WO2023218887A1 - 電磁波反射装置、及び電磁波反射フェンス - Google Patents

電磁波反射装置、及び電磁波反射フェンス Download PDF

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WO2023218887A1
WO2023218887A1 PCT/JP2023/015671 JP2023015671W WO2023218887A1 WO 2023218887 A1 WO2023218887 A1 WO 2023218887A1 JP 2023015671 W JP2023015671 W JP 2023015671W WO 2023218887 A1 WO2023218887 A1 WO 2023218887A1
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WO
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frame
electromagnetic wave
reflective panel
conductive
reflective
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/015671
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English (en)
French (fr)
Inventor
久美子 神原
Original Assignee
Ａｇｃ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic wave reflecting device and an electromagnetic wave reflecting fence.
  • the fifth generation (hereinafter referred to as "5G") mobile communication standard provides a frequency band of 6 GHz or less called “sub-6" and a 28 GHz band classified as a millimeter wave band.
  • the next-generation 6G mobile communications standard is expected to expand to sub-terahertz bands. By using such a high frequency band, the communication bandwidth can be greatly expanded and a large amount of data can be communicated with low delay.
  • 5G is expected to be applied not only to public mobile communication networks, but also to traffic control using IoT (Internet of Things) technology, autonomous driving, and industrial IoT such as "smart factories.”
  • IoT Internet of Things
  • a configuration has been proposed in which an electromagnetic wave reflecting device is arranged along at least a portion of a process line (see, for example, Patent Document 1).
  • radio waves in the millimeter wave band and sub-terahertz band have high straightness, short propagation distance, and large propagation loss.
  • indoor facilities such as factories, plants, and commercial facilities
  • obstacles such as various devices and structures, making it difficult to maintain high communication quality.
  • the radio wave propagation environment can be improved by using an electromagnetic wave reflecting device, it is desirable to be able to cover a wide range of communication environments depending on the area of the facility. Similar requirements apply to locations where the base station antenna cannot be seen (NLOS: Non-Line-Of-Sight), such as in areas where there is a lot of reflection from walls and street trees, such as in built-up areas, and outdoor event venues. be.
  • NLOS Non-Line-Of-Sight
  • an electromagnetic wave reflection device When installing an electromagnetic wave reflection device indoors or outdoors, it is desirable that equipment engineers and contractors can easily assemble and install it according to the layout of the site.
  • One object of the present invention is to provide an electromagnetic wave reflection device that can maintain electromagnetic wave reflection performance and be stably installed both indoors and outdoors.
  • the electromagnetic wave reflecting device includes: a reflective panel that reflects radio waves in a desired band selected from the frequency band of 1 GHz to 170 GHz; a frame holding the reflective panel; Equipped with The frame has a conductive portion, the reflective panel is held by the frame such that edges of the reflective panel are not exposed outside the frame, and at least a portion of the conductive portion of the frame is non-conductive. covered with a protective material or coating.
  • An electromagnetic wave reflection device that maintains electromagnetic wave reflection performance and can be stably installed indoors and outdoors is realized.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an electromagnetic wave reflecting fence in which a plurality of electromagnetic wave reflecting devices are connected.
  • 2 is a diagram illustrating an example of a horizontal cross-sectional structure of a frame taken along line AA in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram showing a state in which the panel is inserted into the frame of FIG. 2(A).
  • FIG. 3 is a diagram showing a state in which the panel is inserted into the frame of FIG. 2(B).
  • FIG. 3 is a diagram of a frame model used for simulation of reflection characteristics.
  • FIG. 3 is a diagram showing a method for calculating reflection characteristics.
  • FIG. 3 is a diagram showing an electromagnetic wave analysis space.
  • FIG. 3 is a diagram showing an electromagnetic wave analysis space.
  • FIG. 3 is a diagram showing an electromagnetic wave analysis space.
  • FIG. 7 is a horizontal cross-sectional view of the frame of Example 5.
  • FIG. 6 is a horizontal cross-sectional view of a frame of Example 6.
  • FIG. 7 is a horizontal cross-sectional view of the frame of Example 7.
  • 10 is a diagram showing a state in which a panel is inserted into the frame of FIG. 9.
  • FIG. 11 is a diagram showing a state in which the panel is inserted into the frame of FIG. 10.
  • FIG. It is a figure which shows the modification of a frame.
  • At least a portion of the conductive portion of the frame holding the reflective panel of the electromagnetic wave reflecting device is protected with a non-conductive protective coating or a non-conductive protective member, so that edges of the reflective panel are not exposed outside the frame. Hold the reflective panel in place.
  • the edge of the reflective panel is an end surface in the thickness direction that connects the front and back surfaces of the reflective panel.
  • the electrically conductive facing surface facing the edge of the reflective panel within the frame may be covered with a protective coating or member, or may be exposed without a coating. This maintains good weather resistance and reflection characteristics of the electromagnetic wave reflecting device.
  • the same components may be given the same reference numerals to avoid redundant explanations.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an electromagnetic wave reflecting fence 100 in which electromagnetic wave reflecting devices 10-1, 10-2, and 10-3 are connected.
  • three electromagnetic wave reflecting devices 10-1, 10-2, and 10-3 (hereinafter may be collectively referred to as "electromagnetic wave reflecting devices 10") are connected by a frame 50 to form an electromagnetic wave reflecting fence 100.
  • the plane on which the electromagnetic wave reflection device 10 is installed is defined as an XY plane, and the direction orthogonal to the XY plane is defined as a Z direction.
  • the Z direction is the height direction of the electromagnetic wave reflecting fence 100
  • the Y direction is the connecting direction of the electromagnetic wave reflecting device 10 and the width direction of the frame 50.
  • the electromagnetic wave reflecting devices 10-1, 10-2, and 10-3 each have reflective panels 11-1, 11-2, and 11-3 (hereinafter, may be collectively referred to as "reflective panels 11" as appropriate).
  • Each reflective panel 11 reflects electromagnetic waves of 1 GHz or more and 170 GHz or less, preferably 1 GHz or more and 100 GHz or less, and more preferably 1 GHz or more and 80 GHz or less.
  • Each reflective panel 11 has a conductive film designed according to the intended reflection mode, frequency band, etc. as a reflective film.
  • the conductive film may be formed in a periodic pattern, a mesh pattern, a geometric pattern, a transparent film, or the like.
  • the reflective panel 11 has a structure in which a repeating pattern of metal mesh is sandwiched between two dielectric sheets.
  • the density of the metal mesh and the period of the repeating pattern are designed according to the frequency of the reflected electromagnetic waves.
  • the metal mesh pattern is designed to reflect electromagnetic waves of 4 GHz ⁇ 1.5 GHz, but may also be designed in the range of 28 GHz ⁇ 5 GHz.
  • Each of the reflective panels 11-1, 11-2, and 11-3 may have a specular reflective surface where the incident angle and the output angle of the electromagnetic waves are equal, or a non-specular reflective surface where the incident angle and the reflective angle are different. There may be.
  • Non-specular reflective surfaces include diffuse surfaces, scattering surfaces, and metasurfaces, which are artificial reflective surfaces designed to reflect radio waves in a desired direction.
  • the reflective panels 11-1, 11-2, and 11-3 may be electrically connected to each other from the viewpoint of maintaining continuity of reflected potential.
  • the electromagnetic wave reflecting device 10 and the electromagnetic wave reflecting fence 100 as long as the edge of the reflecting panel 11 is not exposed outside the frame 50, the electromagnetic wave reflecting device 10 and the electromagnetic wave reflecting fence 100 have a reflection rate of 80% or more compared to when using a single panel electromagnetic wave reflecting device without a connecting part. A scattering cross section of is obtained. Therefore, adjacent reflective panels 11 may be electrically connected by making physical contact with the frame 50, or may be held within the frame 50 without making physical contact with the frame 50. Good too.
  • the electromagnetic wave reflecting device 10 includes, in addition to the reflecting panel 11 and the frame 50, legs 56 that support the frame 50.
  • a top frame 57 that holds the upper end of the reflective panel 11 and a bottom frame 58 that holds the lower end may be used.
  • the frame 50, the top frame 57, and the bottom frame 58 constitute a frame that holds the entire circumference of the reflective panel 11.
  • the frame 50 may also be called a "side frame" due to its positional relationship with the top frame 57 and bottom frame 58.
  • FIG. 2 shows an example of the configuration of the frame 50 along line AA in FIG. 1 in a horizontal cross-sectional view parallel to the XY plane.
  • the cross-sectional configuration of the frame 50 may be the configuration shown in FIG. 2(A) or the configuration shown in FIG. 2(B).
  • the frame 50A in FIG. 2A has a main body 500A made of a conductive material, and a non-conductive cover 501 is provided on the outer surface of the conductive main body 500A.
  • the cover 501 functions as a protection member for the frame 50A.
  • the conductive main body 500A has slits 51 formed on both sides in the width direction.
  • the slits 51 hold the side edges of the reflective panel 11.
  • the side edge of the reflective panel 11 is an edge along the height (Z) direction in FIG.
  • a cavity 52 that communicates with the slit 51 and a hollow 55 that does not communicate with the slit 51 and the cavity 52 are formed in the main body 500A.
  • the hollow 55 is not essential, by providing the cavity 52 and the hollow 55 in the frame 50A, the weight of the frame 50A can be reduced.
  • the frame 50B in FIG. 2B has a main body 500B made of a conductive material, and a non-conductive cover 501 is provided on the outer surface of the conductive main body 500B.
  • Cover 501 functions as a protection member for frame 50B.
  • the frame 50B has slits 51 formed on both sides of the main body 500B in the width direction.
  • the main body 500B is formed with a cavity 52 that communicates with the slit 51, a groove 53 provided in the cavity 52, and a hollow 55 that does not communicate with the cavity 52 or the groove 53.
  • the groove 53 is provided at a position facing the slit 51 with the cavity 52 in between.
  • the groove 53 holds the side edge of the reflective panel 11 inserted through the slit 51.
  • FIG. 3 is a horizontal sectional view showing how the reflective panel 11 is inserted into the frame 50A.
  • the reflective panel 11 is inserted deep into the cavity 52, and the edge 11e of the reflective panel 11 is in contact with the main body 500A.
  • the reflective panel 11 has a structure in which a conductive layer 112 such as a metal mesh is sandwiched between dielectric layers 113.
  • the conductive layer 112 forms a reflective surface of the reflective panel 11 and is designed to reflect electromagnetic waves in a desired frequency band in a desired direction and at a desired level.
  • the conductive layer 112 physically contacts the main body 500A and is electrically connected to the adjacent reflective panel 11 via the main body 500A.
  • the reflective panel 11 is shifted in the direction toward the outside of the frame 50A as shown by the arrow.
  • the edge 11e of the reflective panel 11 is separated from the body 500A, and there is no physical or electrical contact between the conductive layer 112 of the reflective panel 11 and the conductive body 500A, but the edge 11e of the reflective panel 11 is located inside the cavity 52. and is not exposed outside the frame 50A.
  • a scattering cross section of 80% or more is obtained when a continuous single panel is used, and the reflection characteristics are maintained. The basis for maintaining this reflection characteristic will be described later.
  • the pattern of the conductive layer 112, the thickness of the dielectric layer 113, the dielectric constant, etc. are designed so that desired reflective characteristics can be obtained. Even when most of the frame 50A is formed of a non-conductive material such as resin, at least the surface from the surface facing the edge 11e of the inserted reflective panel 11 to the surface facing the edge of the adjacent reflective panel 11 is conductive. 3B, a scattering cross section of 80% or more can be obtained when using a continuous single panel electromagnetic wave reflecting device.
  • FIG. 4 is a horizontal sectional view showing how the reflective panel 11 is inserted into the frame 50B.
  • the reflective panel 11 is inserted deep into the groove 53 of the cavity 52, and the edge 11e of the reflective panel 11 is in contact with the main body 500B.
  • the conductive layer 112 physically contacts the main body 500B and is electrically connected to the adjacent reflective panel 11 via the main body 500B.
  • the reflective panel 11 is shifted in the direction toward the outside of the frame 50B as shown by the arrow, and the edge 11e is outside the groove 53.
  • the edge 11e of the reflective panel 11 remains inside the cavity 52 and is not exposed outside the frame 50B.
  • the reflected electric field generated in the conductive layer 112 of the reflective panel 11 can propagate from the edge 11e to the main body 500B of the frame 50B.
  • a scattering cross section of 80% or more is obtained when a continuous single panel is used, and the reflection characteristics are maintained. The basis for this will be explained later.
  • the pattern of the conductive layer 112, the thickness of the dielectric layer 113, the dielectric constant, etc. are designed so that desired reflective characteristics can be obtained. Even when most of the frame 50B is formed of a non-conductive material such as resin, at least the surface from the surface facing the edge 11e of the reflective panel 11 inserted to the surface facing the edge of the adjacent reflective panel 11 is conductive. If the electromagnetic wave reflection device is formed of a single continuous panel, a scattering cross section of 80% or more can be obtained even in the state shown in FIG. 4B.
  • FIG. 5 is a model diagram of a frame 50M used for simulation of reflection characteristics.
  • As the frame 50M for simulation an aluminum main body 500 of the same type as the frame 50B in FIG. 4 is used.
  • the overall thickness T of the main body 500 is set to 16.0 mm, and the width W is set to 60.0 mm.
  • a polyvinyl chloride (PVC) cover 501 with a thickness of 5.0 mm and a width of 60.0 mm is attached to the outer surface of the main body 500.
  • the PVC cover 501 is an example of a non-conductive protective member.
  • the radius of curvature of the corner portion of the cover 501 is 2.0 mm.
  • a reflective panel is inserted from the end face 503 that is not covered by the cover 501.
  • the thickness t1 of the hollow 55 formed in the main body 500 is 6.0 mm, and the width w4 is 20.0 mm.
  • the thickness t2 of the cavity 52 is 11.0 mm, and the width w3 is 7.5 mm.
  • the thickness t3 of the groove 53 provided in the cavity 52 is 5.5 mm, and the width w5 is 3.75 mm.
  • the interval t4 of the slits 51 is 6.0 mm, and the width w5 is 3.75 mm.
  • the distance w1 from the entrance of the slit 51 to the groove 53 is 15.0 mm, and the distance w2 between the grooves 53 is 30.0 mm.
  • the state shown in FIG. 4A in which the reflective panel 11 is inserted deep into the groove 53 through the slits 51 on both sides of the main body 500 is defined as an offset of 0.0 mm.
  • the reflection characteristics are calculated by gradually shifting the reflection panel 11 in the direction of the arrow (outside) in FIG. 4(B) from the state where the offset is 0.0 mm.
  • the reflective panel 11 used in the simulation has a structure in which a 1.0 mm thick SUS conductive layer 112 is sandwiched and bonded between 2.0 mm thick polycarbonate dielectric layers 113.
  • the total thickness of the reflective panel 11 is 5.0 mm.
  • FIG. 6 shows a method for calculating reflection characteristics.
  • the reflection characteristics are indicated by the radar cross section (RCS) on the vertical axis, that is, the peak ratio of the scattering cross section.
  • RCS is used as an indicator of the ability to reflect incident electromagnetic waves.
  • the peak ratio is the ratio of the peak intensity of the scattering cross section when the reflective panels 11 are connected by the frame 50 to the peak intensity of the scattering cross section of a single panel not connected by the frame 50.
  • the main peak intensity of the RCS is reduced compared to a single reflective panel that is not connected.
  • a 3.8 GHz plane wave is reflected by an electromagnetic wave reflector, and the scattering cross section is analyzed.
  • FIG. 7 and 8 show an analysis space 201 for electromagnetic wave simulation.
  • the thickness direction of the reflective panel 11 is the x direction
  • the width direction is the y direction
  • the height direction is z (see Figure 1)
  • the analysis space is (size in the x direction) x (size in the y direction) x (size in the z direction). size).
  • the size of the analysis space when the frequency of the incident electromagnetic wave is 3.8 GHz is 150 mm x 500 mm x 500 mm.
  • the boundary conditions are designed such that electromagnetic wave absorbers 202 are arranged around the analysis space 201 as shown in FIG.
  • the intensity ratio of the main peak of the scattering cross section is calculated by varying the amount of offset of the reflective panel 11 from 0.0 mm.
  • Example 1 The reflective panel 11 is inserted deep into the groove 53 of the cavity 52 of the aluminum body of the frame 50 (offset 0.0 mm), and electromagnetic waves with a frequency of 3.8 GHz are input to the electromagnetic wave reflecting device.
  • the incident angle is varied from 0° to 60° in 10° increments, and the intensity ratio of the main peak of the scattering cross section is calculated at each incident angle.
  • An angle of incidence of 0° is normal incidence to the reflective panel 11.
  • the reflection characteristics are evaluated using the average value of the intensity ratio of the main peak calculated at multiple incident angles. Table 1 shows the intensity ratio of the main peak at each incident angle.
  • the average intensity ratio of the main peak when the offset is 0.0 mm is 0.83, indicating that good reflection characteristics can be obtained with the configuration in which a plurality of reflective panels are connected by the frame 50.
  • the reflective panel 11 is shifted by 0.5 mm in both directions from an offset of 0.0 mm (offset of 0.5 mm), and electromagnetic waves with a frequency of 3.8 GHz are incident.
  • the offset amount is 0.5 mm
  • the conductive layer 112 of the reflective panel 11 is not in physical contact with the main body 500 of the frame 50, but the edge 11e of the reflective panel 11 is located inside the groove 53, and the reflective panel 11 is It is securely held by the groove 53 and slit 51.
  • the incident angle is changed from 0° to 60° in 10° increments, and the intensity ratio of the main peak of the scattering cross section is calculated at each incident angle.
  • the intensity ratios of the main peaks at each incident angle are shown in Table 2.
  • the average intensity ratio of the main peak at an offset of 0.5 mm is 0.81. Although the average intensity ratio of the main peak is slightly lower than in Example 1, 80% or more of the main peak of the scattering cross section of a single panel is obtained, and it functions effectively as an electromagnetic wave reflecting device.
  • the reflective panel 11 is shifted by 7.5 mm in both directions (offset 7.5 mm) from a state where the offset is 0.0 mm, and electromagnetic waves with a frequency of 3.8 GHz are incident.
  • offset amount is 7.5 mm
  • the edge 11e of the reflective panel 11 is out of the groove 53, but is located inside the cavity 52, and the reflective panel 11 is held by the slit 51.
  • the incident angle is changed from 0° to 60° in 10° increments, and the intensity ratio of the main peak of the scattering cross section is calculated at each incident angle. Table 3 shows the intensity ratio of the main peak at each incident angle.
  • the average intensity ratio of the main peak at an offset of 7.5 mm is 0.80. Although the average intensity ratio of the main peak is further reduced compared to Example 2, 80% or more of the main peak of the scattering cross section of one panel is obtained, and it functions effectively as an electromagnetic wave reflecting device.
  • Example 4 Inside the frame 50, the reflective panel 11 is shifted from the offset state of 0.0 mm by 15.0 mm in the direction shown by the arrow in FIG. incident.
  • the offset amount is 15.0 mm
  • the position of the edge 11e of the reflective panel 11 coincides with the end surface 503 in the width direction of the frame 50M, and is not exposed to the outside of the frame 50M.
  • the incident angle is changed from 0° to 60° in 10° increments, and the intensity ratio of the main peak of the scattering cross section is calculated at each incident angle. Table 4 shows the intensity ratio of the main peak at each incident angle.
  • the average intensity ratio of the main peak at an offset of 15.0 mm is 0.80.
  • the average intensity ratio of the main peak at an offset of 25.0 mm is 0.70. Since the edge 11e of the reflective panel 11 is exposed to the outside of the frame 50M, the loss in the conductive layer 112 increases, and only 70% of the main peak of the scattering cross section of one panel can be obtained. If the reflective panel 11 is not held by the frame 50 but is adhered to a wall surface, for example, good reflective characteristics can be obtained at normal incidence and at an incident angle of 50°, but the angular range that can be covered as an electromagnetic wave reflecting device is limited.
  • the average intensity ratio of the main peak at an offset of 20.0 mm is 0.75.
  • the edge 11e of the reflective panel 11 is closer to the frame 50M than in Comparative Example 1, since the edge 11e is exposed to the outside of the frame 50M, loss occurs in the conductive layer 112, and the scattering cross section of a single panel decreases. Only 75% of the main peak is obtained. If the reflective panel 11 is not held by the frame 50 but is adhered to a wall surface, etc., good reflective characteristics can be obtained at normal incidence and in the incident range of 40° to 50°, but the angle range that can be covered as an electromagnetic wave reflecting device is limited. is limited.
  • the conductive layer 112 of the reflective panel 11 does not necessarily need to be in physical contact with the conductive body 500 of the frame 50. As long as the edge 11e of the reflective panel 11 is not exposed to the outside of the frame 50, the reflective panel 11 is held in the frame 50 with the edge 11e and the facing surface of the main body 500 in contact or non-contact, and the necessary reflective characteristics are obtained. . This suggests that the entire main body 500 of the frame 50 does not necessarily have to be made of a conductive material.
  • the required reflective properties can be achieved through the conductive part of the main body 500 even if the conductive layer 112 of the reflective panel 11 is not in contact with the conductive part of the main body 500. This is because it can be obtained.
  • the reflection characteristics when a non-conductive coating is provided on a part of the surface of the frame 50 will be verified.
  • rust occurs on the metal surface of the frame 50 due to the influence of moisture and salt. If a non-conductive coating can be used as a rust preventive coating, weather resistance can be improved and reflective properties can be maintained favorably. In the following, the reflective properties of a frame with a non-conductive coating are measured.
  • FIG. 9 is a horizontal cross-sectional view of a frame 50C according to the fifth embodiment.
  • Frame 50C has a conductive body 500C of the same type as body 500A of frame 50A of FIG. At least a portion of the surface of the electrically conductive body 500C is covered with a protective coating 59 that is non-conductive, such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
  • a protective coating 59 that is non-conductive, such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
  • the outer surface of the main body 500C and the inner walls of the hollow 55, the slit 51, and the cavity 52 are covered with a non-conductive protective coating 59, and a conductive coating 59 is coated inside the frame 50C facing the edge 11e of the reflective panel 11.
  • the opposing surface 521 is not covered with a protective coating 59.
  • the return loss is measured using a vector network analyzer and a free space oblique incidence measurement device. is measured using the S-parameter method. As the S-parameter (scattering parameter), the ratio of reflection (S 11 ) to transmission (S 21 ) is measured. When the electromagnetic wave incident on the electromagnetic wave reflector is 4.9 GHz, the return loss is 0.00 dB, and when the electromagnetic wave is 28.0 GHz, the return loss is -0.02 dB.
  • FIG. 10 is a horizontal sectional view of the frame 50D of Example 6.
  • Frame 50D has a conductive body 500D of the same type as body 500B of frame 50B of FIG. At least a portion of the surface of the conductive body 500D is covered with a protective coating 59 that is non-conductive, such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
  • a protective coating 59 that is non-conductive, such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
  • Al 2 O 3 aluminum oxide
  • the outer surface of the main body 500D and the inner walls of the hollow 55, the slit 51, and the cavity 52 are covered with a non-conductive protective coating 59, and the bottom surface 531 and side surfaces 532 of the groove 53 are not covered with the protective coating 59.
  • a bottom surface 531 of the groove 53 is a surface facing the edge 11e of the reflective panel 11.
  • electromagnetic wave reflection is measured using a vector network analyzer and a free space oblique incidence measuring device.
  • the return loss in the device is measured using the S-parameter method.
  • the S-parameter scattering parameter
  • the ratio of reflection (S 11 ) to transmission (S 21 ) is measured.
  • FIG. 11 is a horizontal sectional view of the frame 50E of Example 7.
  • Frame 50E has a conductive body 500E of the same type as body 500A of frame 50A of FIG. All surfaces of the main body 500E that come into contact with the outside air are covered with a protective coating 59 of aluminum oxide (Al 2 O 3 ). Unlike FIGS. 9 and 10, the protective coating 59 is provided on the entire surface of the main body 500E without peeling off the protective coating 59 on the surface facing the edge 11e of the reflective panel 11 to be inserted.
  • Al 2 O 3 aluminum oxide
  • the vector network analyzer and the free space oblique incidence measurement device are installed.
  • the return loss in an electromagnetic wave reflector is measured using the S-parameter method.
  • the S-parameter scattering parameter
  • the ratio of reflection (S 11 ) to transmission (S 21 ) is measured.
  • the conductive layer 112 of the reflective panel 11 may extend from the edge 11e to the surface of one of the dielectric layers 113.
  • the electrical connection between adjacent reflective panels 11 is maintained well. Ru.
  • the slit is coated with a protective coating, even though there is no direct electrical connection, scattering from the edges is diffusely reflected within the slit, resulting in the reflection angle of the electromagnetic wave reflecting device being in the desired direction.
  • the conductive layer 112 may be formed on the front surface of one dielectric plate, and the ground layer may be formed on the back surface.
  • the surface of the conductive layer 112 formed on the surface of the dielectric plate may be covered with a protective sheet such as resin.
  • a protective coating 59 is applied to the entire surface of the frame 50, and after peeling off the protective coating 59 on the surface facing the edge 11e of the reflective panel 11, a non-protective coating is applied to the protective coating 59 covering the outside of the frame 50.
  • a conductive cover 501 may be joined.
  • a resin cover 501 is provided on the outer surface of the conductive portion of the frame 50, a protective coating 59 is applied to the end surface 503 (see FIG. 5) and the inner wall of the frame 50, and the reflective panel is The facing surface facing the 1 edge 11e may be exposed.
  • a protective coating 59 is applied to a part of the inner wall not covered with the cover 501 of the conductive main body 500F having the same shape as in FIG. 2(A).
  • the facing surface 521 of is exposed.
  • a protective coating 59 is applied to a part of the inner wall not covered with the cover 501 of the conductive main body 500G having the same shape as in FIG.
  • the bottom surface 531 and side surfaces 532 of the groove 53 are exposed.
  • the protective coating 59 on the opposing surface 521 or 531 may be left in place without being removed.
  • Frame 50 as well as one or both of top frame 57 and bottom frame 58, may be provided with a non-conductive protective coating 59 on conductive portions of the frame.
  • the protective coating 59 on the conductive opposing surface facing the top edge or bottom edge of the reflective panel 11 may be removed, or the protective coating may be maintained.
  • each of the two adjacent reflecting panels 11 is attached to the frame with the edge 11e in contact with or not in contact with the conductive opposing surface 521 or 531 of the frame 50. It is held at 50. If the flatness of the installation surface of the electromagnetic wave reflection fence 100 is insufficient or depending on the installation environment, the reflection panel 11 may not be completely inserted into the frame 50, but the frame configuration of the embodiment can be adopted. Even if the edge of the reflective panel 11 is slightly shifted, as long as it is not exposed outside the frame 50, good reflective characteristics are maintained.
  • the size (width x height) of the reflective panel 11 of the electromagnetic wave reflecting device 10 can be appropriately selected within the range of 30 cm x 30 cm to 3 m x 3 m. As the size of the reflective panel 11 increases, the requirement for installation stability increases, but by adopting the frame configuration of the embodiment, the reflective panel 11 can be stably held while suppressing deterioration of the reflective properties. can.
  • a plurality of reflective panels 11 are connected and used as the electromagnetic wave reflective fence 100, even if the positions of the edges 11e of the reflective panels 11 are slightly shifted, the reflected potential can be maintained well between adjacent reflective panels.
  • the electromagnetic wave reflecting device and the electromagnetic wave reflecting fence of the embodiment can be effectively used in indoor and outdoor event facilities, facilities such as factories, process lines, offices with many electronic devices, etc.

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Abstract

屋内外で電磁波反射性能を維持し安定して設置することのできる電磁波反射装置を提供する。電磁波反射装置は、１ＧＨｚ～１７０ＧＨｚの周波数帯から選択される所望の帯域の電波を反射する反射パネルと、前記反射パネルを保持するフレームと、を備え、前記フレームは導電部分を有し、前記反射パネルは、前記反射パネルのエッジが前記フレームの外に露出しないように前記フレームに保持されており、前記フレームの前記導電部分の少なくとも一部は非導電性の保護部材または保護コーティングで覆われている。

Description

電磁波反射装置、及び電磁波反射フェンス
　本発明は、電磁波反射装置、及び電磁波反射フェンスに関する。
　製造プロセスやオフィスワークの自動化と、ＡＩ（Artificial Intelligence：人口知能）による制御・管理の導入により、工場、プラント、オフィス、商業施設などに屋内基地局が導入されている。第５世代（以下、「５Ｇ」と呼ぶ）移動通信規格では、「sub-6」と呼ばれる６ＧＨｚ以下の周波数帯と、ミリ波帯に分類される２８ＧＨｚ帯が提供されている。次世代の６Ｇ移動通信規格では、サブテラヘルツ帯への拡張が見込まれている。このような高周波の帯域を用いることで、通信帯域幅が大幅に拡張され、低遅延で大量のデータ通信が行われる。５Ｇでは、公衆移動体通信網だけでなく、ＩｏＴ（Internet of Things）技術によるトラフィック制御や自動運転、「スマートファクトリー」に代表されるインダストリアルＩｏＴなどへの適用が期待されている。プロセスラインの少なくとも一部に沿って電磁波反射装置を配置する構成が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
　ミリ波帯やサブテラヘルツ帯の電波は、高周波ゆえに直進性が高く、伝搬距離が短く、伝搬損失が大きい。工場、プラント、商業施設などの屋内施設には、様々な機器、構造物などの障害物が存在し、通信品質を高く維持するのが難しい。電磁波反射装置を用いることで、電波伝搬環境は改善され得るが、施設の面積に応じて広範囲の通信環境をカバーできることが望ましい。ビル街のように壁面や街路樹での反射が多き場所や屋外のイベント会場など、基地局アンテナを見通せない（ＮＬＯＳ：Non-Line-Of-Sight）スポットが発生する場所にも同様の要求がある。
国際公開公報第２０２１／１９９５０４号
　屋内外に電磁波反射装置を設置する場合、現場のレイアウトに応じて、設備技術者や施工業者が簡単に組立、設置できることが望ましい。大面積の電磁波反射装置を設置する場合、電磁波反射用のパネルと、パネルを支持する支持体の両方を含めて、反射特性が良好で安定した構造の電磁波反射装置を設計する必要がある。パネルの一部が支持体からはみ出すと所望の反射角度と異なる角度での反射が起きる可能性があり、通信環境の改善効果が十分に得られない場合がある。また、パネルを支持する支持体が水分や塩分の影響で錆が生じ、反射方向が変動して反射効率の低下が懸念される。
　本発明は、屋内外で電磁波反射性能を維持し安定して設置することのできる電磁波反射装置を提供することをひとつの目的とする。
　一実施形態において、電磁波反射装置は、
　１ＧＨｚ～１７０ＧＨｚの周波数帯から選択される所望の帯域の電波を反射する反射パネルと、
　前記反射パネルを保持するフレームと、
を備え、
　前記フレームは導電部分を有し、前記反射パネルは、前記反射パネルのエッジが前記フレームの外に露出しないように前記フレームに保持されており、前記フレームの前記導電部分の少なくとも一部は非導電性の保護部材または保護コーティングで覆われている。
　屋内外で電磁波反射性能を維持し安定して設置することができる電磁波反射装置が実現する。
複数の電磁波反射装置を連結した電磁波反射フェンスの模式図である。 図１のＡ－Ａラインに沿ったフレームの水平断面構造の例を示す図である。 図２の（Ａ）のフレームへのパネル挿入状態を示す図である。 図２の（Ｂ）のフレームへのパネル挿入状態を示す図である。 反射特性のシミュレーションに用いるフレームモデルの図である。 反射特性の算出方法を示す図である。 電磁波解析空間を示す図である。 電磁波解析空間を示す図である。 実施例５のフレームの水平断面図である。 実施例６のフレームの水平断面図である。 実施例７のフレームの水平断面図である。 図９のフレームへのパネル挿入状態を示す図である。 図１０のフレームへのパネル挿入状態を示す図である。 フレームの変形例を示す図である。
　実施形態では、電磁波反射装置の反射パネルを保持するフレームの導電部分の少なくとも一部を非導電性の保護コーティングまたは非導電性の保護部材で保護し、反射パネルのエッジがフレームの外へ露出しないように反射パネルを保持する。反射パネルのエッジとは、反射パネルの表面と裏面を接続する厚さ方向の端面である。反射パネルのエッジがフレームの外へ露出しないように反射パネルを保持することで、設計された反射方向以外の方向への好ましくない反射を抑制する。フレームの導電部分の少なくとも外側表面に非導電性の保護コーティングまたは非導電性の保護部材を設ける。フレームの内部で反射パネルのエッジと対向する導電性の対向面は、保護コーティングまたは保護部材で覆われていてもよいし、コーティングなしで露出していてもよい。これにより、電磁波反射装置の耐候性と反射特性を良好に維持する。以下の実施形態で、同じ構成要素に同じ符号を付けて、重複する説明を控える場合がある。
　図１は、電磁波反射装置１０－１、１０－２、及び１０－３を連結した電磁波反射フェンス１００の模式図である。図１では、３つの電磁波反射装置１０－１、１０－２、及び１０－３（以下、適宜「電磁波反射装置１０」と総称する場合がある）をフレーム５０で連結して電磁波反射フェンス１００を構成しているが、連結される電磁波反射装置１０の数に、特に制限はない。電磁波反射装置１０が設置される面をＸＹ面、ＸＹ面と直交する方向をＺ方向とする。Ｚ方向は電磁波反射フェンス１００の高さ方向、Ｙ方向を電磁波反射装置１０の連結方向、及びフレーム５０の幅方向とする。
　電磁波反射装置１０－１、１０－２、及び１０－３は、それぞれ反射パネル１１－１、１１－２、及び１１－３（以下で、適宜「反射パネル１１」と総称する場合がある）を有する。各反射パネル１１は、１ＧＨｚ以上１７０ＧＨｚ以下、好ましくは１ＧＨｚ以上１００ＧＨｚ以下、より好ましくは１ＧＨｚ以上８０ＧＨｚ以下の電磁波を反射する。各反射パネル１１は、目的とする反射態様、周波数帯域等に応じて設計された導電膜を反射膜として有する。導電膜は、周期的なパターン、メッシュパターン、幾何学パターン、透明膜などで形成されていてもよい。一例として、反射パネル１１は、金属メッシュの繰り返しパターンを２枚の誘電体で挟んだ構成を有する。金属メッシュの密度と繰り返しパターンの周期は、反射する電磁波の周波数に応じて設計される。この例では、金属メッシュパターンは４ＧＨｚ±１．５ＧＨｚの電磁波を反射するように設計されているが、２８ＧＨｚ±５ＧＨｚの範囲に設計されていてもよい。
　反射パネル１１－１、１１－２、１１－３のそれぞれは、電磁波の入射角と出射角が等しい鏡面反射面を有していてもよいし、入射角と反射角が異なる非鏡面反射面であってもよい。非鏡面反射面は、拡散面や散乱面の他、所望の方向に電波を反射するように設計された人工的な反射面であるメタサーフェイスを含む。
　反射パネル１１－１、１１－２、１１－３は、反射電位の連続性を保つ観点から、互いに電気的に接続されていることが望ましい場合がある。後述するように、電磁波反射装置１０、及び電磁波反射フェンス１００では、反射パネル１１のエッジがフレーム５０の外に露出しない限り、連結部のない一枚パネルの電磁波反射装置を用いるときの８０％以上の散乱断面積が得られる。したがって、隣接する反射パネル１１同士は、フレーム５０と物理的に接触することで電気的に接続されていてもよいし、フレーム５０の内部でフレーム５０との物理的な接触なしに保持されていてもよい。
　電磁波反射装置１０は、反射パネル１１とフレーム５０に加えて、フレーム５０を支持する脚部５６を有する。フレーム５０の他に、反射パネル１１の上端を保持するトップフレーム５７と、下端を保持するボトムフレーム５８を用いてもよい。この場合、フレーム５０と、トップフレーム５７と、ボトムフレーム５８とで、反射パネル１１の全周を保持するフレームが構成される。フレーム５０は、トップフレーム５７とボトムフレーム５８に対する位置関係から、「サイドフレーム」と呼んでもよい。フレーム５０に加えて、トップフレーム５７とボトムフレーム５８を設けることで、反射パネル１１の搬送、組立時の機械的強度と安全性が確保される。用途によっては、脚部５６を用いずにフレーム５０とトップフレーム５７及びボトムフレーム５８で反射パネル１１を保持して壁面や天井に設置してもよい。
　図２は、図１のＡ－Ａラインに沿ったフレーム５０の構成例を、ＸＹ面と平行な水平断面図で示す。フレーム５０の断面構成は、図２の（Ａ）に示す構成であってもよいし、（Ｂ）に示す構成であってもよい。図２の（Ａ）のフレーム５０Ａは、導電性の材料で形成された本体５００Ａを有し、導電性の本体５００Ａの外表面に、非導電性のカバー５０１が設けられている。カバー５０１は、フレーム５０Ａの保護部材として機能する。導電性の本体５００Ａは、幅方向の両側に形成されたスリット５１を有する。スリット５１は反射パネル１１のサイドエッジを保持する。反射パネル１１のサイドエッジは、図１の高さ（Ｚ）方向に沿ったエッジである。
　本体５００Ａには、スリット５１に連通するキャビティ５２と、スリット５１及びキャビティ５２に連通しない中空５５が形成されている。中空５５は必須ではないが、フレーム５０Ａにキャビティ５２、及び中空５５を設けることで、フレーム５０Ａを軽量化できる。
　図２の（Ｂ）のフレーム５０Ｂは、導電性の材料で形成された本体５００Ｂを有し、導電性の本体５００Ｂの外表面に、非導電性のカバー５０１が設けられている。カバー５０１は、フレーム５０Ｂの保護部材として機能する。フレーム５０Ｂは、本体５００Ｂの幅方向の両側に形成されたスリット５１を有する。本体５００Ｂには、スリット５１に連通するキャビティ５２と、キャビティ５２に設けられた溝５３と、キャビティ５２及び溝５３に連通しない中空５５が形成されている。溝５３は、キャビティ５２を挟んでスリット５１と対向する位置に設けられる。溝５３は、スリット５１から挿入される反射パネル１１のサイドエッジを保持する。フレーム５０Ｂにキャビティ５２と中空５５を設けることで、フレーム５０Ｂを軽量化できる。キャビティ５２に溝５３を設けることで、反射パネル１１の保持が安定する。
　図３は、フレーム５０Ａへの反射パネル１１の挿入状態を示す水平断面図である。図３の（Ａ）で、反射パネル１１はキャビティ５２の奥まで挿入され、反射パネル１１のエッジ１１ｅは本体５００Ａに当接している。反射パネル１１は、金属メッシュ等の導電層１１２を誘電体層１１３で挟んだ構成を有している。導電層１１２は反射パネル１１の反射面を形成し、所望の周波数帯の電磁波を所望の方向へ所望のレベルで反射するように設計されている。反射パネル１１のエッジ１１ｅで、導電層１１２は本体５００Ａと物理的に接触し、本体５００Ａを介して隣接する反射パネル１１と電気的に接続される。
　図３の（Ｂ）で、反射パネル１１は、矢印で示すようにフレーム５０Ａの外側に向かう方向にずれている。反射パネル１１のエッジ１１ｅは本体５００Ａから離れ、反射パネル１１の導電層１１２と導電性の本体５００Ａの間の物理的、電気的な接触はないが、反射パネル１１のエッジ１１ｅはキャビティ５２の内部に維持され、フレーム５０Ａの外に露出していない。この状態で、隣接する反射パネル１１間で物理的な接触による電気接続はないが、反射パネル１１の反射面で生じる電界は導電層１１２からフレーム５０Ａの本体５００Ａに伝搬し得る。図３の（Ｂ）の状態で、連続的な一枚パネルを用いたときの８０％以上の散乱断面積が得られ、反射特性が維持される。この反射特性維持の根拠は後述する。
　反射パネル１１のそれぞれは、所望の反射特性が得られるように、導電層１１２のパターン、誘電体層１１３の厚さ、誘電率等が設計されている。フレーム５０Ａの大部分が樹脂等の非導電性材料で形成される場合でも、少なくとも挿入される反射パネル１１のエッジ１１ｅと対向する面から、隣接する反射パネル１１のエッジと対向する面までが導体で形成されている場合は、図３の（Ｂ）の状態であっても、連続する一枚パネルの電磁波反射装置を用いるときの８０％以上の散乱断面積が得られる。
　図４は、フレーム５０Ｂへの反射パネル１１の挿入状態を示す水平断面図である。図４の（Ａ）で、反射パネル１１はキャビティ５２の溝５３の奥まで挿入され、反射パネル１１のエッジ１１ｅは本体５００Ｂに当接している。反射パネル１１のエッジ１１ｅで、導電層１１２は本体５００Ｂと物理的に接触し、本体５００Ｂを介して隣接する反射パネル１１と電気的に接続される。
　図４の（Ｂ）で、反射パネル１１は、矢印で示すようにフレーム５０Ｂの外側に向かう方向にずれて、エッジ１１ｅは溝５３の外にある。反射パネル１１の導電層１１２と導電性の本体５００Ｂとの物理的な接触はないが、反射パネル１１のエッジ１１ｅはキャビティ５２の内部に維持され、フレーム５０Ｂの外に露出していない。反射パネル１１の導電層１１２で生じた反射電界は、エッジ１１ｅからフレーム５０Ｂの本体５００Ｂに伝搬し得る。図４の（Ｂ）の状態で、連続的な一枚パネルを用いたときの８０％以上の散乱断面積が得られ、反射特性が維持される。この根拠は後述する。
　反射パネル１１のそれぞれは、所望の反射特性が得られるように、導電層１１２のパターン、誘電体層１１３の厚さ、誘電率等が設計されている。フレーム５０Ｂの大部分が樹脂等の非導電性材料で形成される場合でも、少なくとも挿入される反射パネル１１のエッジ１１ｅと対向する面から、隣接する反射パネル１１のエッジと対向する面までが導体で形成されている場合は、図４の（Ｂ）の状態であっても、連続する一枚パネルの電磁波反射装置を用いるときの８０％以上の散乱断面積が得られる。
　フレーム５０に保持される反射パネル１１が、どの程度ずれるまで反射特性が維持されるかを、シミュレーションで検証する。図５は、反射特性のシミュレーションに用いるフレーム５０Ｍのモデル図である。シミュレーション用のフレーム５０Ｍとして、図４のフレーム５０Ｂと同じタイプのアルミニウムの本体５００を用いる。本体５００の全体の厚さＴは１６．０ｍｍ、幅Ｗは６０．０ｍｍに設定する。本体５００の外側の表面に、厚さ５．０ｍｍ、幅６０．０ｍｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のカバー５０１を取りつける。ＰＶＣのカバー５０１は非導電性の保護部材の一例である。カバー５０１のコーナー部の曲率半径は２．０ｍｍである。カバー５０１に覆われていない端面５０３から反射パネルが挿入される。
　本体５００に形成された中空５５の厚さｔ１は６．０ｍｍ、幅ｗ４は２０．０ｍｍである。キャビティ５２の厚さｔ２は１１．０ｍｍ、幅ｗ３は７．５ｍｍである。キャビティ５２に設けられた溝５３の厚さｔ３は５．５ｍｍ、幅ｗ５は３．７５ｍｍである。スリット５１の間隔ｔ４は６．０ｍｍ、幅方向のサイズｗ５は３．７５ｍｍである。スリット５１の入り口から溝５３までの距離ｗ１は１５．０ｍｍ、溝５３と溝５３の間の距離ｗ２は３０．０ｍｍである。
　本体５００の両側のスリット５１から反射パネル１１を溝５３の奥まで挿入した図４の（Ａ）の状態を、オフセット０．０ｍｍとする。オフセット０．０ｍｍの状態から、反射パネル１１を図４の（Ｂ）の矢印の方向（外側）へ少しずつずらして、反射特性を計算する。シミュレーションで用いる反射パネル１１は、厚さ１．０ｍｍのＳＵＳの導電層１１２を、厚さ２．０ｍｍのポリカーボネートの誘電体層１１３で挟んで接着した構成とする。反射パネル１１のトータルの厚さは５．０ｍｍである。
　図６は、反射特性の算出方法を示す。反射特性は、縦軸のレーダ反射断面積（ＲＣＳ：Rader Cross Section）、すなわち散乱断面積のピーク比で示される。ＲＣＳは、入射電磁波を反射させる能力を示す指標として用いられる。ピーク比は、フレーム５０による連結のない一枚パネルの散乱断面積のピーク強度に対する、フレーム５０で反射パネル１１を接続したときの散乱断面積のピーク強度の比である。
　２枚の反射パネル１１をフレーム５０で連結することで、連結のない一枚の反射パネルと比較してＲＣＳのメインピーク強度が低下する。低下の度合が小さいほど、反射特性が良好である。メインピークの強度低下が２０％以内であれば、すなわち、一枚パネルの電磁波反射装置の８０％以上の散乱断面積が得られれば、電磁波反射装置として有効に機能する。評価では、汎用の３次元電磁界シミュレーションソフトウェアを用い、３．８ＧＨｚの平面波を電磁波反射装置で反射させて、散乱断面積を解析する。
　図７と図８は、電磁波シミュレーションの解析空間２０１を示す。反射パネル１１の厚さ方向をｘ方向、幅方向をｙ方向、高さ方向をｚとして（図１参照）、解析空間を（ｘ方向のサイズ）×（ｙ方向のサイズ）×（ｚ方向のサイズ）で表す。入射電磁波の周波数が３．８ＧＨｚのときの解析空間のサイズを１５０ｍｍ×５００ｍｍ×５００ｍｍとする。境界条件は、図８に示すように解析空間２０１の周囲に電磁波吸収体２０２を配置した設計とする。
　上述した条件で、反射パネル１１をオフセット０．０ｍｍからオフセット量を変えて、散乱断面積のメインピークの強度比を計算する。
　＜実施例１＞
　反射パネル１１をフレーム５０のアルミニウム本体のキャビティ５２の溝５３の奥まで挿入し（オフセット０．０ｍｍ）、周波数３．８ＧＨｚの電磁波を電磁波反射装置に入射する。入射角を０°から６０°まで１０°刻みで変化変えて、各入射角で散乱断面積のメインピークの強度比を計算する。入射角０°は反射パネル１１への垂直入射である。複数の入射角度で計算したメインピークの強度比の平均値で反射特性を評価する。各入射角でのメインピークの強度比は表１に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　オフセット０．０ｍｍのときのメインピークの強度比の平均は０．８３であり、複数の反射パネルをフレーム５０で接続した構成で良好な反射特性が得られることがわかる。
　＜実施例２＞
　フレーム５０の内部で、反射パネル１１をオフセット０．０ｍｍの状態から、両方向に０．５ｍｍずつずらして（オフセット０．５ｍｍ）、周波数３．８ＧＨｚの電磁波を入射する。オフセット量が０．５ｍｍでは、反射パネル１１の導電層１１２はフレーム５０の本体５００と物理的に接触していないが、反射パネル１１のエッジ１１ｅは溝５３の内部に位置し、反射パネル１１は溝５３とスリット５１により確実に保持されている。入射角を０°から６０°まで１０°刻みで変えて入射し、各入射角で散乱断面積のメインピークの強度比を計算する。各入射角でのメインピークの強度比は表２に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　オフセット０．５ｍｍでのメインピークの強度比の平均は０．８１である。実施例１に比べてメインピークの強度比の平均が若干低下するが、一枚パネルの散乱断面積のメインピークの８０％以上が得られ、電磁波反射装置として有効に機能する。
　＜実施例３＞
　フレーム５０の内部で、反射パネル１１をオフセット０．０ｍｍの状態から、両方向に７．５ｍｍずつずらして（オフセット７．５ｍｍ）、周波数３．８ＧＨｚの電磁波を入射する。オフセット量が７．５ｍｍでは、反射パネル１１のエッジ１１ｅは溝５３から外れているが、キャビティ５２の内部に位置し、反射パネル１１はスリット５１により保持されている。入射角を０°から６０°まで１０°刻みで変えて入射し、各入射角で散乱断面積のメインピークの強度比を計算する。各入射角でのメインピークの強度比は表３に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　オフセット７．５ｍｍでのメインピークの強度比の平均は０．８０である。実施例２に比べてメインピークの強度比の平均がさらに低下するが、一枚パネルの散乱断面積のメインピークの８０％以上が得られ、電磁波反射装置として有効に機能する。
　＜実施例４＞
　フレーム５０の内部で、反射パネル１１をオフセット０．０ｍｍの状態から、図４の（Ｂ）の矢印で示す方向に１５．０ｍｍずつずらして（オフセット１５．０ｍｍ）、周波数３．８ＧＨｚの電磁波を入射する。オフセット量が１５．０ｍｍでは、反射パネル１１のエッジ１１ｅの位置は、フレーム５０Ｍの幅方向の端面５０３に一致し、フレーム５０Ｍの外部に露出していない。入射角を０°から６０°まで１０°刻みで変えて入射し、各入射角で散乱断面積のメインピークの強度比を計算する。各入射角でのメインピークの強度比は表４に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　オフセット１５．０ｍｍでのメインピークの強度比の平均は０．８０である。反射パネル１１のエッジ１１ｅをフレーム５０Ｍの外部に露出させないことで、実施例３と同様に一枚パネルの散乱断面積のメインピークの８０％以上が得られる。ただし、反射パネル１１の安定保持の観点からは、反射パネル１１のエッジ１１ｅは、スリット５１に挿入されていることが望ましく、図５のモデルで２．０ｍｍから３．０ｍｍ程度はスリット５１に挿入されていることが望ましい。
　＜比較例１＞
　フレーム５０の内部で、反射パネル１１をオフセット０．０ｍｍの状態から、図４の（Ｂ）の矢印で示す方向に２５．０ｍｍずつずらして（オフセット２５．０ｍｍ）、周波数３．８ＧＨｚの電磁波を入射する。オフセット量が２５．０ｍｍでは、反射パネル１１のエッジ１１ｅの位置は、完全にフレーム５０Ｍから外れてフレーム５０Ｍの外に露出している。入射角を０°から６０°まで１０°刻みで変えて入射し、各入射角で散乱断面積のメインピークの強度比を計算する。各入射角でのメインピークの強度比は表５に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　オフセット２５．０ｍｍでのメインピークの強度比の平均は０．７０である。反射パネル１１のエッジ１１ｅがフレーム５０Ｍの外部に露出することで、導電層１１２での損失が増大し、一枚パネルの散乱断面積のメインピークの７０％しか得られない。反射パネル１１をフレーム５０で保持せずに、たとえば壁面等に接着した場合、垂直入射と５０°の入射角で良好な反射特性は得られるが、電磁波反射装置としてカバーできる角度範囲が限られる。
　＜比較例２＞
　フレーム５０の内部で、反射パネル１１をオフセット０．０ｍｍの状態から、図４の（Ｂ）の矢印で示す方向に２０．０ｍｍずつずらして（オフセット２０．０ｍｍ）、周波数３．８ＧＨｚの電磁波を入射する。オフセット量が２５．０ｍｍでは、反射パネル１１のエッジ１１ｅの位置は、完全にフレーム５０Ｍから外れてフレーム５０Ｍの外に露出している。入射角を０°から６０°まで１０°刻みで変えて入射し、各入射角で散乱断面積のメインピークの強度比を計算する。各入射角でのメインピークの強度比は表６に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　オフセット２０．０ｍｍでのメインピークの強度比の平均は０．７５である。反射パネル１１のエッジ１１ｅを比較例１よりもフレーム５０Ｍに近づけているが、エッジ１１ｅがフレーム５０Ｍの外部に露出することで、導電層１１２での損失が生じ、一枚パネルの散乱断面積のメインピークの７５％しか得られない。反射パネル１１をフレーム５０で保持せずに、たとえば壁面等に接着した場合、垂直入射と、４０°から５０°の入射範囲で良好な反射特性は得られるが、電磁波反射装置としてカバーできる角度範囲が限られる。
　実施例１から４、及び比較例１、２から、反射パネル１１の導電層１１２は、必ずしもフレーム５０の導電性の本体５００と物理的に接触していなくてもよい。反射パネル１１のエッジ１１ｅがフレーム５０の外側に露出しないかぎり、エッジ１１ｅと本体５００の対向面が接触、または非接触の状態で反射パネル１１はフレーム５０に保持され、必要な反射特性が得られる。このことは、必ずしもフレーム５０の本体５００の全体を導電性の材料で形成しなくてもよいことを示唆する。反射パネル１１のエッジ１１ｅがフレーム５０の外側に出ないかぎり、反射パネル１１の導電層１１２が本体５００の導電部分と接触していなくても本体５００の導電部分を介して必要とされる反射特性が得られるからである。
　そこで、フレーム５０の表面の一部に非導電性のコーティングを設けたときの反射特性を検証する。電磁波反射装置１０または電磁波反射フェンス１００が屋内または屋外に設置される場合、水分や塩分の影響で、フレーム５０の金属表面に錆が生じる。非導電性のコーティングを防錆コートとして用いることができれば、耐候性が向上し、反射特性を良好に維持することができる。以下で、非導電性のコーティング及びを施したフレームの反射特性を測定する。
　＜実施例５＞
　図９は、実施例５のフレーム５０Ｃの水平断面図である。フレーム５０Ｃは、図３のフレーム５０Ａの本体５００Ａと同じタイプの導電性の本体５００Ｃを有する。導電性の本体５００Ｃの表面の少なくとも一部を、非導電性の、たとえば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の保護コーティング５９で覆う。図９では、本体５００Ｃの外表面と、中空５５、スリット５１、及びキャビティ５２の内壁を非導電性の保護コーティング５９で覆い、フレーム５０Ｃの内部で反射パネル１１のエッジ１１ｅと対向する導電性の対向面５２１を保護コーティング５９で覆わない。
　反射パネル１１を、エッジ１１ｅ（図３（Ａ）参照）が対向面５２１と接触するまでキャビティ５２内に挿入した状態で、ベクトルネットワークアナライザと、フリースペース斜め入射測定装置を用いて、反射減衰量をＳパラメータ法で測定する。Ｓパラメータ（散乱パラメータ）として、伝送（Ｓ２１）に対する反射（Ｓ１１）の比を測定する。電磁波反射装置への入射電磁波が４．９ＧＨｚのときの反射減衰量は０．００ｄＢであり、２８．０ＧＨｚのときの反射減衰量は－０．０２ｄＢである。
　＜実施例６＞
　図１０は、実施例６のフレーム５０Ｄの水平断面図である。フレーム５０Ｄは、図４のフレーム５０Ｂの本体５００Ｂと同じタイプの導電性の本体５００Ｄを有する。導電性の本体５００Ｄの表面の少なくとも一部を、非導電性の、たとえば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の保護コーティング５９で覆う。図１０では、本体５００Ｄの外表面と、中空５５、スリット５１、及びキャビティ５２の内壁を非導電性の保護コーティング５９で覆い、溝５３の底面５３１と側面５３２を保護コーティング５９で覆わない。溝５３の底面５３１は、反射パネル１１のエッジ１１ｅとの対向面となる。
　反射パネル１１を、エッジ１１ｅ（図４（Ａ）参照）が溝５３の底面５３１と接触するまで溝５３に挿入した状態で、ベクトルネットワークアナライザと、フリースペース斜め入射測定装置を用いて、電磁波反射装置での反射減衰量をＳパラメータ法で測定する。Ｓパラメータ（散乱パラメータ）として、伝送（Ｓ２１）に対する反射（Ｓ１１）の比を測定する。電磁波反射装置への入射電磁波が４．９ＧＨｚのときの反射減衰量は０．００ｄＢであり、２８．０ＧＨｚのときの反射減衰量は－０．０１ｄＢである。
　＜実施例７＞
　図１１は、実施例７のフレーム５０Ｅの水平断面図である。フレーム５０Ｅは、図３のフレーム５０Ａの本体５００Ａと同じタイプの導電性の本体５００Ｅを有する。本体５００Ｅの外気と触れるすべての表面を、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の保護コーティング５９で覆う。図９、及び図１０と異なり、挿入される反射パネル１１のエッジ１１ｅと対向する面の保護コーティング５９を剥離せずに、本体５００Ｅの全表面に保護コーティング５９を設ける。
　反射パネル１１を、エッジ１１ｅ（図３（Ａ）参照）が保護コーティング５９で覆われた本体５００Ｅと当接するまでキャビティ５２内に挿入した状態で、ベクトルネットワークアナライザと、フリースペース斜め入射測定装置を用いて、電磁波反射装置での反射減衰量をＳパラメータ法で測定する。Ｓパラメータ（散乱パラメータ）として、伝送（Ｓ２１）に対する反射（Ｓ１１）の比を測定する。電磁波反射装置への入射電磁波が４．９ＧＨｚのときの反射減衰量は入射電磁波の－０．０５ｄＢであり、２８．０ＧＨｚのときの反射減衰量は－０．１０ｄＢである。
　実施例５、及び６に基づくと、導電性の本体５００の、反射パネル１１のエッジ１１ｅと対向する対向面以外の面を非導電性の保護コーティング５９で覆うことで、反射減衰量を最小限に抑制しつつ、保護効果が得られることがわかる。実施例７によると、反射パネル１１のエッジ１１ｅと対向する対向面を非導電性の保護コーティング５９で覆った場合でも、反射減衰量の増大はわずかであり、保護効果と反射特性の維持を両立できることがわかる。実施例５、６、及び７では反射パネル１１をフレームの本体５００に当接するまで挿入した状態（オフセットゼロ）で測定しているが、実施例２～４のように、反射パネル１１のエッジ１１ｅがフレーム５０の外に露出しない状態で保持される場合も、良好な反射特性が維持されると推測される。
　たとえば、図１２のように、対向面５２１を除いて保護コーティング５９を施した導電性の本体５００Ｃの途中まで反射パネル１１を挿入した状態でも、実施例５と同等の反射特性が期待される。また、図１３のように、溝５３の底面５３１と側面５３２以外の面に保護コーティング５９を施した導電性の本体５００Ｄの途中まで反射パネル１１を挿入した状態でも、実施例６と同等の反射特性が期待される。溝５３の底面５３１を露出し、側面５３２を保護コーティング５９で覆ってもよい。図１２と図１３の双方で、反射パネル１１のエッジ１１ｅと対向する面を除くフレーム内面の全てを保護コーティング５９で覆う必要はない。エッジ１１ｅと対向する面を除いて、フレームの導電性の部分の表面の少なくとも一部に非導電性の保護コーティング５９を設けてもよい。たとえば、溝５３とキャビティ５２の内壁は保護コーティング５９で覆わずに、スリット５１の内壁とフレームの外表面を保護コーティングで覆ってもよい。また、中空５５の内壁は必ずしも保護コーティング５９で覆わなくてもよい。図１１の構成で反射パネル１１を本体５００Ｅの途中まで挿入した場合でも、実施例７と同等の反射特性が期待できる。
　以上、特定の実施例に基づいて本発明を述べてきたが、本発明は上述した構成例に限定されない。反射パネル１１の導電層１１２は、エッジ１１ｅからいずれか一方の誘電体層１１３の表面まで延びていてもよい。この場合、特に図１０のフレーム５０Ｄで、底面５３１と側面５３２を露出させた溝５３の奥まで反射パネル１１を挿入したときの隣接の反射パネル１１間での電気的な接続が良好に維持される。スリットを保護コーティングしている場合は直接的な電気接続はなくても、エッジによる散乱はスリット内で乱反射することで結果的に電磁波反射装置としての反射角は所望の方向となる。導電層１１２を２つの誘電体層１１３の間に挟む替わりに、一つの誘電体プレートの表面に導電層１１２を形成し、裏面にグランド層を形成してもよい。誘電体プレートの表面に形成された導電層１１２の表面を樹脂等の保護シートで覆ってもよい。
　上述した各実施例を互いに組み合わせてもよい。作製工程の容易性の観点から、フレーム５０の全面に保護コーティング５９を施し、反射パネル１１のエッジ１１ｅと対向する面の保護コーティング５９を剥離した後に、フレーム５０の外側を覆う保護コーティング５９に非導電性のカバー５０１を接合してもよい。あるいは、図１４の変形例に示すように、フレーム５０の導電部分の外表面に樹脂製のカバー５０１を設け、フレーム５０の端面５０３（図５参照）と内壁に保護コーティング５９を施し、反射パネル１エッジ１１ｅと対向する対向面を露出させてもよい。図１４の（Ａ）に示すフレーム５０Ｆでは、図２の（Ａ）と同じ形状の導電性の本体５００Ｆのうち、カバー５０１で覆われていない内壁の一部に保護コーティング５９を施し、導電性の対向面５２１を露出させている。図１４の（Ｂ）に示すフレーム５０Ｇでは、図２の（Ｂ）と同じ形状の導電性の本体５００Ｇのうち、カバー５０１で覆われていない内壁の一部に保護コーティング５９を施し、導電性の溝５３の底面５３１と側面５３２を露出させている。図１１のように、対向面５２１または５３１の保護コーティング５９を除去せずに、残しておいてもよい。フレーム５０だけではなく、トップフレーム５７とボトムフレーム５８の一方または両方で、フレームの導電部分に非導電性の保護コーティング５９を施してもよい。この場合、反射パネル１１のトップエッジまたはボトムエッジと対向する導電性の対向面の保護コーティング５９を剥離してもよいし、保護コーティングを維持してもよい。
　複数の電磁波反射装置１０を連結した電磁波反射フェンス１００で、隣接する２枚の反射パネル１１の各々は、エッジ１１ｅがフレーム５０の導電性の対向面５２１または５３１と接触または非接触の状態でフレーム５０に保持される。電磁波反射フェンス１００の設置面の平坦性が不十分な場合や、設置環境によっては、反射パネル１１がフレーム５０の奥まで完全に挿入できない場合もあり得るが、実施形態のフレーム構成を採用することで、反射パネル１１のエッジが多少ずれても、フレーム５０の外に露出しない限り、良好な反射特性が維持される。
　電磁波反射装置１０の反射パネル１１のサイズ（幅×高さ）は、３０ｃｍ×３０ｃｍから３ｍ×３ｍの範囲で適宜選択可能である。反射パネル１１のサイズが大きくなると、設置の安定性への要求が高くなるが、実施形態のフレーム構成を採用することで、反射パネル１１を、反射特性の劣化を抑制しつつ、安定して保持できる。複数の反射パネル１１を連結して電磁波反射フェンス１００として用いる場合は、反射パネル１１のエッジ１１ｅの位置が多少ずれても、隣接する反射パネル間で反射電位を良好に維持できる。実施形態の電磁波反射装置と電磁波反射フェンスは、屋内、屋外のイベント施設や、工場等の施設内やプロセスライン、電子機器の多いオフィス内等にも有効に用いられる。
　この出願は、２０２２年５月９日に出願された日本国特許出願第２０２２－０７７１８９号に基づいてその優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を含む。
１０、１０－１、１０－２、１０－３　電磁波反射装置
１１、１１－１、１１－２、１１－３　反射パネル
１１ｅ　エッジ
１１２　導電層
１１３　誘電体層
５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅ　フレーム（サイドフレーム）
５０１　カバー（保護部材）
５１　スリット
５２　キャビティ
５２１　対向面
５３　溝
５３１　底面
５３２　側面
５５　中空
５６　脚部
５７　トップフレーム
５８　ボトムフレーム
５９　保護コーティング
１００　電磁波反射フェンス

Claims (12)

  1. 　１ＧＨｚ～１７０ＧＨｚの周波数帯から選択される所望の帯域の電波を反射する反射パネルと、
    　前記反射パネルを保持するフレームと、
    を備え、
    　前記フレームは導電部分を有し、前記反射パネルは、前記反射パネルのエッジが前記フレームの外に露出しないように前記フレームに保持されており、前記フレームの前記導電部分の少なくとも一部は非導電性の保護部材または保護コーティングで覆われている、
    電磁波反射装置。
  2. 　前記フレームの内部で前記エッジと対向する導電性の対向面は前記保護部材又は前記保護コーティングで覆われている、
    請求項１に記載の電磁波反射装置。
  3. 　前記フレームの内部で前記エッジと対向する導電性の対向面は、前記保護部材または前記保護コーティングで覆われていない、
    い請求項１記載の電磁波反射装置。
  4. 　前記フレームは、導電性の本体と、前記本体に形成されて前記反射パネルが挿入されるスリットと、前記スリットに連通するキャビティとを有し、前記本体の外表面と前記スリットは前記保護コーティングで覆われている、
    請求項１に記載の電磁波反射装置。
  5. 　前記反射パネルは、前記エッジが前記キャビティの底面と接触、または非接触の状態で前記スリットに保持されている、
    請求項４に記載の電磁波反射装置。
  6. 　前記本体は、前記スリット及び前記キャビティから独立した中空を有する
    請求項５に記載の電磁波反射装置。
  7. 　前記フレームは、導電性の本体と、前記本体に形成されて前記反射パネルが挿入されるスリットと、前記スリットに連通するキャビティと、前記キャビティに形成された溝と、を有し、前記溝の底面は前記エッジと対向する対向面であり、前記本体の外表面と前記スリットは前記保護コーティングで覆われている、
    請求項１に記載の電磁波反射装置。
  8. 　前記反射パネルは、前記エッジが前記溝の前記底面と接触、または非接触の状態で前記スリットに保持されている、
    請求項７に記載の電磁波反射装置。
  9. 　前記本体は、前記キャビティ及び前記溝から独立した中空を有する、
    請求項８に記載の電磁波反射装置。
  10. 　前記フレームは、導電性の本体と、前記本体の外表面に設けられる非導電性のカバー、
    を有する請求項１に記載の電磁波反射装置。
  11. 　前記本体の外表面と内壁の一部は前記保護コーティングで覆われており、前記非導電性のカバーは、前記本体の前記外表面を覆う前記保護コーティングに接合されている、
    請求項１０に記載の電磁波反射装置。
  12. 　請求項１から１１のいずれか１項に記載の電磁波反射装置を複数、前記反射パネルの幅方向に連結した電磁波反射フェンスであって、
    　隣接する２枚の反射パネルの各々は、討議反射パネルの前記エッジが前記フレームの内部で対向する対向面と接触または非接触の状態で、前記フレームに保持されている、
    電磁波反射フェンス。
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