반사판(100)을 설계한다. 여기서, 리플렉트어레이(10)는 파라볼라 안테나 등과 같은 개구면 안테나와 같이, 점으로부터의 방사가 아니라 면으로부터의 방사를 행하는 것이다.

본 실시예에서는, 대형의 반사판(100)을 사용하는 것에 의해, 광빔화할 수 있다.

반사판(100)을 두는 위치에, 입사 각도의 차이가 나도록 설치한다. 하측으로부터의 입사는 상향으로 반사되고, 사윽으로부터의 입사는 하향으로 반사되고, 수직 입사는 수직으로 반사되기 때문에, 합성하면 광각 빔이 된다.

근방 영역에서는, 반사판(100)의 중앙부와 단부에서 경로차가 생기기 때문에 위상이 일치하지 않고, 광각 방향에 에리어이 형성되기 때문에, 본 구성에 의해, 반사판(100)의 근방계 영역을 에리어로서 사용하는 것에 의해, 광각의 반사 에리어를 제공할 수 있다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이(10)의 구성예를 나타낸다.

본 실시예에 있어서, 반사판(100) 상에 있어서 반사되는 전파의 반사 방향이 반사판(100)의 위치에 의해 서로 30°이상 상이한 2점을 갖는 것으로 할 수 있다. 보다 넓은 각도로 반사함으로써, 보다 광각 방향으로 수신 영역(3)(수신 에리어)이 형성된다. 도 8은 복수의 반사판(100)을 갖는 리플렉트어레이(10)에 있어서, 2개의 반사판(100)의 반사 방향(Δθ)이 30°이상 상이한 예를 나타낸다. 또한, 도 9는 1매의 반사판(100)의 양 단의 2점에 있어서, 반사 방향이 30°이상 상이한 구성을 나타낸다.

본 구성에 의해, 근방계에서 전파가 30°이상의 광각으로 반사되기 때문에, 이득을 저하하는 경우가 없고, 광각 지향성을 실현할 수 있다.

반사판(100)은 사용하는 장소에 따라서 사용하는 거리로 필요 빔 폭이 되는 것 같은 크기를 선택할 수 있지만, 대신에 반사판(100)을 복수매 이산적으로 배치할 수 있다. 여기서, 이산적이란 반사판(100)끼리가 이간해서 배치되어 있는 것을 나타낸다.

도 13은 복수의 반사판(100)이 이산적으로 배치되어 있는 리플렉트어레이(10)의 구성예를 나타낸다. 본 실시예에 있어서, 복수의 반사판(100)은 간극을 두고, 격자상으로 배치되어 있다.

본 구성에 의해, 큰 반사판(100) 대신에 복수매의 반사판(10011∼10015)에 의해 광각 지향성을 실현할 수 있다.

반사판(100)을 이산적으로 배치 또는 대형의 반사판(100)을 사용할 필요는 있지만, 스페이스를 확보할 수 있으면, 설계도 현저하게 용이해진다.

일 실시예에 있어서, 반사판(100)은 1매 또는 복수매의 메타서프스로 할 수 있다.

도 14는 복수매의 메타표면 반사판(10021∼10029)을 갖는 리플렉트어레이(10)의 구성예를 나타낸다.

메타표면에 의해 소망의 방향으로 전파의 입사 방향 또는 반사 방향을 조정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 반사판(100)은 도 11에 나타내는 바와 같이, 대략 일평면 상에 설치된다.

리플렉트어레이(10) 전체로서 대략 일평면 상에 배치할 수 있다. 특히, 복수의 메타표면의 반사판(100)을 사용한 경우에는, 동일 평면 상에 배치한 반사판(100)에 의해, 소망의 방향으로 전파의 입사 방향 또는 반사 방향을 조정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 반사판(100)은 금속 반사판(120)을 포함하는 것으로 해도 좋다.

반사판(100)은 리플렉트어레이(10)뿐만 아니라, 금속 반사판(120)이라도 상관없다. 보다 비용이 낮은 금속 반사판(120)을 사용함으로써 제조도 포함시켜서 비용을 저감할 수 있다.

도 15는 금속반사판(120) 및 메타표면 반사판(100)을 갖는 리플렉트어레이(10)의 구성예를 나타낸다.

대신에, 근방계 영역에 1매의 금속 반사판(120)을 배치해도 된다.

도 16은 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이(10)의 구성예를 나타낸다.

본 실시예에 있어서, 반사판(100)은 유리 첩부용의 투과형이다.

본 구성에 의해, 실내의 유리창(32) 등을 이용해서 광각 지향성의 리플렉트어레이(10)를 실현할 수 있다. 물론, 유리 이외에도 전파를 투과하는 것에 대하여 첩부할 수도 있다.

일 실시예에 있어서, 반사판(100)은 건재 첩부 등의 벽재 페이크형 또는 간판 페이크형이다.

도 17은 건조물(31)의 벽면에 설치된 벽재 페이크형의 반사판(100) 및 간판의 이면에 설치된 간판 페이크형의 반사판(100)을 갖는 리플렉트어레이(10)의 구성 예를 나타낸다.

벽재 페이크형의 반사판(100)은 옥외 뿐만 아니라, 실내의 벽면 등에서도 구성할 수 있다. 건조물(31)의 외벽면이나 실내의 벽면에서는 큰 면적을 확보하기 쉽기 때문에, 복수의 반사판(100) 또는 근방계에 전파를 반사하는 리플렉트어레이(10)를 설치하기 쉽다. 또한, 간판 페이크형의 반사판(100)은 표면에도 구성할 수 있지만, 간판도 큰 면적을 확보하기 쉽기 때문에, 복수의 반사판(100) 또는 근방계에 전파를 반사하는 리플렉트어레이(10)를 설치하기 쉽다.

본 구성에 의해, 거리나 옥내 등에 있어서 광각 지향성의 리플렉트어레이(10)를 실현할 수 있다.

도 18은 본 발명의 일실시예에 있어서의 리플렉트어레이(10)의 구성예를 나타낸다.

본 실시예에 있어서, 반사판(100)은 커버 내 부착형이다.

커버는 복수의 평면으로 구성되는 것 또는 일정한 곡률을 갖는 면을 이용하는 것이 많기 때문에, 리플렉트어레이(10)의 설계가 용이함과 동시에, 평소 이용하는 것의 적은 면을 이용할 수 있다.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 리플렉트어레이(10)의 구성예를 나타낸다.

본 실시예에 있어서, 리플렉트어레이(10)는 유연성을 갖는 소재로 구성되어 있다.

본 구성에 의해, 커버(33)의 내측 등 다양한 장소에 있어서 광각 지향성의 리플렉트어레이(10)를 실현할 수 있다.

다음에, 일 실시예에 있어서의, 리플렉트어레이 시스템(1)에 대해서 설명한다.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 리플렉트어레이 시스템(1)의 구성 예를 나타낸다.

본 실시예에 있어서, 리플렉트어레이 시스템(1)은 상술의 리플렉트어레이(10)를 복수매 갖는다. 구체적으로는, 리플렉트어레이 5매를 갖는다.

각각의 리플렉트어레이(101∼105)는 상술의 도 5에 나타내는 바와 같이, 9매의 반사판(10021∼10029)을 갖는다.

그리고, 계 45매의 반사판(100)은 9종류 이하의 반사판(100)을 조합시켜서 구성되어 있다.

이와 같이, 각 리플렉트어레이(10)에 사용되는 평균의 반사판(100)의 수를 M으로서, 모든 N매의 리플렉트어레이(10)가 갖는 반사판(100)의 종류는 전체에서 M＊N/5종류 이하이다.

통상, M＊N의 반사판(100)의 설계가 필요한 바, 5분의 1 이하의 반사판(100)으로 설계하기 때문에, 코스트를 삭감할 수 있다. 또한, 미리 설계한 반사판(100)을 조합시켜서 사용하는 것이 되기 때문에, 설계 비용도 현저하게 삭감할 수 있다.

또한, 지향성을 광각으로 함으로써 반사판 설계를 공통화해서 총설계수를 삭감하는 것이 가능해진다.

본 발명은 이상의 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 실시예를 포함하는 것은 말할 필요도 없다.

예를 들면, 기지국(2)으로부터의 전파를, 상술의 리플렉트어레이(10)로 반사한 후, 또한 다른 반사판(100)을 경유해서 수신 영역(3)에 전파를 전달하는 등, 복수회의 반사를 이용하는 구성도 가능하다.

1 리플렉트어레이 시스템
10, 101∼105 리플렉트어레이
100, 1001∼1004, 10011∼10019, 10021∼10029 반사판
110 셀
120 금속 반사판
2 기지국
3 수신 영역
31 건조물
32 창(윈도우)
33 커버

Claims (16)

1. 리플렉트어레이의 설계 방법으로서,
   리플렉트어레이는 통신에 사용되는 기지국으로부터의 전파를 수신 영역에 송신하는 것이고,
   상기 기지국과 상기 리플렉트어레이의 거리 정보 및 상기 리플렉트어레이와 상기 수신 영역의 거리 정보를 포함하는, 필요한 이득을 결정하는 이득 설정 스텝,
   상기 수신 영역을 커버하는, 필요한 빔 폭을 결정하는 폭 설정 스텝,
   반사 방향이 서로 상이한 복수의 반사판을 준비하는 준비 스텝, 및
   상기 설정 스텝 및 상기 준비 스텝 후에 행해지고, 복수의 상기 반사판에 의해 형성되는 빔이, 전체로서 필요한 빔 폭을 충족하도록 복수의 상기 반사판을 배치하는 배치 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는, 리플렉트어레이의 설계 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 준비 스텝에 있어서,
   반사 방향이 서로 상이한 복수의 상기 반사판은 동일한 셀을 갖고,
   반사 방향이 서로 상이한 상기 반사판마다에 상이한 간격으로 배치된 동일한 셀을 갖는 것을 특징으로 하는, 리플렉트어레이의 설계 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 배치 스텝에 있어서,
   반사 방향이 대략 일정 각도씩 상이한 3 이상의 상기 반사판을 배치하는 것을 특징으로 하는, 리플렉트어레이의 설계 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 폭 설정 스텝은 수신 영역을 복수의 구분 영역으로 분할하고, 반사판과 대응짓는 구분 설정 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는, 리플렉트어레이의 설계 방법.
5. 통신에 사용되는 기지국으로부터의 전파를 수신 영역에 송신하는 리플렉트어레이로서,
   복수의 반사판을 갖고,
   상기 반사판은 소정의 간격으로 배치된 동일한 셀을 갖고,
   복수의 상기 반사판 중 적어도 2개는 서로 상이한 간격으로 배치된 동일한 셀을 갖고, 또한 상이한 반사각을 갖고,
   상이한 반사각에 의해 수신 영역을 구성하는 것을 특징으로 하는, 리플렉트어레이.
6. 제 4 항에 있어서,
   대략 일정 각도씩 상이한 반사각을 갖는 3 이상의 상기 반사판에 의해 수신 영역을 구성하는 것을 특징으로 하는, 리플렉트어레이.
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 설계 방법에 의해 설계된 리플렉트어레이.
8. 제 7 항에 있어서,
   반사판 상에 있어서 반사되는 전파의 반사 방향이, 반사판의 위치에 의해 서로 30°이상 상이한 2점을 갖는 것을 특징으로 하는, 리플렉트어레이.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
   상기 반사판은 복수매가 이산적으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 리플렉트어레이.
10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사판은 메타표면인 것을 특징으로 하는, 리플렉트어레이.
11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사판은 대략 일평면 상에 설치되는 것을 특징으로 하는, 리플렉트어레이.
12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사판은 금속 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는, 리플렉트어레이.
13. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사판은 유리 첩부용의 투과형인 것을 특징으로 하는, 리플렉트어레이.
14. 제 5 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사판은 건재 첩부 등의 벽재 페이크형 또는 간판 페이크형인 것을 특징으로 하는, 리플렉트어레이.
15. 제 5 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사판은 커버 내 부착형인 것을 특징으로 하는, 리플렉트어레이.
16. 제 5 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 리플렉트어레이를 복수매 갖는 리플렉트어레이 시스템으로서, 각 리플렉트어레이에 사용되는 평균의 반사판의 수를 M으로 하고, 모든 N매의 리플렉트어레이가 갖는 반사판의 종류는 전체에서 (M×N/5) 종류 이하인 것을 특징으로 하는, 리플렉트어레이 시스템.