KR20240097906A - 복합 공진기 및 전파 굴절판 - Google Patents

복합 공진기 및 전파 굴절판 Download PDF

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KR20240097906A
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radio wave
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히로미치 요시카와
노부키 히라마츠
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교세라 가부시키가이샤
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract

복합 공진기는 제 1 면 방향으로 펼쳐지는 제 1 도전체와, 제 1 도전체와 제 1 방향으로 떨어져 있고 제 1 면 방향으로 펼쳐지는 제 2 도전체와, 제 2 도전체와 상기 제 1 방향으로 떨어져 있고 상기 제 1 면 방향으로 펼쳐지는 제 3 도전체와, 제 3 도전체와 제 1 방향으로 떨어져 있고 제 1 면 방향으로 펼쳐지는 제 4 도전체와, 제 1 도전체와, 제 2 도전체와, 제 3 도전체와, 제 4 도전체의 주위를 따라 복수 설치된 제 1 방향과 평행한 접속 도체를 포함한다. 복수의 접속 도체는 제 1 도전체와, 제 2 도전체와, 제 3 도전체와, 제 4 도전체를 전자기적으로 접속하도록 구성되어 있다.

Description

복합 공진기 및 전파 굴절판
본 개시는 복합 공진기 및 전파 굴절판에 관한 것이다.
유전체 렌즈를 사용하지 않고, 전자파를 제어하는 기술이 알려져 있다. 예를 들면 특허문헌 1에는 공진기 소자를 배열한 구조에 있어서, 각 소자의 파라미터를 변화시킴으로써 전파를 굴절시키는 기술이 기재되어 있다.
일본 특허공개 2015-231182호 공보
본 개시에 따른 복합 공진기는 제 1 면 방향으로 펼쳐지는 제 1 도전체와, 상기 제 1 도전체와 제 1 방향으로 떨어져 있고 상기 제 1 면 방향으로 펼쳐지는 제 2 도전체와, 상기 제 2 도전체와 상기 제 1 방향으로 떨어져 있고 상기 제 1 면 방향으로 펼쳐지는 제 3 도전체와, 상기 제 3 도전체와 상기 제 1 방향으로 떨어져 있고 상기 제 1 면 방향으로 펼쳐지는 제 4 도전체와, 상기 제 1 도전체와, 상기 제 2 도전체와, 상기 제 3 도전체와, 상기 제 4 도전체의 주위를 따라 복수 설치된 상기 제 1 방향과 평행한 접속 도체를 포함하고, 복수의 상기 접속 도체는 상기 제 1 도전체와, 상기 제 2 도전체와, 상기 제 3 도전체와, 상기 제 4 도전체를 전자기적으로 접속하도록 구성되어 있다.
본 개시에 따른 복합 공진기는 제 1 면 방향으로 펼쳐지는 제 1 도전체와, 상기 제 1 도전체와 제 1 방향으로 떨어져 있고 상기 제 1 면 방향으로 펼쳐지는 제 2 도전체와, 상기 제 1 도전체와 상기 제 2 도전체의 주위를 따라 복수 설치된 상기 제 1 방향과 평행한 접속 도체를 포함하고, 복수의 상기 접속 도체는 상기 제 1 도전체와 상기 제 2 도전체를 전자기적으로 접속하도록 구성되어 있다.
본 개시에 따른 전파 굴절판은 본 개시의 복합 공진기를 복수 포함하고, 복수의 상기 복합 공진기는 상기 제 1 면 방향으로 배열되어 있다.
도 1은 전파 굴절판의 개요를 설명하기 위한 도이다.
도 2는 제 1 실시형태에 따른 단위 구조의 구성예를 나타내는 도이다.
도 3은 제 1 실시형태에 따른 단위 구조의 구성예의 상면도이다.
도 4는 제 1 실시형태에 따른 단위 구조의 구성예의 측면도이다.
도 5는 제 1 실시형태의 변형예의 제 1 예에 따른 단위 구조의 구성예를 나타내는 도이다.
도 6은 제 1 실시형태의 변형예의 제 2 예에 따른 단위 구조의 구성예를 나타내는 도이다.
도 7은 제 1 실시형태에 따른 전파 굴절판의 구성예를 나타내는 도이다.
도 8은 제 1 실시형태에 따른 단위 구조의 위상 변화량을 설명하기 위한 도이다.
도 9는 제 2 실시형태에 따른 전파 굴절판의 구성예를 나타내는 도이다.
도 10은 제 3 실시형태에 따른 전파 굴절판의 구성예를 나타내는 상면도이다.
도 11은 제 3 실시형태에 따른 전파 굴절판의 구성을 나타내는 단면도이다.
이하에, 본 개시의 실시형태를 도면에 근거해서 상세하게 설명한다. 이하에 설명하는 실시형태에 의해 본 개시가 한정되는 것은 아니다.
이하의 설명에 있어서는, XYZ 직교 좌표계를 설정하고, 이 XYZ 직교 좌표계를 참조하면서 각 부의 위치 관계에 대해서 설명한다. 수평면 내의 X축과 평행한 방향을 X축 방향이라고 하고, X축과 직교하는 수평면 내의 Y축과 평행한 방향을 Y축 방향이라고 하고, 수평면과 직교하는 Z축과 평행한 방향을 Z축 방향이라고 한다. 또한, X축 및 Y축을 포함하는 평면을 적당히 XY 평면이라고 칭하고, X축 및 Z축을 포함하는 평면을 적당히 XZ 평면이라고 칭하고, Y축 및 Z축을 포함하는 평면을 적당히 YZ 평면이라고 칭한다. XY 평면은 수평면과 평행하다. XY 평면과 XZ 평면과 YZ 평면은 직교한다.
[개요]
(전파 굴절판)
도 1을 사용하여 전파 굴절판의 개요에 대해서 설명한다. 도 1은 전파 굴절판의 개요를 설명하기 위한 도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 전파 굴절판(1)은 복수의 단위 구조(10)와 기판(12)을 포함한다.
복수의 단위 구조(10)는 XY면 방향으로 배열되어 있고, XY면 방향은 제 1 면방향이라고도 칭해질 수 있다. 즉, 복수의 단위 구조(10)는 2차원적으로 배열되어 있다. 본 실시형태에서는 복수의 단위 구조(10)는 각각 공진 구조를 갖는다. 단위 구조(10)의 구조에 대해서는 후술한다. 기판(12)은, 예를 들면 유전체로 형성된 유전체 기판일 수 있다. 즉, 본 실시형태에서는 전파 굴절판(1)은 공진 구조를 갖는 복수의 단위 구조(10)를 유전체로 구성된 기판(12)에, 단위 구조(10)를 2차원적으로 배열함으로써 구성되어 있다.
[제 1 실시형태]
도 2와, 도 3과, 도 4를 사용하여 제 1 실시형태에 따른 단위 구조의 구성예에 대해서 설명한다. 도 2는 제 1 실시형태에 따른 단위 구조의 구성예를 나타내는 도이다. 도 3은 제 1 실시형태에 따른 단위 구조의 구성예의 상면도이다. 도 4는 제 1 실시형태에 따른 단위 구조의 구성예의 측면도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 단위 구조(10)는 제 1 도전체(14)와, 제 2 도전체(16)와, 제 3 도전체(18)와, 제 4 도전체(20)와, 복수의 접속 도체(22)를 포함한다. 단위 구조(10)는 복합 공진기의 일종이다.
제 1 도전체(14)는 기판(12)에 있어서 XY 평면에 평평하게 배열할 수 있다. 제 1 도전체(14)는, 예를 들면 프레임상으로 형성된 직사각형의 도체일 수 있다. 도 2에 나타내는 예에서는, 제 1 도전체(14)는 프레임상으로 형성된 직사각형의 도전체로서 나타내고 있지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 제 1 도전체(14)의 형상은, 예를 들면 프레임상으로 형성된 원형, 및 프레임상으로 형성된 직사각형을 제외한 다각형이어도 좋다. 제 1 도전체(14)의 형상은 설계에 따라서 임의로 변경할 수 있다.
제 2 도전체(16)는 기판(12)에 있어서 제 1 도전체(14)로부터 Z축 방향의 떨어진 위치에서 XY 평면으로 펼쳐지도록 배열될 수 있다. 제 2 도전체(16)는, 예를 들면 직사각형으로 형성된 도전체일 수 있다. 제 2 도전체(16)는 단위 구조(10)의 기준 도체(예를 들면, 그라운드 도체)일 수 있다. 제 2 도전체(16)는 제 1 도전체(14)와 제 2 도전체(16)를 자기적 또는 용량적으로 접속하기 위한 결합 구멍(16a)을 갖는다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 결합 구멍(16a)은, 예를 들면 제 2 도전체(16)의 중앙부에 형성되어 있다. 결합 구멍(16a)은 제 1 도전체(14)의 내부 프레임보다 작다. 결합 구멍(16a)은 직사각형으로 형성되어 있지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 도 2에 나타내는 예에서는, 제 2 도전체(16)는 직사각형의 도전체로서 나타내고 있지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 제 2 도전체(16)의 형상은, 예를 들면 원형, 및 직사각형을 제외한 다각형이어도 좋다. 제 2 도전체(16)의 형상은 설계에 따라서 임의로 변경할 수 있다.
제 3 도전체(18)는 기판(12)에 있어서 제 2 도전체(16)로부터 Z축 방향의 떨어진 위치에서 XY 평면으로 펼쳐지도록 배열될 수 있다. 제 3 도전체(18)는, 예를 들면 직사각형으로 형성된 도전체일 수 있다. 제 3 도전체(18)는 단위 구조(10)의 기준 도체(예를 들면, 그라운드 도체)일 수 있다. 제 3 도전체(18)는 제 2 도전체(16)와 제 3 도전체(18)를 자기적 또는 용량적으로 접속하고, 또한 제 3 도전체(18)와 제 4 도전체(20)를 자기적 또는 용량적으로 접속하는 결합 구멍(18a)을 갖는다. 결합 구멍(18a)은, 예를 들면 제 3 도전체(18)의 중앙부에 형성되어 있다. 결합 구멍(18a)은 결합 구멍(16a)과 동일한 형상을 갖고 있다. 도 2에 나타내는 예에서는, 제 3 도전체(18)는 직사각형의 도전체로서 나타내고 있지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 제 3 도전체(18)의 형상은, 예를 들면 원형, 및 직사각형을 제외한 다각형이어도 좋다. 제 3 도전체(18)의 형상은 설계에 따라서 임의로 변경할 수 있다. 제 3 도전체(18)는 제 2 도전체(16)와 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
제 4 도전체(20)는 기판(12)에 있어서 제 4 도전체(20)로부터 Z축 방향의 떨어진 위치에서 XY 평면으로 펼쳐지도록 배열될 수 있다. 제 4 도전체(20)는, 예를 들면 프레임상으로 형성된 직사각형의 도체일 수 있다. 도 2에 나타내는 예에서는, 제 4 도전체(20)는 프레임상으로 형성된 직사각형의 도전체로서 나타내고 있지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 제 4 도전체(20)의 형상은, 예를 들면 프레임상으로 형성된 원형, 및 프레임상으로 형성된 직사각형을 제외한 다각형이어도 좋다. 제 4 도전체(20)의 형상은 설계에 따라서 임의로 변경할 수 있다. 제 4 도전체(20)는 제 1 도전체(14)와 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
제 1 도전체(14)와, 제 2 도전체(16)와, 제 3 도전체(18)와, 제 4 도전체(20)는 동일한 외형 크기를 갖고 있다.
접속 도체(22)는 제 1 도전체(14)와, 제 2 도전체(16)와, 제 3 도전체(18)와 제 4 도전체(20)를 전자기적으로 접속한다. 접속 도체(22)는 일단이 제 1 도전체(14)에 전자기적으로 접속되고, 타단이 제 4 도전체(20)에 전자기적으로 접속되어 있다. 접속 도체(22)는, 예를 들면 제 1 도전체(14) 내지 제 4 도전체(20)에 걸쳐 형성된 Z축 방향과 평행한 비아일 수 있다. 접속 도체(22)는 제 1 도전체(14)와, 제 2 도전체(16)와, 제 3 도전체(18)와, 제 4 도전체(20)의 주위를 따라 복수 설치되어 있다. 접속 도체(22)는, 예를 들면 제 1 도전체(14)와, 제 2 도전체(16)와, 제 3 도전체(18)와, 제 4 도전체(20)의 주위를 따라 등간격으로 설치되어 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 서로 인접하는 접속 도체(22) 간의 간격(L)은, 예를 들면 단위 구조(10)가 기지국 등으로부터 수신한 전파의 파장 이하일 수 있다. 간격(L)은, 예를 들면 단위 구조(10)가 기지국 등으로부터 수신한 전파의 반파장 이하인 것이 바람직하다.
단위 구조(10)에 있어서, 제 1 도전체(14)와 제 2 도전체(16)는 자기적 또는 용량적으로 접속되어 있다. 제 1 도전체(14)와 제 2 도전체(16)는 1개의 공진기를 구성하고 있다.
단위 구조(10)에 있어서, 제 2 도전체(16)와 제 3 도전체(18)는 자기적 또는 용량적으로 접속되어 있다. 제 2 도전체(16)와 제 3 도전체(18)는 1개의 공진기를 구성하고 있다.
단위 구조(10)에 있어서, 제 3 도전체(18)와 제 4 도전체(20)는 자기적 또는 용량적으로 접속되어 있다. 제 3 도전체(18)와 제 4 도전체(20)는 1개의 공진기를 구성하고 있다.
단위 구조(10)는 제 1 도전체(14) 내지 제 4 도전체(20)에 의해 3개의 공진기가 부호화되어 있다. 단위 구조(10)는 3개의 공진기의 전파 특성에 의해 위상 시프트, 밴드 패스 필터(band-pass filter), 하이 패스 필터(high-pass filter), 및 로우 패스 필터(low-pass filter) 중 어느 하나 또는 복수의 기능을 발휘할 수 있다.
[제 1 실시형태의 변형예]
다음에, 제 1 실시형태의 변형예에 대해서 설명한다. 예를 들면 도 2에 나타낸 단위 구조(10)는 접속 도체(22)가 제 2 도전체(16)와 제 3 도전체(18)를 관통하고 있는 구조로 되어 있지만, 제 1 실시형태는 이것에 한정되지 않는다.
도 5는 제 1 실시형태의 변형예의 제 1 예에 따른 단위 구조의 구성예를 나타내는 도이다. 도 5에 나타내는 단위 구조(10a)와 같이, 제 2 도전체(16)와 제 3 도전체(18) 사이에 배치되는 접속 도체(22)의 일부분은 제 1 도전체(14)와 제 2 도전체(16) 사이에 배치되는 접속 도체(22)의 일부분보다 외측에 배치되도록 해도 좋다.
이렇게 배치됨으로써, 제 2 도전체(16)와 제 3 도전체의 접속 도체(22)로 둘러싸이는 영역이 넓어진다. 그 결과, 대응하는 전자파의 파장을 길게 할 수 있다.
도 6은 제 1 실시형태의 변형예의 제 2 예에 따른 단위 구조의 구성예를 나타내는 도이다. 도 6에 나타내는 단위 구조(10b)와 같이, 도 5에 나타내는 단위 구조(10a)와는 반대로, 제 2 도전체(16)와 제 3 도전체(18) 사이에 배치되는 접속 도체(22)의 일부분이 제 1 도전체(14)와 제 2 도전체(16) 사이에 배치되는 접속 도체(22)의 일부분보다 내측에 배치되도록 해도 좋다. 그 결과, 제 2 도전체(16)와 제 3 도전체의 접속 도체(22)로 둘러싸이는 영역의 대응하는 전자파의 파장을 반대로 짧게 할 수 있다.
[전파 굴절판]
도 7을 사용하여 제 1 실시형태에 따른 전파 굴절판의 구성예에 대해서 설명한다. 도 7은 제 1 실시형태에 따른 전파 굴절판의 구성예를 나타내는 도이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 전파 굴절판(1A)은 복수의 단위 구조(10A)와, 복수의 단위 구조(10B)와, 복수의 단위 구조(10C)와, 복수의 단위 구조(10D)를 포함한다. 단위 구조(10A)와, 단위 구조(10B)와, 단위 구조(10C)와, 단위 구조(10D)는 XY 평면에 2차원적으로 배열되어 있다. 단위 구조(10A)와, 단위 구조(10B)와, 단위 구조(10C)와, 단위 구조(10D)는 XY 평면에 있어서 격자상으로 배열되어 있다. 단위 구조(10A)와, 단위 구조(10B)와, 단위 구조(10C)와, 단위 구조(10D)는 입사해 온 전자파의 위상을 변화시켜서 출사하도록 구성되어 있다. 전파 굴절판(1A)에 있어서, 전파 굴절판(1B)에 있어서, XY 평면의 면내 방향인 X 방향 또는 Y 방향에 있어서의 인접하는 2개의 단위 구조는 입사해 온 전자파의 위상을 시프트시키는 위상차가 상이하도록 구성되어 있다.
도 7에 나타내는 예에서는, 전파 굴절판(1A)의 X 방향을 따른 1열째에는 복수의 단위 구조(10A)가 배열되어 있다. 전파 굴절판(1A)의 X 방향을 따른 2열째에는 복수의 단위 구조(10B)가 배열되어 있다. 전파 굴절판(1A)의 X 방향을 따른 3열째에는 복수의 단위 구조(10C)가 배열되어 있다. 전파 굴절판(1A)의 X 방향을 따른 4열째에는 복수의 단위 구조(10D)가 배열되어 있다. 전파 굴절판(1A)의 X 방향을 따른 5열째에는 복수의 단위 구조(10A)가 배열되어 있다. 전파 굴절판(1A)의 X 방향을 따른 6열째에는 복수의 단위 구조(10B)가 배열되어 있다. 전파 굴절판(1A)의 X 방향을 따른 7열째에는 복수의 단위 구조(10C)가 배열되어 있다. 전파 굴절판(1A)의 X 방향을 따른 8열째에는 복수의 단위 구조(10D)가 배열되어 있다.
단위 구조(10A)의 제 2 도전체(16A)는 결합 구멍(16Aa)을 갖는다. 단위 구조(10B)의 제 2 도전체(16B)는 결합 구멍(16Ba)을 갖는다. 단위 구조(10C)의 제 2 도전체(16C)는 결합 구멍(16Ca)을 갖는다. 단위 구조(10D)의 제 2 도전체(16D)는 결합 구멍(16Da)을 갖는다.
단위 구조(10A) 내지 단위 구조(10D)는 각각 각 도전체의 외경 치수가 상이하다. 단위 구조(10A), 단위 구조(10B), 단위 구조(10C), 단위 구조(10D)의 순서대로 각 도전체의 외경 치수가 작아지도록 구성되어 있다. 또한, 결합 구멍(16Aa), 결합 구멍(16Ba), 결합 구멍(16Ca), 결합 구멍(16Da)의 순서대로 작아지도록 구성되어 있다.
즉, 단위 구조(10A) 내지 단위 구조(10D)는 각각 공진 주파수가 상이하도록 구성되어 있다. 즉, 전파 굴절판(1A)에 있어서, 각 단위 구조를 배열한 위치에 따라서 공진 주파수를 변화시킴으로써, 위상 변화량을 변화시키고 있다.
본 실시형태에 있어서, 도 7에 나타내는 예에서는 단위 구조(10A)와, 단위 구조(10B)와, 단위 구조(10C)와, 단위 구조(10D)의 4개의 단위 구조에 의해, 전파 굴절판(1A)에 입사한 전자파의 위상을 360°변화시키도록 구성되어 있다.
도 8을 사용하여 제 1 실시형태에 따른 단위 구조의 위상 변화량에 대해서 설명한다. 도 8은 단위 구조의 위상 변화량을 설명하기 위한 도이다.
본 실시형태에 있어서, 도 7에 나타내는 예에서는 단위 구조(10A)와, 단위 구조(10B)와, 단위 구조(10C)와, 단위 구조(10D)의 4개의 단위 구조에 의해, 전파 굴절판(1A)에 입사한 전자파의 위상을 360°변화시키도록 구성되어 있다. 도 8은 Y축 방향의 위상의 변화량을 나타낸다. 구체적으로는, 도 8은 전파 굴절판(1A)에 도래한 평면파를 평면파인 채로 방향을 굴절시켜서 출사하는 예를 나타내고 있다. 포인트(P1)는 입사하는 전자파의 위상을 나타내고, 위상 변화량은 0°이다. 포인트(P2)는 Y축 방향의 첫 번째의 단위 구조(10A)의 위상의 변화량을 나타내고, 위상 변화량은 90°이다. 포인트(P3)는 Y축 방향의 첫 번째의 단위 구조(10B)의 위상 변화량을 나타내고, 위상 변화량은 180°이다. 포인트(P4)는 Y축 방향의 첫 번째의 단위 구조(10C)의 위상 변화량을 나타내고, 위상 변화량은 270°이다. 포인트(P5)는 Y축 방향의 첫 번째의 단위 구조(10D)의 위상 변화량을 나타내고, 위상 변화량은 360°이다. 포인트(P6), 포인트(P7), 포인트(P8), 및 포인트(P9)는 각각 두 번째의 단위 구조(10A), 단위 구조(10B), 단위 구조(10C), 및 단위 구조(10D)의 위상 변화량을 나타내고 있다. 두 번째의 단위 구조(10A), 단위 구조(10B), 단위 구조(10C), 및 단위 구조(10D)의 위상 변화량은 각각 450°, 540°, 630°, 및 720°이다. 즉, 본 실시형태에서는 단위 구조(10A)와, 단위 구조(10B)와, 단위 구조(10C)와, 단위 구조(10D)의 4개의 단위 구조에 의해, 전파 굴절판(1A)에 도래한 전자파의 위상을 360° 변화시키도록 구성되어 있다.
단위 구조(10)는 단위 셀이라고 칭해질 수 있다. 예를 들면 단위 구조(10A, 10B, 10C, 10D)의 각각은 단위 셀이라고 칭해질 수 있다. 구조가 상이한 복수의 단위 셀이 배열되는 반복 단위는 슈퍼 셀이라고 칭해질 수 있다. 예를 들면, 단위 구조(10A, 10B, 10C, 10D)의 배열을 슈퍼 셀이라고 칭할 수 있다. 슈퍼 셀은 0°∼360°의 위상 변화가 생기는 등의 기능을 가질 수 있다. 전파 굴절판(1)은 슈퍼 셀을 하나의 유닛으로서 셀화함으로써 대면적화될 수 있다. 또한, 슈퍼 셀이 될 수 있는 위상 변화의 단위는 0° ∼360°에 한정되지 않고, 0°에서 360°×n배(여기서 n은 자연수이다.)까지의 것을 1개의 단위로 할 수 있다.
즉, 도 7에 나타내는 예에서는 Y축 방향으로 배열되는 복수의 단위 구조에 있어서, Y 방향 또는 -Y 방향으로 진행됨에 따라서 기준이 되는 단위 구조(예를 들면, 단위 구조(10A))에 대하여 위상차가 커지도록 구성되어 있다. 도 7에 나타내는 예에서는, Y축 방향으로 배열되는 복수의 단위 구조에 있어서, 위상차는 Y 방향 또는 -Y 방향 진행될 때마다 제 1 위상차(예를 들면, 90°)로 위상이 진행되거나 또는 지연되도록 구성되어 있다.
전파 굴절판(1A)에 있어서, 인접하는 단위 구조의 간격을 d, 인접하는 위상 변화량의 차를 ΔΦ, 전파 굴절판(1A)에 도래한 전자파를 굴절시키는 각도를 θ, 전파 굴절판(1A)에 도래한 전자파의 파수를 k라고 하면, 「ΔΦ=kdsinθ」와 P라고 하는 관계가 성립된다. 도 8에 나타내는 예에서는, 위상 변화량의 구배를 Y축 방향으로 해서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 본 개시에서는 위상 변화량의 구배를 임의의 방향으로 취함으로써, 굴절시키는 방향을 임의로 설계할 수 있다. 또한, 도 8에 나타내는 예에서는, 위상 변화량은 선형으로 변화시키는 것으로서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 본 개시에서는, 예를 들면 위상 변화량의 구배를 곡선으로 함으로써, 전파 굴절판(1A)에 도래한 평면파를 임의의 장소에 수속시키거나, 확산시키거나 할 수 있다.
또한, 도 8에 나타내는 예에 있어서, X축 방향에서 인접하는 2개의 단위 구조가 출사하는 전자파의 위상차는 90°인 것으로서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 인접하는 2개의 단위 구조가 출사하는 전자파의 위상차는, 예를 들면 30°, 45°, 60° 등이어도 좋다. 즉, 인접하는 2개의 단위 구조가 출사하는 전자파의 위상차는 임의이어도 좋다.
또한, 도 8에 나타내는 예에 있어서, 단위 구조(10A)와 단위 구조(10B)가 출사하는 전자파의 위상차, 단위 구조(10B)와 단위 구조(10C)가 출사하는 전자파의 위상차, 단위 구조(10C)와 단위 구조(10D)가 출사하는 전자파의 위상차, 단위 구조(10D)와 단위 구조(10A)가 출사하는 전자파의 위상차는 각각 90°로 같지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 단위 구조(10A)와 단위 구조(10B)가 출사하는 전자파의 위상차, 단위 구조(10B)와 단위 구조(10C)가 출사하는 전자파의 위상차, 단위 구조(10C)와 단위 구조(10D)가 출사하는 전자파의 위상차, 단위 구조(10D)와 단위 구조(10A)가 출사하는 전자파의 위상차는 각각 상이해도 좋다. 단위 구조(10A)와 단위 구조(10B)가 출사하는 전자파의 위상차, 단위 구조(10B)와 단위 구조(10C)가 출사하는 전자파의 위상차, 단위 구조(10C)와 단위 구조(10D)가 출사하는 전자파의 위상차, 단위 구조(10D)와 단위 구조(10A)가 출사하는 전자파의 위상차는 설계나 사용 용도 등에 따라서 설정하면 좋다.
상술한 바와 같이, 제 1 실시형태는 도래한 전자파의 위상을 360° 변화시키도록, 제 1 도전체(14) 내지 제 4 도전체(20)의 외경 치수가 상이한 복수의 단위 구조를 2차원적으로 배열한다. 이것에 의해, 제 1 실시형태는 도래한 전자파의 위상을 360° 변화시키도록 배열의 세트를 반복함으로써, 전파 굴절판(1A)의 면적을 크게 할 수 있다.
[제 2 실시형태]
도 9를 사용하여 제 2 실시형태에 따른 전파 굴절판의 구성예에 대해서 설명한다. 도 9는 제 2 실시형태에 따른 전파 굴절판의 구성예를 나타내는 도이다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 제 2 실시형태에 따른 전파 굴절판(1B)은 복수의 단위 구조(10A)와, 복수의 단위 구조(10B)와, 복수의 단위 구조(10C)와, 복수의 단위 구조(10D)를 포함한다. 단위 구조(10A) 내지 단위 구조(10D)는 XY 평면에 있어서 방사상으로 배열되어 있는 점에서 도 7에 나타내는 전파 굴절판(1A)과는 상이하다.
도 9에 나타내는 예에서는, 전파 굴절판(1B)의 Y 방향을 따른 1행째에는 단위 구조(10B), 단위 구조(10A), 단위 구조(10B), 단위 구조(10C), 단위 구조(10C), 단위 구조(10B), 단위 구조(10A), 및 단위 구조(10B)가 순서대로 배열되어 있다.
도 9에 나타내는 예에서는, 전파 굴절판(1B)의 Y 방향을 따른 2행째에는 단위 구조(10C), 단위 구조(10B), 단위 구조(10C), 단위 구조(10D), 단위 구조(10D), 단위 구조(10C), 단위 구조(10B), 및 단위 구조(10C)가 순서대로 배열되어 있다.
도 9에 나타내는 예에서는, 전파 굴절판(1B)의 Y 방향을 따른 3행째에는 단위 구조(10C), 단위 구조(10B), 단위 구조(10C), 단위 구조(10D), 단위 구조(10D), 단위 구조(10C), 단위 구조(10B), 및 단위 구조(10C)가 순서대로 배열되어 있다.
도 9에 나타내는 예에서는, 전파 굴절판(1B)의 Y 방향을 따른 4행째에는 단위 구조(10B), 단위 구조(10A), 단위 구조(10B), 단위 구조(10C), 단위 구조(10C), 단위 구조(10B), 단위 구조(10A), 및 단위 구조(10B)가 순서대로 배열되어 있다.
즉, 전파 굴절판(1B)의 중심의 영역에는 단위 구조(10A) 내지 단위 구조(10D) 중, 제 1 도전체(14) 내지 제 4 도전체(20)의 외경 치수가 가장 작은 단위 구조(10E)가 4개 배열되어 있다. 그리고, 전파 굴절판(1B)에 있어서는 4개의 단위 구조(10D)를 중심으로 하여 단위 구조(10A)와, 단위 구조(10B)와, 단위 구조(10C)가 방사상으로 배열되어 있다.
도 9에 나타내는 예에서는, 단위 구조(10A) 내지 단위 구조(10D)의 4개의 단위 구조에 의해, 전파 굴절판(1B)에 입사한 전자파의 위상을 360° 변화시키도록 구성되어 있다. 전파 굴절판(1B)은 XY 평면의 제 1 방사 방향으로 배열되는 복수의 단위 구조에 있어서, 위상차가 중심으로부터 외측을 향하는 방향 또는 외측으로부터 중심을 향하는 방향으로 진행됨에 따라서, 기준이 되는 단위 구조(예를 들면, 단위 구조(10D))에 대하여 커지도록 구성되어 있다. 전파 굴절판(1B)은 XY 평면의 제 1 방사 방향으로 배열되는 복수의 단위 구조에 있어서, 위상차가 중심으로부터 외측을 향하는 방향 또는 외측으로부터 중심을 향하는 방향으로 진행될 때마다 위상차(예를 들면, 90°)로 진행되거나 또는 지연되도록 구성되어 있다.
상술한 바와 같이, 제 2 실시형태는 도래한 전자파의 위상을 360° 변화시키도록, 제 1 도전체(14) 내지 제 4 도전체(20)의 외경 치수가 상이한 복수의 단위 구조를 2차원적으로 방사상으로 배열한다. 이것에 의해, 제 1 실시형태는 도래한 전자파의 위상을 360° 변화시키도록 배열의 세트를 반복함으로써, 전파 굴절판(1B)의 면적을 크게 할 수 있다.
[제 3 실시형태]
그 다음에, 제 3 실시형태에 대해서 설명한다.
제 1 실시형태에서는, 전파 굴절판(1A)에 있어서, 단위 구조(10A) 내지 단위 구조(10D)와 같이, 제 1 도전체(14) 내지 제 4 도전체(20)의 외경 치수가 상이한 복수의 단위 구조를 배열하는 것으로서 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 본 개시에 있어서는, 예를 들면 전파 굴절판(1A)에 있어서, Y축 방향을 따라 단위 구조의 높이를 변화시켜서 배열하도록 해도 좋다.
도 10과 도 11을 사용하여 제 3 실시형태에 따른 전파 굴절판의 구성예에 대해서 설명한다. 도 10은 제 3 실시형태에 따른 전파 굴절판의 구성예를 나타내는 상면도이다. 도 11은 제 3 실시형태에 따른 전파 굴절판의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 전파 굴절판(1B)은 단위 구조(10E)와, 단위 구조(10F)와, 단위 구조(10G)와, 단위 구조(10H)를 포함한다. 예를 들면, 단위 구조(10E), 단위 구조(10F), 단위 구조(10G), 단위 구조(10H)의 순서대로 높이가 낮아지도록 구성될 수 있다.
도 11은 도 10에 있어서의 A-A 단면도를 나타낸다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 단위 구조(10E)는 제 1 도전체(14E)와, 제 2 도전체(16E)와, 제 3 도전체(18E)와, 제 4 도전체(20E)를 포함한다. 제 1 도전체(14E) 내지 제 4 도전체(20E)는 도시하지 않은 접속 도체에 의해 전자기적으로 접속되어 있다.
제 2 도전체(16E)와 제 3 도전체(18E)는 각각 1매의 도전체에 의해 구성되어 있다. 제 2 도전체(16E)는 결합 구멍(16Ea)을 갖는다. 제 3 도전체(18E)는 결합 구멍(18Ea)을 갖는다. 결합 구멍(16Ea)과 결합 구멍(18Ea)의 형상과 크기는 같을 수 있다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 단위 구조(10F)는 제 1 도전체(14F)와, 제 2 도전체(16F)와, 제 3 도전체(18F)와, 제 4 도전체(20F)를 포함한다. 제 1 도전체(14F) 내지 제 4 도전체(20F)는 도시하지 않은 접속 도체에 의해 전자기적으로 접속되어 있다.
제 1 도전체(14F) 및 제 4 도전체(20F)는 각각 단위 구조(10E)의 제 1 도전체(14E) 및 제 4 도전체(20E)와 동일한 형상을 갖는다.
제 2 도전체(16F)와 제 3 도전체(18F)는 각각 2매의 도전체가 대향하는 2층 구조를 갖는다. 제 2 도전체(16F)는 결합 구멍(16Fa)을 갖는다. 제 3 도전체(18F)는 결합 구멍(18Fa)을 갖는다. 결합 구멍(16Fa)과 결합 구멍(18Fa)의 형상과 크기는 같을 수 있다.
제 2 도전체(16F) 및 제 3 도전체(18F)의 높이는 각각 단위 구조(10E)의 제 2 도전체(16E) 및 제 3 도전체(18E)의 높이보다 높다. 결합 구멍(16Fa) 및 결합 구멍(18Fa)의 크기는 각각 단위 구조(10E)의 결합 구멍(16Ea) 및 결합 구멍(18Ea)보다 작다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 단위 구조(10G)는 제 1 도전체(14G)와, 제 2 도전체(16G)와, 제 3 도전체(18G)와, 제 4 도전체(20G)를 포함한다. 제 1 도전체(14G) 내지 제 4 도전체(20G)는 도시하지 않은 접속 도체에 의해 전자기적으로 접속되어 있다.
제 1 도전체(14G) 및 제 4 도전체(20G)는 각각 단위 구조(10E)의 제 1 도전체(14E)와 제 4 도전체(20E)와 동일한 형상을 갖는다.
제 2 도전체(16G)와 제 3 도전체(18G)는 각각 2매의 도전체가 대향하는 2층 구조를 갖는다. 제 2 도전체(16G)는 결합 구멍(16Ga)을 갖는다. 제 3 도전체(18G)는 결합 구멍(18Ga)을 갖는다. 결합 구멍(16Ga)과 결합 구멍(18Ga)의 형상과 크기는 같을 수 있다.
제 2 도전체(16G) 및 제 3 도전체(18G)의 높이는 각각 단위 구조(10F)의 제 2 도전체(16F) 및 제 3 도전체(18F)의 높이보다 높다. 결합 구멍(16Ga) 및 결합 구멍(18Ga)의 크기는 각각 단위 구조(10F)의 결합 구멍(16Fa) 및 결합 구멍(18Fa)보다 작다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 단위 구조(10H)는 제 1 도전체(14H)와, 제 2 도전체(16H)와, 제 3 도전체(18H)와, 제 4 도전체(20H)를 포함한다. 제 1 도전체(14H) 내지 제 4 도전체(20H)는 도시하지 않은 접속 도체에 의해 전자기적으로 접속되어 있다.
제 1 도전체(14H)와 제 4 도전체(20H)는 각각 단위 구조(10E)의 제 1 도전체(14E)와 제 4 도전체(20E)와 동일한 형상을 갖는다.
제 2 도전체(16H)와 제 3 도전체(18H)는 각각 2매의 도전체가 대향하는 2층 구조를 갖는다. 제 2 도전체(16H)는 결합 구멍(16Ha)을 갖는다. 제 3 도전체(18H)는 결합 구멍(18Ha)을 갖는다. 결합 구멍(16Ha)과 결합 구멍(18Ha)의 형상과 크기는 같을 수 있다.
제 2 도전체(16H) 및 제 3 도전체(18H)의 높이는 각각 단위 구조(10G)의 제 2 도전체(16G) 및 제 3 도전체(18G)의 높이보다 높다. 결합 구멍(16Ha) 및 결합 구멍(18Ha)의 크기는 각각 결합 구멍(16Ga) 및 결합 구멍(18Ga)보다 작다.
제 3 실시형태에서는, 제 2 도전체(16E)로부터 제 2 도전체(16H), 및 제 3 도전체(18E) 내지 제 3 도전체(18H)의 높이를 변경함으로써, 단위 구조(10E) 내지 단위 구조(10H)의 높이 치수를 동일하게 하고 있다.
제 3 실시형태에 있어서는, 단위 구조(10E) 내지 단위 구조(10H)를 2차원적으로 배열할 수 있다. 단위 구조(10E) 내지 단위 구조(10H)는, 예를 들면 도 7 및 도 9에 나타내는 단위 구조(10A) 내지 단위 구조(10D)와 같이 격자상 또는 방사상으로 배치할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제 3 실시형태는 도래한 전자파의 위상을 360° 변화시키도록, 높이 치수가 상이한 복수의 단위 구조를 2차원적으로 배열한다. 이것에 의해, 제 1 실시형태는 도래한 전자파의 위상을 360° 변화시키도록 배열의 세트를 반복함으로써, 전파 굴절판의 면적을 크게 할 수 있다.
이상, 본 개시의 실시형태를 설명했지만, 실시형태의 소자는 공간 필터로서의 기능을 갖고 있다. 이 결과, 공간 필터의 주파수 시프트에 의해 위상을 제어함으로써 용이하게 설계 가능하다. 또한, 투과판의 소자로서 상사형을 취할 필요는 없어져서, 각종 실시형태의 소자를 혼재시켜도 투과판으로서 기능할 수 있다. 이때, 일반적인 필터로서의 성질로서 단수와 소자 간의 결합을 결정하면 규격화 필터로서의 위상도 결정된다. 즉, 공진기 간 결합을 인덕터성으로 할지 용량성으로 할지에 따라 필터의 초기 위상을 변경할 수 있다. 예를 들면, 공간 필터에 있어서, 투과판의 소자의 저위상측을 용량성으로 하고, 고위상측을 인덕터성으로 함으로써 설계를 용이하게 할 수 있다. 예를 들면, 공간 필터에 있어서, 투과판의 소자의 저위상측을 인덕터성으로 하고, 고위상측을 용량성으로 함으로써 설계를 용이하게 할 수 있다. 저위상측과 고위상측의 경계로서는 180°에 한정되지 않고, 120°, 135°, 150°, 210°, 225°, 240°라고 하는 각종의 각도를 채용할 수 있다. 공간 필터의 1개의 슈퍼 셀에 있어서의 위상 범위가 0° 내지 360°×n이 될 경우, 복수의 위상의 경계를 포함할 수 있다. 이 복수의 위상의 경계는 단일 각도에 한정되지 않고, 각각으로 독립할 수 있다.
이상, 본 개시의 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태의 내용에 의해 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 또한, 상술한 구성요소에는 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것, 소위 균등한 범위의 것이 포함된다. 또한, 상술한 구성요소는 적당히 조합시키는 것이 가능하다. 또한, 상술한 실시형태의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성요소의 각종의 생략, 치환 또는 변경을 행할 수 있다.
1: 전파 굴절판
10: 단위 구조
12: 기판
14: 제 1 도전체
16: 제 2 도전체
16a, 18a: 결합 구멍
18: 제 3 도전체
20: 제 4 도전체
22: 접속 도체

Claims (8)

  1. 제 1 면 방향으로 펼쳐지는 제 1 도전체와,
    상기 제 1 도전체와 제 1 방향으로 떨어져 있고 상기 제 1 면 방향으로 펼쳐지는 제 2 도전체와,
    상기 제 2 도전체와 상기 제 1 방향으로 떨어져 있고 상기 제 1 면 방향으로 펼쳐지는 제 3 도전체와,
    상기 제 3 도전체와 상기 제 1 방향으로 떨어져 있고 상기 제 1 면 방향으로 펼쳐지는 제 4 도전체와,
    상기 제 1 도전체와, 상기 제 2 도전체와, 상기 제 3 도전체와, 상기 제 4 도전체의 주위를 따라 복수 설치된 상기 제 1 방향과 평행한 접속 도체를 포함하고,
    복수의 상기 접속 도체는 상기 제 1 도전체와, 상기 제 2 도전체와, 상기 제 3 도전체와, 상기 제 4 도전체를 전자기적으로 접속하도록 구성되어 있는 복합 공진기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 도전체와 상기 제 2 도전체는 자기적 또는 용량적으로 접속되고,
    상기 제 2 도전체와 상기 제 3 도전체는 자기적 또는 용량적으로 접속되고,
    상기 제 3 도전체와 상기 제 4 도전체는 자기적 또는 용량적으로 접속되어 있는 복합 공진기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    서로 인접하는 상기 접속 도체 간의 간격은 수신 전파의 파장 이하인 복합 공진기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    서로 인접하는 상기 접속 도체 간의 간격은 상기 수신 전파의 반파장 이하인 복합 공진기.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 도전체와 상기 제 3 도전체는 상기 제 1 도전체와 상기 제 4 도전체를 자기적 또는 용량적으로 접속하는 결합 구멍을 갖는 복합 공진기.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 도전체와 상기 제 4 도전체는 프레임상으로 구성되어 있는 복합 공진기.
  7. 제 1 면 방향으로 펼쳐지는 제 1 도전체와,
    상기 제 1 도전체와 제 1 방향으로 떨어져 있고 상기 제 1 면 방향으로 펼쳐지는 제 2 도전체와,
    상기 제 1 도전체와 상기 제 2 도전체의 주위를 따라 복수 설치된 상기 제 1 방향과 평행한 접속 도체를 포함하고,
    복수의 상기 접속 도체는 상기 제 1 도전체와 상기 제 2 도전체를 전자기적으로 접속하도록 구성되어 있는 복합 공진기.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 복합 공진기를 복수 포함하고,
    복수의 상기 복합 공진기는 상기 제 1 면 방향으로 배열되어 있는 전파 굴절판.
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