TWI808333B - 電磁波反射結構及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種電磁波反射結構的製造方法包含以下步驟：預設一電磁波的一操作頻率、一反射波指向角度、一入射波指向角度，及一入射距離；根據該操作頻率、該反射波指向角度、該入射波指向角度及該入射距離獲得一電磁波反射結構的一電磁波反射結構相位分佈；及根據該電磁波反射結構相位分佈對應一反射單元在該操作頻率的一反射單元相位曲線，以在一基板上設置多個所述反射單元。

Description

電磁波反射結構及其製造方法
本發明係關於一種電磁波反射結構及其製造方法，尤指利用計算該電磁波反射結構的一相位分佈及設置多個反射單元而製造出的電磁波反射結構及其製造方法。
在行動通訊系統中，由於電磁波的短波長和高損耗，以及建築物、樹木、家具、招牌等的遮蔽，常造成通訊的死角、暗區，或者訊號微弱的區域。而現有的解決方法是採用增設基地台或強波器，因此，在佈建基地台時，緊密佈建成千上萬個小型基地台或強波器將成為一個花費巨額成本、大量人力的大工程，且也消耗相當大的電力，後續的維護工程更是費時又費工，甚至讓住在基地台附近的住戶有心理壓力。
因此，本發明的第一目的，即在提供一種減少佈建、維護的花費的電磁波反射結構。
於是，本發明電磁波反射結構用於將來自一電磁波來源的一電磁波以一入射波指向角度入射後反射一反射波指向角度，其中該電磁波具有一操作頻率，該電磁波反射結構包含一基板，及多個反射單元。
該基板包括一表面，且該表面界定一基準點。該等反射單元設置於該表面，該等反射單元中該第i個反射單元的一反射相移係關聯於該第i個反射單元相對於該基準點之一座標位置、一操作頻率波數、該反射波指向角度，及該電磁波來源對該第i個反射單元的一入射距離，該等反射單元中該第i個反射單元的尺寸是關聯於該第i個反射單元在該基板的該反射相移及任一反射單元在該操作頻率下的一反射相位。
進一步，該第i個反射單元在該基板的該反射相移、該電磁波來源對該第i個反射單元的該入射距離由以下公式獲得。
Φ R (x i ,y i )=k[d i -(x i cosΦ B +y i sinΦ B )sinθ B ]±2Nπ-----(1)
d i =[(x F -x i )2+(y F -y i )2+z F 2]0.5-----(2)
其中，(x i ,y i )為該第i個反射單元相對於該基準點之該座標位置、Φ R (x i ,y i )為該第i個反射單元的該反射相移、k為一操作頻率波數、(θ B 、Φ B )為該反射波指向角度、d i 為該電磁波來源對該第i個反射單元的該入射距離、(x F ,y F ,z F )為該電磁波來源相對於該基準點所在的一空間座標、2Nπ為一相位週期倍數。
進一步，每一反射單元包括二第一金屬片及二第二金屬片，每一第一金屬片呈一馬蹄形，該等第一金屬片沿一第一方向相對排列而於該等第一金屬片之間定義一矩形區域，且該等第一金屬片之間有一第一間距，每一第二金屬片呈一矩形，該等第二金屬片在該等第一金屬片排列定義的該矩形區域內沿一第二方向相鄰排列，且該等第二金屬片保持一第二間距，該尺寸是任一第二金屬片的長度，該第一方向與該第二方向不同。
進一步，每一第一金屬片包括一延伸段及二轉折段，該等轉折段分別連接該延伸段的兩側且以與該延伸段垂直的方向延伸，任一第一金屬片的 延伸段的長度等於每一第二金屬片的長度加上六倍的任一轉折段的寬度，每一轉折段的長度等於任一延伸段的長度減去該第一間距後的二分之一，每一第二金屬片的寬度等於每一第二金屬片的長度減去該第二間距後的二分之一。
進一步，每一反射單元選自於同心間隔排列的二圓環金屬片、間隔排列的三矩形金屬片、一矩形金屬片、一馬蹄型金屬片及二L型金屬片間隔環繞一正方形金屬片、一正方形環金屬片環繞一正方形金屬片其中之一。
進一步，該等反射單元包括一第一反射單元、一第二反射單元、一第三反射單元、一第四反射單元、一第五反射單元，及一第六反射單元中任二種以上之組合，該第一反射單元包括二第一金屬片及二第二金屬片，每一第一金屬片呈一馬蹄形，該等第一金屬片沿一第一方向相對排列而於該等第一金屬片之間定義一矩形區域，且該等第一金屬片之間有一第一間距，每一第二金屬片呈一矩形，該等第二金屬片在該等第一金屬片排列定義的該矩形區域內沿一第二方向相鄰排列，且該等第二金屬片保持一第二間距，該第一方向與該第二方向不同，該第二反射單元包括同心間隔排列的二圓環金屬片，該第三反射單元包括間隔排列的三矩形金屬片，該第四反射單元包括一矩形金屬片，該第五反射單元包括一馬蹄型金屬片及二L型金屬片間隔環繞一正方形金屬片，該第六反射單元包括一正方形環金屬片環繞一正方形金屬片。
本發明的第二目的，即在提供一種減少佈建、維護的花費的電磁波反射結構。
於是，本發明電磁波反射結構用於將來自多個電磁波來源的多個電磁波各自以一入射波指向角度入射後反射一反射波指向角度，其中每一電磁波具有一操作頻率，該電磁波反射結構包含一基板，及多個反射單元。
該基板包括一表面，且該表面界定一基準點，該等反射單元設置於該表面，其中，任一反射單元在該操作頻率的一反射單元相位曲線為多個反射相位分別對應多個尺寸的對應關係，其中，該等反射單元中該第i個反射單元的一合成反射相移係關聯於該第i個反射單元對應該等電磁波的多個反射相移進行相量疊加，該第i個反射單元的每一反射相移係關聯於該第i個反射單元相對於該基準點之一座標位置、一操作頻率波數、該反射波指向角度，及每一電磁波來源對該第i個反射單元的一入射距離，該等反射單元中該第i個反射單元的尺寸是關聯於該第i個反射單元在該基板的該合成反射相移對應至該反射單元相位曲線中與該合成反射相移相同的該反射相位。
進一步，該第i個反射單元在該基板的每一反射相移、每一電磁波來源對該第i個反射單元的每一入射距離由以下公式獲得。
Φ R (x i ,y i )=k[d i -(x i cosΦ B +y i sinΦ B )sinθ B ]±2Nπ-----(1)
d i =[(x F -x i )2+(y F -y i )2+z F 2]0.5-----(2)
其中，(x i ,y i )為該第i個反射單元相對於該基準點之該座標位置、Φ R (x i ,y i )為該第i個反射單元的每一反射相移、k為一操作頻率波數、(θ B 、Φ B )為每一反射波指向角度、d i 為每一電磁波來源對該第i個反射單元的每一入射距離、(x F ,y F ,z F )為每一電磁波來源相對於該基準點所在的一空間座標、2Nπ為一相位週期倍數。
進一步，每一反射單元包括二第一金屬片及二第二金屬片，每一第一金屬片呈一馬蹄形，該等第一金屬片沿一第一方向相對排列而於該等第一金屬片之間定義一矩形區域，且該等第一金屬片之間有一第一間距，每一第二金屬片呈一矩形，該等第二金屬片在該等第一金屬片排列定義的該矩形區域內 沿一第二方向相鄰排列，且該等第二金屬片保持一第二間距，該尺寸是任一第二金屬片的長度，該第一方向與該第二方向不同。
進一步，每一第一金屬片包括一延伸段及二轉折段，該等轉折段分別連接該延伸段的兩側且以與該延伸段垂直的方向延伸，任一第一金屬片的延伸段的長度等於每一第二金屬片的長度加上六倍的任一轉折段的寬度，每一轉折段的長度等於任一延伸段的長度減去該第一間距後的二分之一，每一第二金屬片的寬度等於每一第二金屬片的長度減去該第二間距後的二分之一。
進一步，每一反射單元選自於同心間隔排列的二圓環金屬片、間隔排列的三矩形金屬片、一矩形金屬片、一馬蹄型金屬片及二L型金屬片間隔環繞一正方形金屬片、一正方形環金屬片環繞一正方形金屬片其中之一。
進一步，該等反射單元包括一第一反射單元、一第二反射單元、一第三反射單元、一第四反射單元、一第五反射單元，及一第六反射單元中任二種以上之組合，該第一反射單元包括二第一金屬片及二第二金屬片，每一第一金屬片呈一馬蹄形，該等第一金屬片沿一第一方向相對排列而於該等第一金屬片之間定義一矩形區域，且該等第一金屬片之間有一第一間距，每一第二金屬片呈一矩形，該等第二金屬片在該等第一金屬片排列定義的該矩形區域內沿一第二方向相鄰排列，且該等第二金屬片保持一第二間距，該第一方向與該第二方向不同，該第二反射單元包括同心間隔排列的二圓環金屬片，該第三反射單元包括間隔排列的三矩形金屬片，該第四反射單元包括一矩形金屬片，該第五反射單元包括一馬蹄型金屬片及二L型金屬片間隔環繞一正方形金屬片，該第六反射單元包括一正方形環金屬片環繞一正方形金屬片。
本發明之第三目的，即在提供一種寬頻寬、多種尺寸可應用的反射單元。
於是，本發明反射單元包含二第一金屬片及二第二金屬片。
每一第一金屬片呈一馬蹄形，該等第一金屬片沿一第一方向相對排列而於該等第一金屬片之間定義一矩形區域，且該等第一金屬片之間有一第一間距，每一第二金屬片呈一矩形，該等第二金屬片在該等第一金屬片排列定義的該矩形區域內沿一第二方向相鄰排列，且該等第二金屬片保持一第二間距，該尺寸是任一第二金屬片的長度，該第一方向與該第二方向不同。
進一步，每一第一金屬片包括一延伸段及二轉折段，該等轉折段分別連接該延伸段的兩側且以與該延伸段垂直的方向延伸，任一第一金屬片的延伸段的長度等於每一第二金屬片的長度加上六倍的任一轉折段的寬度，每一轉折段的長度等於任一延伸段的長度減去該第一間距後的二分之一，每一第二金屬片的寬度等於每一第二金屬片的長度減去該第二間距後的二分之一。
本發明的第四目的，即在提供一種減少佈建、維護的花費的電磁波反射結構。
於是，本發明電磁波反射結構用於將來自一電磁波來源的一電磁波以一入射波指向角度入射後反射出多個反射波指向角度，其中該電磁波具有一操作頻率，該電磁波反射結構包含一基板，及多個反射單元。
該基板包括一表面，且該表面界定一基準點，該等反射單元設置於該表面，其中，任一反射單元在該操作頻率的一反射單元相位曲線為多個反射相位分別對應多個尺寸的對應關係，其中，該等反射單元中該第i個反射單元的一合成反射相移係關聯於該第i個反射單元對應該電磁波的多個反射相移進 行相量疊加，該第i個反射單元的每一反射相移係關聯於該第i個反射單元相對於該基準點之一座標位置、一操作頻率波數、每一反射波指向角度，及該電磁波來源對該第i個反射單元的一入射距離，該等反射單元中該第i個反射單元的尺寸是關聯於該第i個反射單元在該基板的該合成反射相移對應至該反射單元相位曲線中與該合成反射相移相同的該反射相位。
本發明之第五目的，即在提供一種減少佈建、維護的花費的電磁波反射結構的製造方法。
於是，本發明電磁波反射結構的製造方法包含下列步驟。
預設多個電磁波各自對應的一操作頻率、一反射波指向角度、一入射波指向角度，及一入射距離，根據每一電磁波的該操作頻率、該反射波指向角度、該入射波指向角度及該入射距離獲得各自的一電磁波反射結構的一電磁波反射結構相位分佈，將該等電磁波反射結構的電磁波反射結構相位分佈分別轉換成多個電磁波反射結構相量分佈，並將該等電磁波反射結構相量分佈進行相量疊加再經過一轉換而獲得一合成電磁波反射結構相位分佈，根據一反射單元在該操作頻率的一反射單元相位曲線為多個反射相位分別對應多個尺寸的對應關係，及該合成電磁波反射結構相位分佈對應該反射單元相位曲線，以在一基板上設置多個具有各自尺寸的所述反射單元。
進一步，該電磁波反射結構相位分佈是將該操作頻率、該反射波指向角度、該入射波指向角度及該入射距離代入以下公式。
Φ R (x i ,y i )=k[d i -(x i cosΦ B +y i sinΦ B )sinθ B ]±2Nπ-----(1)
d i =[(x F -x i )2+(y F -y i )2+z F 2]0.5-----(2)
其中，(x i ,y i )為該第i個反射單元相對於一基準點之一座標位置、Φ R (x i ,y i )為該第i個反射單元的一反射相移、k為一操作頻率波數、(θ B 、Φ B )為該反射波指向角度、d i 為入射的該電磁波中心對該第i個反射單元的該入射距離、(x F ,y F ,z F )為該電磁波的一電磁波來源相對於該基準點所在的一空間座標、2Nπ為一相位週期倍數。
根據上述公式獲得該電磁波反射結構相位分佈。
進一步，將該合成電磁波反射結構相位分佈的複數個合成反射相移根據一相位週期區間進行一主值化處理，該主值化處理為將每個反射相移減去該相位週期倍數，保留在該相位週期區間內的一主值，再將該主值化處理後之該合成電磁波反射結構相位分佈平移對應至任一反射單元在該操作頻率下的一反射相位的範圍所對應的一尺寸的範圍，以將具有各自尺寸的該等反射單元排列於該基板上。
本發明之第六目的，即在提供一種減少佈建、維護的花費的電磁波反射結構的製造方法。
於是，本發明電磁波反射結構的製造方法包含下列步驟。
預設一電磁波對應的一操作頻率、多個反射波指向角度、一入射波指向角度，及一入射距離，根據該電磁波的該操作頻率、該等反射波指向角度、該入射波指向角度及該入射距離獲得多個電磁波反射結構的各自的一電磁波反射結構相位分佈，將該等電磁波反射結構的電磁波反射結構相位分佈分別轉換成多個電磁波反射結構相量分佈，並將該等電磁波反射結構相量分佈進行相量疊加，再經過一轉換而獲得一合成電磁波反射結構相位分佈，根據一反射單元在該操作頻率的一反射單元相位曲線為多個反射相位分別對應多個尺寸 的對應關係，及該合成電磁波反射結構相位分佈對應該反射單元相位曲線，以在一基板上設置多個具有各自尺寸的所述反射單元。
根據上述技術特徵可達成以下功效：
1.藉由該電磁波反射結構的製造、佈建過程花費少，該電磁波反射結構不消耗電源，則不須特別的維護且節能。
2.藉由該電磁波反射結構不消耗電源，並能夠將該電磁波反射至通訊的死角而讓該電磁波訊號良好，未使用時不會有該電磁波的輻射，且為一薄板態樣，所占的空間小並能與環境建物裝潢有相容性。
3.藉由該反射單元的結構使該反射單元相位曲線呈現平滑、斜率不為零，則該反射單元在該操作頻率對應的尺寸區間範圍內的尺寸皆可使用，又該反射單元的結構在不同頻段的該等反射單元相位曲線呈現等距態樣，則該反射單元可應用在寬頻寬。
4.藉由取得該合成電磁波反射結構相位分佈，可製造單波束入射多波束反射出或是多波束入射多波束反射出之該電磁波反射結構，讓應用更廣泛。
5.藉由不同結構的該等反射單元混和設置在該基板，能更有效降低旁波瓣的能量強度，讓在設定的該反射波指向角度的反射達到更好的指向性。
S01:預設參數步驟
S02:取得反射單元相位曲線步驟
S03:取得電磁波反射結構的相位分佈步驟
S04:相位主值平移化步驟
S05:設置排列步驟
S06:取得合成電磁波反射結構相位分佈步驟
1:基板
2:反射單元
21:第一金屬片
211:延伸段
212:轉折段
22:第二金屬片
23:第一間距
24:第二間距
3:饋入天線
L:尺寸
W:轉折段的寬度
P:第一間距的寬度
S:第二間距的寬度
A:延伸段的長度
B:轉折段的長度
D:第二金屬片的寬度
X:第一方向
Y:第二方向
(x i ,y i ):第i個反射單元相對於基準點之座標位置
(θ B 、Φ B ):反射波指向角度
d i :入射的電磁波中心對第i個反射單元的入射距離
(x F ,y F ,z F ):電磁波來源相對於基準點所在的空間座標
(θ F 、Φ F ):入射波指向角度
2a:第二反射單元
2b:第三反射單元
2c:第四反射單元
2d:第五反射單元
2e:第六反射單元
[第一圖]是一流程圖，說明本發明電磁波反射結構的製造方法的一第一實施例之流程。
[第二圖]是一示意圖，說明該第一實施例的一反射單元的結構。
[第三圖]是一立體圖，說明使用一模擬軟體建立的該第一實施例的該反射單元的結構。
[第四圖]是一模擬圖，說明該反射單元在27GHz、28GHz、29GHz頻段時的多個反射單元相位曲線。
[第五圖]是一模擬圖，說明該反射單元分別在多個入射波指向角度分別為0度、10度、20度、30度、40度、50度時的多個反射單元相位曲線。
[第六圖]是一示意圖，說明一饋入天線發射一電磁波到一電磁波反射結構的示意。
[第七圖]是一模擬圖，說明該電磁波反射結構的一電磁波反射結構相位分佈。
[第八圖]是一模擬圖，說明該電磁波反射結構相位分佈經過一主值化。
[第九圖]是一示意圖，說明製造出的該電磁波反射結構，以該入射波指向角度為0度、該反射波指向角度為-30度時的態樣。
[第十圖]是一模擬圖，說明該電磁波反射結構的一三維場型圖。
[第十一圖]是一模擬圖，說明該電磁波反射結構的一二維場型圖。
[第十二圖]是一量測及模擬圖，說明該電磁波反射結構的一增益與該反射波指向角度的變化。
[第十三圖]是一示意圖，說明製造出的該電磁波反射結構，以該入射波指向角度為30度、該反射波指向角度為-15度時的態樣。
[第十四圖]是一量測及模擬圖，說明該電磁波反射結構的該增益與該反射波指向角度的變化。
[第十五圖]是一示意圖，說明製造出的該電磁波反射結構，以該入射波指向角度為30度、該反射波指向角度為-45度時的態樣。
[第十六圖]是一量測及模擬圖，說明該電磁波反射結構的該增益與該反射波指向角度的變化。
[第十七圖]是一模擬圖，說明製造出的該電磁波反射結構，以該入射波指向角度為0度、該反射波指向角度為-45度時的態樣。
[第十八圖]是一模擬圖，說明該電磁波反射結構的該增益與該反射波指向角度的變化。
[第十九圖]是一模擬圖，說明製造出的該電磁波反射結構，以該入射波指向角度為0度、該反射波指向角度為-60度時的態樣。
[第二十圖]是一模擬圖，說明該電磁波反射結構的該增益與該反射波指向角度的變化。
[第二十一圖]是一流程圖，說明本發明電磁波反射結構的製造方法的一第二實施例之流程。
[第二十二圖]是一模擬圖，說明該電磁波反射結構相位分佈經過該主值化。
[第二十三圖]是一示意圖，說明製造出的該電磁波反射結構，以該入射波指向角度為0度、該等反射波指向角度分別為30度及-30度時的態樣。
[第二十四圖]是一量測及模擬圖，說明該電磁波反射結構的該增益與該反射波指向角度的變化。
[第二十五圖]是一立體圖，說明使用該模擬軟體建立一第二反射單元的結構。
[第二十六圖]是一模擬圖，說明該第二反射單元的結構在27GHz、28GHz、29GHz頻段時的多個相位曲線。
[第二十七圖]是一示意圖，說明製造出的一第一電磁波反射結構，以該入射波指向角度為0度、該反射波指向角度為30度時的態樣。
[第二十八圖]是一示意圖，說明製造出的一第二電磁波反射結構，以該入射波指向角度為0度、該反射波指向角度為30度時的態樣。
[第二十九圖]是一量測圖，說明該第一實施例、該第一電磁波反射結構及該第二電磁波反射結構，以該入射波指向角度為0度、該反射波指向角度為30度時的該增益與該反射波指向角度的變化。
[第三十圖]是一模擬圖，說明該第二反射單元在13.325GHz頻段時的一相位曲線。
[第三十一圖]是一立體圖，說明使用該模擬軟體建立一第三反射單元的結構。
[第三十二圖]是一模擬圖，說明該第三反射單元在24GHz頻段時的一相位曲線。
[第三十三圖]是一立體圖，說明使用該模擬軟體建立一第四反射單元的結構。
[第三十四圖]是一模擬圖，說明該第四反射單元在10GHz頻段時的一相位曲線。
[第三十五圖]是一立體圖，說明使用該模擬軟體建立一第五反射單元的結構。
[第三十六圖]是一模擬圖，說明該第五反射單元在28GHz頻段時的一相位曲線。
[第三十七圖]是一立體圖，說明使用該模擬軟體建立一第六反射單元的結構。
[第三十八圖]是一模擬圖，說明該第六反射單元在28GHz頻段時的一相位曲線。
[第三十九圖]是一模擬圖，說明一第一反射單元在3.4GHz、3.5GHz、3.6GHz頻段時的多個反射單元相位曲線。
[第四十圖]是一示意圖，說明在3.5GHz頻段時製造出的該電磁波反射結構，以該入射波指向角度為0度、該反射波指向角度為-30度時的態樣。
[第四十一圖]是一模擬圖，說明在3.5GHz頻段時，該電磁波反射結構的該增益與該反射波指向角度的變化。
[第四十二圖]是一模擬圖，說明該第一反射單元在13GHz、14GHz、15GHz頻段時的多個反射單元相位曲線。
綜合上述技術特徵，本發明電磁波反射結構及其製造方法的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱第一圖至第三圖，本發明電磁波反射結構的製造方法的一第一實施例包含一預設參數步驟S01、一取得反射單元相位曲線步驟S02、一取得電磁波反射結構相位分佈步驟S03、一相位主值平移化步驟S04，及一設置排列步驟S05。由該電磁波反射結構的製造方法所製得的一電磁波反射結構包含一基板1及多個反射單元2。
參閱第二圖、第三圖及第九圖，該等反射單元2設置在該基板1。該基板1概呈一矩形，在本例中，該基板1為高頻微波板材的玻璃增強碳氫化合物和陶瓷層壓板，且厚度為1.524mm，該電磁波反射結構還包含一金屬層，該金屬層設置在該基板1的底部。每一反射單元2包括二第一金屬片21及二第二金屬片22。每一第一金屬片21呈一馬蹄形，且包括一延伸段211及二轉折段212，該等轉折段212分別連接該延伸段211的兩側且以與該延伸段211垂直的方向延伸，每一第一金屬片21的延伸段211及轉折段212的寬度W相同，該等第一金屬片21沿一第一方向X相對排列而於該等第一金屬片21之間定義一矩形區域，且該等第一金屬片21之間有一第一間距23。每一第二金屬片21呈一矩形，該等第二金屬片22在該等第一金屬片21排列定義的該矩形區域內沿一第二方向Y相鄰 排列，且該等第二金屬片保持一第二間距24，該第一方向X與該第二方向Y不同。其中，每一反射單元2的尺寸L為任一第二金屬片22的長度，在該第一間距23的寬度P、該第二間距24的寬度S、任一轉折段212的寬度W，及任一第二金屬片22與相鄰的該等第一金屬片21的距離為兩倍的任一轉折段212的寬度W皆保持固定時，任一延伸段211的長度A等於每一第二金屬片22的長度加上六倍的任一轉折段212的寬度W，每一轉折段212的長度B等於任一延伸段211的長度A減去該第一間距23的寬度P後的二分之一，每一第二金屬片22的寬度D等於每一第二金屬片22的長度為該尺寸L減去該第二間距24的寬度S後的二分之一。
參閱第三圖至第五圖，使用一電磁模擬軟體建立一模型，該模型為將其中一反射單元2設置在配合其大小的該基板1上，從每一反射單元2在27GHz、28GHz、29GHz頻段時各自的一反射單元相位曲線看出，在每一反射單元2的尺寸從0.5mm至3.8mm區間範圍，該等反射單元相位曲線顯示的多條曲線呈等距離態樣，且該等曲線平滑、斜率不為零，因此，每一反射單元適用的頻寬至少3GHz的寬頻寬，且在一電磁波的一入射波指向角度從0度至50度時，該等曲線的斜率都不為零，因此，每一反射單元2從0.5mm至3.8mm區間範圍的任一尺寸都可對應至一反射相位。
再參閱第一圖，在該預設參數步驟S01中，預設該電磁波的一操作頻率、一反射波指向角度、一入射波指向角度，及一入射距離，在本例中，該反射波指向角度為該電磁波反射結構的一法向量與反射的電磁波的一夾角，該入射波指向角度為該電磁波反射結構的一法向量與入射的電磁波的一夾角。該入射波指向角度為0度時，該反射波指向角度能介於-60度至60度之間。本例 以該反射波指向角度為-30度，且該操作頻率為5G行動通訊電磁波，為28GHz頻段做說明，但不以此為限。
參閱第一圖、第三圖及第四圖，在該取得反射單元相位曲線步驟S02中，使用該電磁模擬軟體建立該反射單元2設置在配合其大小的該基板1的該模型，並根據該入射波指向角度及該操作頻率模擬該模型的一相位分佈，取得任一反射單元2的該反射單元相位曲線，其中，該反射單元相位曲線的一反射相位隨著該尺寸L而變化。該反射單元相位曲線為多個反射相位分別對應多個尺寸的對應關係。
參閱第一圖、第六圖及第七圖，在該取得電磁波反射結構相位分佈步驟S03中，根據該操作頻率、該反射波指向角度、該入射波指向角度及該入射距離獲得該電磁波反射結構的一電磁波反射結構相位分佈。將該操作頻率、該反射波指向角度、該入射波指向角度及該入射距離代入以下公式。
Φ R (x i ,y i )=k[d i -(x i cosΦ B +y i sinΦ B )sinθ B ]±2Nπ-----(1)
d i =[(x F -x i )2+(y F -y i )2+z F 2]0.5-----(2)
配合第六圖就可得知，(x i ,y i )為座標中該第i個反射單元2相對於一基準點之一座標位置、Φ R (x i ,y i )為座標中該第i個反射單元2的一反射相移、k為一操作頻率波數、(θ B 、Φ B )為該反射波指向角度且為一球座標角度、d i 為入射的該電磁波中心對該第i個反射單元的該入射距離、(x F ,y F ,z F )為該電磁波的一電磁波來源相對於該基準點所在的一空間座標、(θ F 、Φ F )為該入射波指向角度且亦為該球座標角度、2Nπ為一相位週期倍數。在本例的設計過程中，該入射波指向角度Φ B 都先設為0，且該電磁波反射結構是設置於空氣中，該操作頻 率波數設為真空中的該操作頻率波數，其中，第六圖以一饋入天線3表示該電磁波來源。
根據上述公式獲得該電磁波反射結構相位分佈。
參閱第四圖、第七圖及第八圖，在該相位主值平移化步驟S04(第一圖)中，將該電磁波反射結構相位分佈對應任一反射單元2在28GHz頻段時的該反射單元相位曲線，詳細的做法為，將該電磁波反射結構相位分佈的複數個反射相移根據一相位週期區間進行一主值化處理，該主值化為將每個反射相移在該相位週期區間內取其一主值，即將每個反射相移減去該相位週期倍數，保留在該相位週期區間內的該主值，在本例中該相位週期區間為-180度至180度。接著，再將該主值化處理後之該電磁波反射結構相位分佈平移對應至任一反射單元2在該操作頻率下的該反射相位的範圍所對應的該尺寸的範圍，例如將該主值化處理後之該電磁波反射結構相位分佈的該等反射相移為-180度至180度之間，平移至任一反射單元2的該反射相位的範圍為-460度至-100度，再對應至該尺寸L的範圍。其中，第八圖中每一區塊的一種顏色對應任一反射單元的一種所述尺寸L。
參閱第四圖、第八圖及第九圖，在該設置排列步驟S05(第一圖)中，根據該電磁波反射結構相位分佈對應任一反射單元在該操作頻率的該反射單元相位曲線以在該基板1上設置該等反射單元2，亦即根據該主值化處理後之該電磁波反射結構相位分佈平移對應至任一反射單元2在該操作頻率下的該反射相位的範圍所對應的該尺寸的範圍，將具有各自尺寸L的該等反射單元2排列於該基板1上。
參閱第十圖及第十一圖，分別為根據上述步驟設計的電磁波反射結構以該電磁模擬軟體模擬的一三維場型圖及一二維切面場型圖。從圖式中可看出在該反射波指向角度-30度時，有良好的增益，亦即該電磁波反射結構在該反射波指向角度-30度時可以達到良好的反射效果。
參閱第十二圖，為根據上述步驟設計的電磁波反射結構實作與模擬的增益與反射波指向角度的變化，從圖式可看出實測結果與模擬在頻段28GHz時，該反射波指向角度在-30度時都有良好的增益，且模擬的結果很接近實作的實測結果。
參閱第十三圖及第十四圖，根據上述步驟設計出在頻段28GHz，該入射波指向角度為30度、該反射波指向角度為-15度時的電磁波反射結構態樣，及其實作與模擬的增益與反射波指向角度的變化。從圖式可看出在該反射波指向角度在-15度時都有良好的增益，且模擬的結果也很接近實作的實測結果。
參閱第十五圖及第十六圖，根據上述步驟設計出在頻段28GHz，該入射波指向角度為30度、該反射波指向角度為-45度時的電磁波反射結構態樣，及其實作與模擬的增益與反射波指向角度的變化。從圖式可看出在該反射波指向角度在-45度時都有良好的增益，且模擬的結果也很接近實作的實測結果。
參閱第十七圖及第十八圖，根據上述步驟設計出在頻段28GHz，該入射波指向角度為0度、該反射波指向角度為-45度時的電磁波反射結構態樣，及其模擬的增益與反射波指向角度的變化。從圖式可看出在該反射波指向角度在-45度時有良好的增益。
參閱第十九圖及第二十圖，根據上述步驟設計出在頻段28GHz，該入射波指向角度為0度、該反射波指向角度為-60度時的電磁波反射結構態樣，及其模擬的增益與反射波指向角度的變化。從圖式可看出在該反射波指向角度在-60度時有良好的增益。
參閱第二十一圖及二十二圖，本發明電磁波反射結構的製造方法的一第二實施例，為因應更複雜的環境需求，如環境中只有一個訊號源入射在相近處卻有兩個通訊死角，這時單波束入射多波束反射之電磁波反射結構，就能達到以單一結構消除兩處通訊盲區並提升訊號覆蓋率的能力，該第二實施例與該第一實施例類似，不同處在於該電磁波反射結構的製造方法還包含一取得合成電磁波反射結構相位分佈步驟S06，該取得合成電磁波反射結構相位分佈步驟S06在該取得電磁波反射結構相位分佈步驟S03及該相位主值平移化步驟S04之間。
在該預設參數步驟S01中，預設該電磁波對應的該操作頻率、多個反射波指向角度、該入射波指向角度，及該入射距離。在本例中，預設該電磁波為28GHz頻段，兩個反射波指向角度，其中一所述反射波指向角度為30度，另一所述反射波指向角度為-30度，該入射波指向角度為0度，且該入射距離為無限大。
在該取得電磁波反射結構相位分佈步驟S03中，根據該電磁波的該操作頻率、每一反射波指向角度、該入射波指向角度及該入射距離獲得每一電磁波反射結構的該電磁波反射結構相位分佈。將每一反射波指向角度、該入射波指向角度、該入射距離，及該電磁波來源相對於該基準點所在的該空間座標代入公式(1)、(2)。
在該取得合成電磁波反射結構相位分佈步驟S06中，將該等電磁波反射結構的電磁波反射結構相位分佈分別轉換成多個電磁波反射結構相量分佈，並將該等電磁波反射結構相量分佈進行一相量疊加，且再經過一轉換而獲得一合成電磁波反射結構相位分佈，其中，該轉換為將合成的一相量形式經由數學轉換成一相位形式。因此，該合成電磁波反射結構相位分佈就有讓反射的多波束成形的效果。
在該相位主值平移化步驟S04中，根據該合成電磁波反射結構相位分佈對應至任一反射單元2在該操作頻率的該反射單元相位曲線，即將該合成電磁波反射結構相位分佈的複數個合成反射相移根據該相位週期區間進行該主值化後，如第二十二圖所示，再將該主值化處理後之該合成電磁波反射結構相位分佈平移對應至任一反射單元2在該操作頻率下的該反射相位的範圍所對應的該尺寸的範圍。
在該設置排列步驟S05中，根據該合成電磁波反射結構相位分佈的該等合成反射相移，分別對應任一反射單元2在該操作頻率的該反射單元相位曲線，以在該基板1上設置具有各自尺寸的該等反射單元2，如第二十三圖所示。
需補充說明的是，若是從該第一實施例取得兩個反射波指向角度分別為30度及-30度且已經過該主值化的該等電磁波反射結構相位分佈，再經過該取得合成電磁波反射結構相位分佈步驟S06，將該等電磁波反射結構的電磁波反射結構相位分佈分別轉換成該等電磁波反射結構相量分佈，接著進行該相量疊加，再經過該轉換而也可獲得該合成電磁波反射結構相位分佈，亦即將原 來的該取得合成電磁波反射結構相位分佈步驟S06及該相位主值平移化步驟S04的順序對調。
更要補充說明的是，直接將多個不同的該等反射波指向角度所對應的該等電磁波反射結構直接結合，也可達到一個電磁波入射，確有在結合的該等電磁波反射結構在分別對應的該等反射波指向角度都有反射的效果。
參閱第二十四圖，為根據上述步驟設計的電磁波反射結構實作與模擬的增益與反射波指向角度的變化，從圖式可看出實測結果與模擬在頻段28GHz時，該等反射波指向角度在30度及-30度時都有良好的增益，且模擬的結果很接近實作的實測結果。
此外，若是有兩個訊號源入射在相近處卻有兩個通訊死角，這時多波束入射多波束反射之電磁波反射結構，就能達到以單一結構消除不同訊號源的兩處通訊盲區並提升訊號覆蓋率的能力，在此狀況下，在該取得電磁波反射結構相位分佈步驟S03中，根據每一電磁波的該操作頻率、該入射波指向角度、該入射距離對應不同的該等反射波指向角度，獲得該等電磁波反射結構各自的該電磁波反射結構相位分佈。將每一入射波指向角度、每一入射距離、每一電磁波來源相對於該基準點所在的該空間座標對應不同的該等反射波指向角度各自代入公式(1)、(2)。接著，在該取得合成電磁波反射結構相位分佈步驟S06中，與該第二實施例過程相同，而獲得該合成電磁波反射結構相位分佈。因此，該合成電磁波反射結構相位分佈就有多波束入射多波束反射的效果。
再要補充說明的是，參閱第二十五圖及第二十六圖，本案的該電磁波反射結構也可應用其他習用的一反射單元，以下為方便說明，原反射單元2表示為一第一反射單元，第二十五圖所示的習用的反射單元表示為一第二反 射單元2a，該第二反射單元2a包括同心間隔排列的二圓環金屬片，在對應該操作頻率27GHz、28GHz、29GHz且該入射波指向角度為0度時，從該第二反射單元2a的相位曲線看出，該第二反射單元2a對應一反射相位可變化的一尺寸為最內圈的圓環金屬片的一外半徑，該第二反射單元2a適用的該尺寸為0.6mm至1.4mm區間範圍。
參閱第二十七圖及第二十八圖，設為一第一電磁波反射結構及一第二電磁波反射結構。該第一電磁波反射結構為在該基板1一半設置本案的該等反射單元2，一半設置該等第二反射單元2a。該第二電磁波反射結構為在該基板1混合設置本案的該等反射單元2及該等第二反射單元2a。
參閱第二十九圖，在該入射波指向角度為0度、該反射波指向角度為-30度時，將本案的該第一實施例與該第一電磁波反射結構、該第二電磁波反射結構進行比較該增益與該反射波指向角度的變化，從圖示可看出，三者在該反射波指向角度為-30度時都有良好的增益，更要特別說明的是，該第一電磁波反射結構及該第二電磁波反射結構相較於該電磁波反射結構，能更有效降低旁波瓣的能量強度，讓在設定的該反射波指向角度的反射指向性更好，因此，在該基板1設置混和的該等反射單元2及該等第二反射單元2a，能更有效降低旁波瓣的能量強度，讓在設定的該反射波指向角度的反射達到更好的指向性，甚至，在該基板1設置的該等反射單元2、該等第二反射單元2a還能根據每一反射單元2、每一第二反射單元2a的反射比重，調整在該基板1的設置位置及選用的該等反射單元2的結構，以能更有效降低旁波瓣的能量強度。
參閱第三十圖，該第二反射單元2a變化其尺寸還可應用於13.325GHz的該操作頻率。此外，其他習用的一第三反射單元2b呈現間隔排列 的三矩形金屬片的態樣如第三十一圖所示，從該第三反射單元2b在該操作頻率24GHz的該相位曲線如第三十二圖所示，該第三反射單元2b可應用於24GHz的該操作頻率，該第三反射單元2b對應一反射相位可變化的一尺寸為中間的該矩形金屬片的一長邊，其他習用的一第四反射單元2c呈現一矩形金屬片的態樣如第三十三圖所示，從該第四反射單元2c在該操作頻率10GHz的該相位曲線如第三十四圖所示，該第四反射單元2c可應用於10GHz的該操作頻率，該第四反射單元2c對應一反射相位可變化的一尺寸為該矩形金屬片的一短邊，其他習用的一第五反射單元2d呈現一馬蹄型金屬片及二L型金屬片間隔環繞一正方形金屬片的態樣如第三十五圖所示，從該第五反射單元2d在該操作頻率28GHz的該相位曲線如第三十六圖所示，該第五反射單元2d可應用於28GHz的該操作頻率，該第五反射單元2d對應一反射相位可變化的一尺寸為該正方形金屬片的一邊長，其他習用的一第六反射單元2e呈現一正方形環金屬片環繞一正方形金屬片的態樣如第三十七圖所示，從該第六反射單元2e在該操作頻率28GHz的該相位曲線如第三十八圖所示，該第六反射單元2e可應用於28GHz的該操作頻率，該第六反射單元2e對應一反射相位可變化的一尺寸為該正方形金屬片的一邊長。因此，本案的該電磁波反射結構可應用上述該第二反射單元2a、該第三反射結構2b、該第四反射結構2c、該第五反射結構2d、該第六反射結構2e及其均等結構。此外，該基板1設置的該等反射單元包括該第一反射單元、該第二反射單元2a、該第三反射單元2b、該第四反射單元2c、該第五反射單元2d，及該第六反射單元2e中任二種以上之組合，混和的該等反射單元的設置，能更有效降低旁波瓣的能量強度，讓在設定的該反射波指向角度的反射達到更好的指向性。
參閱第三十九圖至第四十一圖，變化該等反射單元2的尺寸，亦即該等第一反射單元的尺寸，也可使該電磁波反射結構設計在3.5GHz，其中，該操作頻率為3.5GHz、該反射波指向角度為-30度、該入射波指向角度為0度，及該入射距離為60公分，任一反射單元2的該反射單元相位曲線在3.4GHz、3.5GHz、3.6GHz的態樣如第三十九圖所示，設計出的該電磁波反射結構如第四十圖所示，該電磁波反射結構模擬的增益與反射波指向角度的變化，從圖式可看出在頻段3.5GHz時，該反射波指向角度在-30度時有良好的增益，如第四十一圖所示。此外，該電磁波反射結構也可設計在14GHz，其中，任一反射單元2的該反射單元相位曲線在13GHz、14GHz、15GHz時的態樣如第四十二圖所示。
綜上所述，藉由該預設參數步驟S01、該取得反射單元相位曲線步驟S02、該取得電磁波反射結構相位分佈步驟S03、該相位主值平移化S04，及該設置排列步驟S05可製造單波束入射單波束反射之該電磁波反射結構，製造、佈建過程花費少，該電磁波反射結構不消耗電源，則不須特別的維護且節能，並能夠將該電磁波反射至通訊的死角而讓該電磁波的訊號良好，未使用時不會有該電磁波產生的輻射，讓附近住戶很安心，且為一薄板態樣，所占的空間小並能與環境建物裝潢有相容性，實是解決不良的電磁波傳輸的另一選擇，其中，更藉由任一反射單元2的結構使該反射單元相位曲線呈現平滑、斜率不為零，則任一反射單元2在該操作頻率對應的尺寸區間範圍內的尺寸皆可使用，又任一反射單元2的結構在不同頻段的該等反射單元相位曲線呈現等距態樣，則任一反射單元2可應用在寬頻寬，更佳的是，再藉由增加該取得合成電磁波反射結構相位分佈步驟S06，可製造單波束入射多波束反射之該電磁波反射結構，或是多波束入射多波束反射之該電磁波反射結構，讓應用更廣泛，又藉由不同結構的 該等反射單元混和設置在該基板1，能更有效降低旁波瓣的能量強度，讓在設定的該反射波指向角度的反射達到更好的指向性。
綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。
S01:預設參數步驟
S02:取得反射單元相位曲線步驟
S03:取得電磁波反射結構的相位分佈步驟
S04:相位主值平移化步驟
S05:設置排列步驟

Claims (11)

  1. 一種電磁波反射結構，用於將來自一電磁波來源的一電磁波以一入射波指向角度入射後反射一反射波指向角度，其中該電磁波具有一操作頻率，該電磁波反射結構包含：一基板，包括一表面，且該表面界定一基準點；及多個反射單元，設置於該表面；其中，該等反射單元中該第i個反射單元的一反射相移係關聯於該第i個反射單元相對於該基準點之一座標位置、一操作頻率波數、該反射波指向角度，及該電磁波來源對該第i個反射單元的一入射距離；該等反射單元中該第i個反射單元的尺寸是關聯於該第i個反射單元在該基板的該反射相移及任一反射單元在該操作頻率下的一反射相位；其中，每一反射單元包括二第一金屬片及二第二金屬片，每一第一金屬片呈一馬蹄形，該等第一金屬片沿一第一方向相對排列而於該等第一金屬片之間定義一矩形區域，且該等第一金屬片之間有一第一間距，每一第二金屬片呈一矩形，該等第二金屬片在該等第一金屬片排列定義的該矩形區域內沿一第二方向相鄰排列，且該等第二金屬片保持一第二間距，該尺寸是任一第二金屬片的長度，該第一方向與該第二方向不同。
  2. 如請求項1所述之電磁波反射結構，其中，每一第一金屬片包括一延伸段及二轉折段，該等轉折段分別連接該延伸段的兩側且以與該延伸段垂直的方向延伸，任一第一金屬片的延伸段的長度等於每一第二金屬片的長度加上六倍的任一轉折段的寬度，每一轉折段的長度等於任一延伸段的長度減去該 第一間距後的二分之一，每一第二金屬片的寬度等於每一第二金屬片的長度減去該第二間距後的二分之一。
  3. 一種電磁波反射結構，用於將來自多個電磁波來源的多個電磁波各自以一入射波指向角度入射後反射一反射波指向角度，其中每一電磁波具有一操作頻率，該電磁波反射結構包含：一基板，包括一表面，且該表面界定一基準點；及多個反射單元，設置於該表面，其中，任一反射單元在該操作頻率的一反射單元相位曲線為多個反射相位分別對應多個尺寸的對應關係；其中，該等反射單元中該第i個反射單元的一合成反射相移係關聯於該第i個反射單元對應該等電磁波的多個反射相移進行相量疊加，該第i個反射單元的每一反射相移係關聯於該第i個反射單元相對於該基準點之一座標位置、一操作頻率波數、該反射波指向角度，及每一電磁波來源對該第i個反射單元的一入射距離；該等反射單元中該第i個反射單元的尺寸是關聯於該第i個反射單元在該基板的該合成反射相移對應至該反射單元相位曲線中與該合成反射相移相同的該反射相位；每一反射單元包括二第一金屬片及二第二金屬片，每一第一金屬片呈一馬蹄形，該等第一金屬片沿一第一方向相對排列而於該等第一金屬片之間定義一矩形區域，且該等第一金屬片之間有一第一間距，每一第二金屬片呈一矩形，該等第二金屬片在該等第一金屬片排列定義的該矩形區域內沿一第二方向相鄰排列，且該等第二金屬片保持一第二間距，該尺寸是任一第二金屬片的長度，該第一方向與該第二方向不同。
  4. 如請求項3所述之電磁波反射結構，其中，每一第一金屬片包括一延伸段及二轉折段，該等轉折段分別連接該延伸段的兩側且以與該延伸段垂直的方向延伸，任一第一金屬片的延伸段的長度等於每一第二金屬片的長度加上六倍的任一轉折段的寬度，每一轉折段的長度等於任一延伸段的長度減去該第一間距後的二分之一，每一第二金屬片的寬度等於每一第二金屬片的長度減去該第二間距後的二分之一。
  5. 一種反射單元，包含：二第一金屬片，每一第一金屬片呈一馬蹄形，該等第一金屬片沿一第一方向相對排列而於該等第一金屬片之間定義一矩形區域，且該等第一金屬片之間有一第一間距；及二第二金屬片，每一第二金屬片呈一矩形，該等第二金屬片在該等第一金屬片排列定義的該矩形區域內沿一第二方向相鄰排列，且該等第二金屬片保持一第二間距，該尺寸是任一第二金屬片的長度，該第一方向與該第二方向不同。
  6. 如請求項5所述之反射單元，其中，每一第一金屬片包括一延伸段及二轉折段，該等轉折段分別連接該延伸段的兩側且以與該延伸段垂直的方向延伸，任一第一金屬片的延伸段的長度等於每一第二金屬片的長度加上六倍的任一轉折段的寬度，每一轉折段的長度等於任一延伸段的長度減去該第一間距後的二分之一，每一第二金屬片的寬度等於每一第二金屬片的長度減去該第二間距後的二分之一。
  7. 一種電磁波反射結構，用於將來自一電磁波來源的一電磁波以一入射波指向角度入射後反射出多個反射波指向角度，其中該電磁波具有一操作頻率，該電磁波反射結構包含： 一基板，包括一表面，且該表面界定一基準點；及多個反射單元，設置於該表面，其中，任一反射單元在該操作頻率的一反射單元相位曲線為多個反射相位分別對應多個尺寸的對應關係；其中，該等反射單元中該第i個反射單元的一合成反射相移係關聯於該第i個反射單元對應該電磁波的多個反射相移進行相量疊加，該第i個反射單元的每一反射相移係關聯於該第i個反射單元相對於該基準點之一座標位置、一操作頻率波數、每一反射波指向角度，及該電磁波來源對該第i個反射單元的一入射距離；該等反射單元中該第i個反射單元的尺寸是關聯於該第i個反射單元在該基板的該合成反射相移對應至該反射單元相位曲線中與該合成反射相移相同的該反射相位；該等反射單元分別包含：二第一金屬片，每一第一金屬片呈一馬蹄形，該等第一金屬片沿一第一方向相對排列而於該等第一金屬片之間定義一矩形區域，且該等第一金屬片之間有一第一間距；及二第二金屬片，每一第二金屬片呈一矩形，該等第二金屬片在該等第一金屬片排列定義的該矩形區域內沿一第二方向相鄰排列，且該等第二金屬片保持一第二間距，該尺寸是任一第二金屬片的長度，該第一方向與該第二方向不同。
  8. 如請求項7所述之電磁波反射結構，每一第一金屬片包括一延伸段及二轉折段，該等轉折段分別連接該延伸段的兩側且以與該延伸段垂直的方向延伸，任一第一金屬片的延伸段的長度等於每一第二金屬片的長度加上六倍的任一轉折段的寬度，每一轉折段的長度等於任一延伸段的長度減去該第一間距後的二分之一，每一第二金屬片的寬度等於每一第二金屬片的長度減去該第二間距後的二分之一。
  9. 一種電磁波反射結構的製造方法，包含：預設多個電磁波各自對應的一操作頻率、一反射波指向角度、一入射波指向角度，及一入射距離；根據每一電磁波的該操作頻率、該反射波指向角度、該入射波指向角度及該入射距離獲得各自的一電磁波反射結構的一電磁波反射結構相位分佈；將該等電磁波反射結構的電磁波反射結構相位分佈分別轉換成多個電磁波反射結構相量分佈，並將該等電磁波反射結構相量分佈進行相量疊加，再經過一轉換而獲得一合成電磁波反射結構相位分佈；及根據一反射單元在該操作頻率的一反射單元相位曲線為多個反射相位分別對應多個尺寸的對應關係，及該合成電磁波反射結構相位分佈對應該反射單元相位曲線，以在一基板上設置多個具有各自尺寸的所述反射單元；至少部分之所述反射單元，係為如請求項5或6所述之反射單元。
  10. 如請求項9所述之電磁波反射結構的製造方法，其中，將該合成電磁波反射結構相位分佈的複數個合成反射相移根據一相位週期區間進行一主值化處理，該主值化處理為將每個反射相移減去該相位週期倍數，保留在該相位週期區間內的一主值，再將該主值化處理後之該合成電磁波反射結構相位分佈平移對應至任一反射單元在該操作頻率下的一反射相位的範圍所對應的一尺寸的範圍，以將具有各自尺寸的該等反射單元排列於該基板上。
  11. 一種電磁波反射結構的製造方法，包含：預設一電磁波對應的一操作頻率、多個反射波指向角度、一入射波指向角度，及一入射距離； 根據該電磁波的該操作頻率、該等反射波指向角度、該入射波指向角度及該入射距離獲得多個電磁波反射結構的各自的一電磁波反射結構相位分佈；將該等電磁波反射結構的電磁波反射結構相位分佈分別轉換成多個電磁波反射結構相量分佈，並將該等電磁波反射結構相量分佈進行相量疊加，再經過一轉換而獲得一合成電磁波反射結構相位分佈；及根據一反射單元在該操作頻率的一反射單元相位曲線為多個反射相位分別對應多個尺寸的對應關係，及該合成電磁波反射結構相位分佈對應該反射單元相位曲線，以在一基板上設置多個具有各自尺寸的所述反射單元；至少部分之所述反射單元，係為如請求項5或6所述之反射單元。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200807809A (en) * 2006-07-28 2008-02-01 Tatung Co Ltd Microstrip reflection array antenna

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011019021A (ja) 2009-07-07 2011-01-27 Ntt Docomo Inc リフレクトアレイ
FR2957719B1 (fr) * 2010-03-19 2013-05-10 Thales Sa Antenne reseau reflecteur a compensation de polarisation croisee et procede de realisation d'une telle antenne
CN106207468B (zh) * 2016-06-28 2019-07-23 西安电子科技大学 一种双频双极化波束可控微带反射阵天线
US11342682B2 (en) 2018-05-24 2022-05-24 Metawave Corporation Frequency-selective reflector module and system
US11114767B2 (en) 2018-11-18 2021-09-07 Metawave Corporation Tiled reflector for fixed wireless applications
US11258182B2 (en) * 2019-05-31 2022-02-22 Metawave Corporation Meta-structure based reflectarrays for enhanced wireless applications

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200807809A (en) * 2006-07-28 2008-02-01 Tatung Co Ltd Microstrip reflection array antenna

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
期刊 Mohsen Bakhoda et al："A Low Profile Single La yer X-band Reflectarray Antenna Using a Novel Unit Cell", Electrical Engineering (ICEE), Iranian Conference on, IEEE, 8 May 2018, page 538-541.;期刊 Manuel Arrebola et al："Multifed Printed Reflectarray With Three Simultaneous Shaped Beams for LMDS Central Station Antenna", IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 56, NO. 6, JUNE 2008;期刊 Payam Nayeri et al："Design and Experiment of a Single-Feed Quad-Beam Reflectarray Antenna", IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 60, NO. 2, FEBRUARY 2012 *
期刊 Payam Nayeri et al："Design and Experiment of a Single-Feed Quad-Beam Reflectarray Antenna", IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 60, NO. 2, FEBRUARY 2012

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