WO2023223896A1 - 反射器 - Google Patents

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WO2023223896A1
WO2023223896A1 PCT/JP2023/017441 JP2023017441W WO2023223896A1 WO 2023223896 A1 WO2023223896 A1 WO 2023223896A1 JP 2023017441 W JP2023017441 W JP 2023017441W WO 2023223896 A1 WO2023223896 A1 WO 2023223896A1
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WO
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reflector
reflection
reflecting
length
radio waves
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Application number
PCT/JP2023/017441
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English (en)
French (fr)
Inventor
翔 熊谷
裕 宇井
眞平 長江
修 加賀谷
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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Classifications

    • 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

Definitions

  • the present disclosure relates to a reflector.
  • a reflecting plate (wave shaping device) has a plurality of reflecting elements, and uses the coupling between the first resonant element and the second resonant element of each reflecting element to shape the radio wave and reflect it. It is described that the direction is adjusted (for example, see Patent Document 1).
  • a reflected wave that is reflected in the direction set as the reflection direction can be obtained in addition to the set reflection.
  • unnecessary reflection may occur in which a reflected wave is generated in an unnecessary direction that is not set as the reflection direction.
  • the reflector according to the embodiment of the present disclosure includes a plurality of reflecting plates each having a first length L1 in the first axial direction and a second length L2 in the second axial direction, and the plurality of reflecting plates an interval between adjacent reflectors of at least some of the plurality of reflectors arranged two-dimensionally along the axial direction and the second axis direction, capable of reflecting radio waves at angles other than specular reflection; is 0.5 ⁇ L1 or more in the first axial direction, or 0.5 ⁇ L2 or more in the second axial direction.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the radio wave transmission system 10 in an embodiment of the present disclosure.
  • 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a radio wave transmission system 10.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a state in which the radio wave transmission system 10 is attached to a wall 6.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a reflector 100.
  • FIG. It is a figure showing an example of arrangement of a plurality of cells of reflector 100R.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the principle of adjusting the reflection angle on a reflection plate 100R included in the reflector 100.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the principle of adjusting the reflection angle on a reflection plate 100R included in the reflector 100.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a cell 110.
  • FIG. It is a figure which shows the state of the resonant element 112 in the on state and off state of PIN diode 112C. It is a figure which shows the state of the resonant element 112 in the on state and off state of PIN diode 112C. It is a figure explaining an example of unnecessary reflection in one reflection plate 100R. It is a figure which shows the distribution of ON and OFF when ON and OFF of each cell 110 of 100 R of reflection plates are set in a linear arrangement. It is a figure which shows an example of the simulation result of the angular distribution of the reflected wave of one reflection plate 100R.
  • FIG. 3 is a diagram showing a polar coordinate system used when calculating the radar reflection cross section ⁇ ( ⁇ , ⁇ ). 12 is a diagram showing how to take the angle ⁇ (horizontal angle) of the horizontal axis in FIG. 11.
  • FIG. It is a figure which shows the distribution of ON and OFF when ON and OFF of each cell 110 of 100 R of reflection plates are set in a nonlinear arrangement. It is a figure showing reflector 100 of an embodiment. It is a figure which shows the reflector 1 for comparison. It is a figure which shows the distribution of ON and OFF when ON and OFF of each cell 110 of 4 reflection plates 100R of the reflector 100 of embodiment are set in a nonlinear arrangement.
  • the direction parallel to the X axis (X direction), the direction parallel to the Y axis (Y direction), and the direction parallel to the Z axis (Z direction) are orthogonal to each other.
  • the X direction is an example of a first axis direction
  • the Y direction is an example of a second axis direction
  • the Z direction is an example of a third axis direction.
  • the ⁇ Z direction side may be referred to as the lower side or lower side
  • the +Z direction side may be referred to as the upper side or upper side.
  • planear view refers to viewing in the XY plane.
  • radio wave is a type of electromagnetic wave, and generally, electromagnetic waves of 3 THz or less are called radio waves.
  • electromagnetic waves emitted from outdoor base stations or relay stations will be referred to as “radio waves,” and when referring to electromagnetic waves in general, they will be referred to as “electromagnetic waves.”
  • millimeter wave or millimeter wave band includes not only the frequency band of 30 GHz to 300 GHz, but also the quasi-millimeter wave band of 24 GHz to 30 GHz.
  • the radio waves reflected by the reflector of the embodiment are preferably radio waves in the millimeter wave band of the fifth generation mobile communication system (5G), or in the frequency band of 1 GHz to 40 GHz, including Sub-6. Further, the radio waves reflected by the reflector of the embodiment may be LTE (Long Term Evolution), LTE-A (LTE-Advanced), or UMB (Ultra Mobile Broadband). In addition, the radio waves reflected by the reflector of the embodiment include IEEE802.11 (Wi-Fi (registered trademark)), IEEE802.16 (WiMAX (registered trademark)), IEEE802.20, UWB (Ultra-Wideband), Bluetooth ( (registered trademark) or LPWA (Low Power Wide Area). As the frequency of radio waves increases, propagation loss due to reflection and diffraction increases, and dead zones are more likely to occur. Therefore, the reflector of the embodiment is more suitable for communications that handle relatively high frequencies.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of the operation of a radio wave transmission system 10 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the radio wave transmission system 10 of the present disclosure is placed, for example, on a wall or window of an outdoor building BD.
  • the radio wave transmission system 10 includes a reflector 100 (see FIG. 2), and the reflector 100 of the present disclosure is called a RIS (Reconfigurable Intelligent Surface) and can adjust the directivity of a beam. This is a directional control array.
  • the type of building BD in which the radio wave transmission system 10 is placed is arbitrary, it is, for example, a building in an area where there are many high-rise buildings. In areas where there are many high-rise buildings, dead zones (areas or spaces with poor communication environment, also known as ⁇ dead zones'') where radio waves do not reach properly are likely to occur.
  • the radio wave transmission system 10 of the present disclosure transmits radio waves to a dead area by controlling the direction of a reflected radio wave beam.
  • a wireless base station RB may be provided to perform wireless communication.
  • the radio base station RB converts a signal from a network (not shown) such as the Internet into a radio signal, and transmits radio waves R, so that a receiving terminal receives the radio waves R. Further, by receiving radio waves R transmitted by the receiving terminal at the radio base station RB, the receiving terminal can access a network such as the Internet.
  • the radio base station RB may be provided close to the radio wave transmission system 10 by several tens of centimeters to several meters, or may be provided several tens of meters to several kilometers away from the radio wave transmission system 10. Good too.
  • the radio wave transmission system 10 of the present disclosure changes the beam direction of the incident radio wave R, directs the beam in a specific direction and reflects it, or makes it into a multi-beam, thereby achieving a dead zone blocked by the building BD.
  • radio waves are plane waves unless otherwise specified.
  • the radio wave transmission system 10 it is possible to select an outdoor user terminal U1 and an outdoor user terminal U2 to communicate over the Internet. Specifically, for example, a radio wave R transmitted from the wireless base station RB at a certain time is reflected by the radio wave transmission system 10 and received by the user terminal U1 outdoors, thereby establishing wireless communication of the user terminal U1. can. The radio waves R transmitted from the radio base station RB at different times are reflected by the radio wave transmission system 10 and received by the user terminal U2 outdoors, thereby making it possible to establish radio communication with the user terminal U2.
  • FIG. 1 shows an example in which a wireless base station RB is provided in addition to the radio wave transmission system 10, even if the radio waves coming from a wireless relay station etc. are reflected by the reflector 100 of the radio wave transmission system 10, good.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the radio wave transmission system 10.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a state in which the radio wave transmission system 10 is attached to the wall 6.
  • FIG. 2 shows a state in which the reflector 100 directly reflects radio waves arriving from the wireless base station RB.
  • the radio wave transmission system 10 includes a reflector 100 and a control section 5.
  • the control unit 5 of the present disclosure is realized by, for example, an MCU (Micro Controller Unit), and includes a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), input/output Includes interfaces, internal buses, etc.
  • MCU Micro Controller Unit
  • CPU Central Processing Unit
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • the control unit 5 receives an incident wave source position (including the direction of arrival of a plane wave by setting it to infinity) and a reflection direction instruction (directivity instruction) from the outside, and controls the reflection angles of the plurality of cells of the reflector 100, respectively. Control. Inputs from outside the control unit 5 are input from, for example, a management computer (not shown) that manages the building BD, a wireless base station RB, and the like. Note that the control unit 5 operates based on a power supply voltage generated by a power generation unit (not shown).
  • the radio wave transmission system 10 (reflector 100 and control unit 5) is provided on the wall 6.
  • the height from the ground is preferably 1 m to 14 m, particularly preferably 2 m to 10 m, from the viewpoint of radio wave efficiency.
  • FIG. 3 shows an example in which the radio wave transmission system 10 is placed on the wall 6, the reflector 100 in the radio wave transmission system 10 may be placed on a window glass.
  • the substrate of the reflecting plate and the resonant element included in the reflector 100 are made of a transparent member having a visible light transmittance of 50% or more.
  • the control unit 5 may be placed at another location apart from the reflector 100, such as a wall adjacent to the window glass or a frame of the window glass. Good too.
  • the radio wave transmission system 10 of the present disclosure may be installed on an indoor wall or window glass. In that case, it contributes to reducing the dead zone indoors.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the reflector 100.
  • the reflector 100 includes, for example, four reflecting plates 100R.
  • the configuration of the four reflectors 100R is the same, and they are arranged at the four corners of a square area A of 2 m x 2 m, for example, with a certain distance between them. That is, the length of the reflector 100 in the X direction and the Y direction is, for example, 2 m in FIG. 4.
  • the length of the reflector 100 in the X direction and the Y direction is preferably 3 m or less, more preferably 2 m or less. For this reason, in FIG. 4, 2 m is shown as an example.
  • the reflector 100 may include a plurality of reflecting plates 100R, and the number of reflecting plates 100R can be any number as long as it is 2 or more. It may be.
  • the plurality of reflecting plates 100R included in the reflector 100 may be arranged with a certain distance between them.
  • Each of the plurality of reflecting plates 100R included in the reflector 100 as a RIS also functions as a RIS, and is a directivity control array that can adjust the directivity of the beam.
  • a configuration in which all the plurality of reflecting plates 100R included in the reflector 100 are arranged with a certain amount of space between each other will be described, but at least one of all the plurality of reflecting plates 100R Some of the reflecting plates 100R may be arranged with a certain distance between them.
  • a fifth reflector 100R may be provided at the center of the four reflectors 100R shown in FIG. 4 or at the center of the upper row.
  • the reflector 100 is a RIS that can reduce reflections in unnecessary directions (unnecessary reflections).
  • the configuration, operation, and unnecessary reflection of a plurality of reflecting plates 100R included in the reflector 100 will be explained.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the arrangement of a plurality of cells of the reflection plate 100R. In the following, a case will be described in which vertically polarized radio waves are reflected in FIG. 5, but the same applies to horizontally polarized waves.
  • the reflector 100R has a plurality of regularly arranged cells 110.
  • the cells 110 are configured as repeating units, and in FIG. 5, for example, ten cells 110 are arranged in the X direction and the Y direction. This is because if ten cells 110 are arranged in each of the X direction and the Y direction, the reflection angle of the reflected wave can be adjusted.
  • the arrangement of the plurality of cells 110 is not limited to the array shown in FIG. 5, but may be arranged randomly (irregularly) without regularity.
  • Ten or more cells 110 are arranged in the X direction and the Y direction, and the number of cells 110 arranged in the X direction and the Y direction is preferably 130 or less, and more preferably 100 or less.
  • each cell 110 has resonant elements 111 and 112.
  • the cell 110 is an example of a reflective section
  • the resonant element 111 is an example of a first resonant element
  • the resonant element 112 is an example of a second resonant element.
  • the resonant element 111 is a resonant element that can resonate independently at a predetermined resonant frequency.
  • the resonant element 112 includes a switching element that can switch the resonant frequency to the first resonant frequency or the second resonant frequency by electrical control, but this is omitted in FIG. 5. Details of the cell 110 will be described later using FIG. 7.
  • the reflection plate 100R can set the angle at which the incident radio waves are reflected in a desired direction. Details of turning on and off the cell 110 will be described later using FIGS. 7 and 8, but a switching element that can switch the resonant frequency of the resonant element 112 to the first resonant frequency or the second resonant frequency by electrical control is used.
  • a state in which the cell 110 is turned on is a state in which the cell 110 is turned on
  • a state in which the switching element is turned off is a state in which the cell 110 is turned off.
  • FIG. 5 cells 110 that are on are shown in white, and cells that are off are shown as filled dots.
  • the cell may include a passive resonant element that obtains a pre-designed phase of the radio wave upon reflection.
  • FIGS. 6A and 6B are diagrams illustrating an example of the principle of adjusting the reflection angle at the reflection plate 100R included in the reflector 100.
  • the reflector 100R is an array called RIS (Reconfigurable Intelligent Surface: reconfigurable reflector) that can adjust the directivity of the beam.
  • RIS Reconfigurable Intelligent Surface: reconfigurable reflector
  • d is the pitch between adjacent cells 110 in the X direction.
  • FIGS. 6A and 6B in order to make it easier to understand how radio waves are incident and reflected in adjacent cells 110 on the XZ plane, the positions where the radio waves are incident on the reflective surface (surface on the +Z direction side) of the reflective plate 100R, The position where the light is emitted from the reflective surface is shown separately, shifted in the X direction.
  • the reflecting plate 100R adjusts the propagation direction of the beam, which is the reflected wave, by changing the phase of the radio wave when reflecting the radio wave in each of the plurality of cells 110 arranged in an array.
  • the radio waves are By setting the amount by which the phase is changed (phase change amount) when reflecting radio waves for each cell 110, the direction in which radio waves are reflected by all the cells 110 included in one reflector 100R can be adjusted.
  • the reflection direction is changed by adding a phase to each cell 110. That is, by adding a phase to each location X of the reflector 100R, the direction of reflection of the radio wave can be changed.
  • a radio wave emitted from a point F at coordinates (Xf, Yf, Zf) is incident on a point at coordinates (X, Y, 0) on the reflective surface of the reflector plate 100R, and is reflected.
  • the amount of phase change ⁇ (X, Y) applied to the radio wave on the reflective surface of the reflector plate 100R when reaching the point P of (Xp, Yp, Zp) can be expressed by the following equation (1) .
  • the constant k is 2 ⁇ / ⁇
  • ⁇ is the wavelength of radio waves in free space (free space wavelength).
  • the coordinates (Xp, Yp, Zp) are called a focal point in the sense of a point where radio waves are collected in order to receive them.
  • Equation (1) the distribution of the amount of phase change is nonlinear with respect to the coordinates X and Y on the reflective surface. If point F and point P are sufficiently far from the reflective surface, equation (1) can be approximated as a linear equation with respect to the coordinates X and Y on the reflective surface.
  • FIG. 6B also shows radio waves that are incident on adjacent cells 110 at a pitch d in the X and Y directions at a zenith angle ⁇ in and an azimuth angle ⁇ in, and are reflected by the reflector 100R in the direction of a zenith angle ⁇ out and an azimuth angle ⁇ out.
  • This shows how the radio waves seen in the XZ plane.
  • the zenith angle and the azimuth angle are represented by the zenith angle ⁇ and the azimuth angle ⁇ in FIG. 12A, which will be described later.
  • the radio waves incident on adjacent cells 110 at pitch d are parallel, and the incident angles are both zenith angle ⁇ in and azimuth angle ⁇ in
  • the radio waves reflected by the reflection surface of the reflection plate 100R are also parallel, and the reflection angles are both the zenith angle ⁇ out and the azimuth angle ⁇ out.
  • the phase difference between radio waves incident on adjacent cells 110 at pitch d is, for example, d ⁇ sin ⁇ in ⁇ cos ⁇ in in the X direction
  • the phase difference between radio waves reflected by adjacent cells 110 at pitch d is d ⁇ sin ⁇ out. ⁇ cos ⁇ out.
  • the phase difference between radio waves incident on adjacent cells 110 at pitch d is, for example, d ⁇ sin ⁇ in ⁇ sin ⁇ in in the Y direction
  • the phase difference between radio waves reflected by adjacent cells 110 at pitch d is, for example, d ⁇ sin ⁇ in ⁇ sin ⁇ in.
  • the phase difference is d ⁇ sin ⁇ out ⁇ sin ⁇ out.
  • equation (2) is obtained by approximating equation (1) using the zenith angle ⁇ in and azimuth angle ⁇ in of incidence and the zenith angle ⁇ out and azimuth angle ⁇ out of reflection, and ignoring constant terms that do not depend on X and Y. .
  • phase difference during reflection between the on state and the off state is approximately 180. If the amount of phase change ⁇ (X,Y) is between -90° and 90°, it will be in the off state, and if it is between -180° and -90° or 90° and 180°, it will be in the on state. By taking , the amount of phase change ⁇ (X, Y) can be approximately realized, and as a result, the reflection direction in each cell 110 can be changed. This holds true in both equations (1) and (2).
  • Selection of the on state and the off state from the above-mentioned phase change amount ⁇ (X, Y) is just an example, and it is sufficient to select the on state and the off state within a range of 180 degrees that do not overlap each other. For example, from 20° to 180° or from -180° to -160° may be an off state, and from -160° to 20° may be an on state.
  • the radio wave transmission system 10 can change the direction of the radio waves emitted from a 5G base station, etc., direct the beams in various directions or any desired direction, or make them into multi-beams. You can also.
  • FIGS. 6A and 6B show radio waves reflected within the XZ plane, as described above, the reflector 100 can reflect radio waves within the YZ plane, or Radio waves can be similarly reflected when reflected within a plane having an angle to the YZ plane. Therefore, the reflector 100 becomes a reflector whose reflection angle can be set to an angle other than specular reflection.
  • the on or off state of all the cells 110 changes in the X direction within each row, and 10 cells arranged in the Y direction within each column are shown. 110 is uniformly on or off. This corresponds to determining the on state and off state based on equation (2), and since it is determined based on the linear phase distribution for X and Y, it can be called a linear arrangement. do.
  • the arrangement of the cells 110 in the reflector 100R shown in FIG. 5 is an example, and the number of cells 110 provided in the array may be approximately several tens to several thousand.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the vertically polarized cell 110.
  • the cell 110 has one resonant element 111 and one resonant element 112 adjacent to the one resonant element 111.
  • FIG. 7 shows a substrate 101.
  • the substrate 101 is the substrate 101 of the reflecting plate 100R (see FIG. 4), and one reflecting plate 100R includes one substrate 101.
  • the size of the substrate 101 in plan view is the size shown in FIG. 4 as a reflection plate 100R.
  • a ground layer is provided on the surface of the substrate 101 on the ⁇ Z direction side.
  • the reflector 100R includes a plurality of cells 110.
  • FIG. 7 shows a portion of the entire substrate 101 that corresponds to one cell 110.
  • the cell 110 for horizontal polarization has a configuration obtained by rotating the cell 110 shown in FIG. 7 by 90 degrees clockwise or counterclockwise.
  • one reflecting plate 100R includes one substrate 101
  • a configuration in which one reflecting plate 100R includes a plurality of substrates 101 may be used. That is, one substrate 101 may be provided for one or more cells 110 in one reflecting plate 100R.
  • the substrate 101 is, for example, a rectangular substrate in plan view.
  • the substrate 101 is, for example, a flexible resin-made thin film-like flexible substrate, or a non-flexible rigid substrate. Flexibility is the property of an object to bend without breaking, as can be seen from its appearance.
  • a flexible substrate for example, fluororesin, COP (Cyclo-Olefin Polymer), PET (Polyethylene terephthalate), PEN (Polyethylene Naphthalate), polyimide, Peek (Polyether ether Ketone), LCP (Liquid Crystal Polymer) is used. ), other composite materials, and other flexible resin materials.
  • COP Cyclo-Olefin Polymer
  • PET Polyethylene terephthalate
  • PEN Polyethylene Naphthalate
  • polyimide Polyimide
  • Peek Polyether ether Ketone
  • LCP Liquid Crystal Polymer
  • other composite materials for example, a substrate made of a prepreg made of glass cloth impregnated with an epoxy resin or the like and
  • the substrate 101 may be formed of any material that is transparent to radio waves emitted from an outdoor base station or the like.
  • Transparent means that the transmittance is at least 40% or more, preferably 60% or more, more preferably 70% or more, and still more preferably 80% or more.
  • a transparent resin base material is used for the substrate 101.
  • acrylic resin such as polymethyl methacrylate, COP, polycarbonate resin, PET, etc. can be used.
  • the substrate 101 may be a glass plate.
  • Resonant elements 111 and 112 are formed of metal layers.
  • the metal layer can be formed of a metal thin film such as copper, nickel, or gold, if the substrate 101 is not formed of any material transparent to radio waves.
  • the metal layer may be made of, for example, zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), tin-doped indium oxide (ITO), or It is formed of a transparent conductive film such as indium tin oxide (IZO), a metal nitride such as titanium nitride (TiN) or chromium nitride (CrN), or a low-e film for low emissivity glass. is desirable.
  • the metal layer may be made of a mesh-like metal thin film of copper, nickel, gold, or the like, for example.
  • the resonant element 111 is a square conductor in plan view.
  • the resonant element 111 has an end side 111A extending along the X direction on the +Y direction side.
  • a resonant element 112 is parasitic to the resonant element 111 . Since the resonant element 112 is coupled to and parasitic to the resonant element 111 by electromagnetic coupling, the resonant element 111 may be regarded as a main resonant element and the resonant element 112 as a parasitic resonant element.
  • the resonant element 112 includes linear elements 112A and 112B and a PIN (p-intrinsic-n) diode 112C.
  • the PIN diode 112C is an example of a switching element.
  • Linear elements 112A and 112B extend parallel to the X direction.
  • the linear element 112A is arranged on the +Y direction side of the end side 111A of the resonant element 111, and the linear element 112B is arranged on the +Y direction side of the linear element 112A.
  • a PIN diode 112C is provided between the linear elements 112A and 112B.
  • a cathode of a PIN diode is connected to the linear element 112A
  • an anode of a PIN diode 112C is connected to the linear element 112B.
  • RF chokes 113 and 114 are provided at the ends of the linear elements 112A and 112B on the ⁇ X direction side.
  • the RF choke 113 is connected to a ground layer of a ground potential (GND) on the back surface of the substrate 101, and the RF choke 114 is connected to a control terminal to which a control voltage BV is applied.
  • the control voltage BV is applied from the control section 5 (see FIG. 2).
  • the distance between the end side 111A of the resonant element 111 and the linear element 112A is preferably ⁇ e/10 or less, for example. ⁇ e/30 is more preferable. ⁇ e is the electrical length of the wavelength at the frequency of the radio wave reflected by the reflection plate 100R.
  • the length of the region in which the resonant elements 111 and 112 are provided in one cell 110 in the X direction and the Y direction in plan view is 2 ⁇ or less.
  • a square resonant element 111 is shown in FIG. 7, if the dimensions in the X and Y directions are not constant, such as when the resonant element 111 is elliptical, the The maximum length in the X direction and the maximum length in the Y direction in plan view of the region where the resonant elements 111 and 112 are provided need only be 2 ⁇ or less.
  • FIGS. 8A and 8B are diagrams showing the states of the resonant element 112 in the on state and off state of the PIN diode 112C.
  • the linear element 112B is connected to the linear element 112A, so as shown in FIG. 8A, the resonant element 111 Then, the linear elements 112A and 112B of the resonant element 112 are in a coupled state.
  • the state in which the linear elements 112A and 112B of the resonant element 112 are coupled to the resonant element 111 as shown in FIG. 8A has a higher resonance than the state in which only the linear element 112A is coupled to the resonant element 111 as shown in FIG. 8B.
  • the length of the element 112 increases and the shape changes. Therefore, when the PIN diode 112C is turned on as shown in FIG. 8A, the resonant frequency of the resonant element 112 is lowered to the first resonant frequency than when the PIN diode 112C is turned off. On the contrary, when the PIN diode 112C is turned off as shown in FIG.
  • the resonant frequency of the resonant element 112 increases to the second resonant frequency compared to when the PIN diode 112C is on. It is known that when two resonant elements having approximately the same resonant frequency are placed close to each other, their reflection characteristics change due to interaction. When the resonant frequency of the resonant element 111 is approximately the same as either the first resonant frequency or the second resonant frequency of the resonant element 112, the resonant elements 111 and 112 are switched on and off by switching the PIN diode 112C on and off. By changing the overall shape (or length), the reflection characteristics of the cell 110 change.
  • the size of the resonant elements 111 and 112 is set so that the absolute value of the amount of phase change given to the radio wave as an incident wave is approximately 180 degrees when the PIN diode 112C is off and on.
  • linear elements 112A and 112B of the resonant element 112 are set.
  • About 180 degrees means, for example, a value within the range of 180 degrees ⁇ 45 degrees. Since the resonant elements 111 and 112 are made of conductors, there may be errors in the amount of phase change due to manufacturing errors, etc. However, by switching the PIN diode 112C on and off, the amount of phase change can be adjusted to approximately 180 degrees (180 degrees ⁇ 45 degrees).
  • Specular reflection refers to regular reflection, and refers to reflection in a direction in which an equal phase plane is generated by reflection by ordinary metal reflection.
  • the reflection plate 100R can switch the reflection angle (reflection direction) of the incident wave on the reflection plate 100R as a set of all cells 110 by turning on and off the PIN diode 112C of each cell 110. That is, in the reflector 100R, the control unit 5 can control the amount of phase change in a binary manner by switching on and off the PIN diode 112C of each cell 110, and the reflection angle can be changed to an angle other than specular reflection. Adjustable. Note that the reflection angle of the reflection plate 100R can also be adjusted to the angle of specular reflection.
  • the phase change amount of the cell 110 is 30 degrees when the PIN diode 112C is turned off, and the phase change amount of the cell 110 is 210 degrees when the PIN diode 112C is turned on. It can be controlled in a binary manner.
  • the phase change amount of 30 degrees is an example of the first value
  • the phase change amount of 210 degrees is an example of the second value.
  • the difference between the amount of phase change when the PIN diode 112C is off and the amount of phase change when it is on is approximately 180 degrees (180 ⁇ 45 degrees) in absolute value. That is, the difference between the first value and the second value of the amount of phase change is 180 ⁇ 45 degrees in absolute value.
  • the difference in phase change amount of all cells 110 is 0 degree. In reality, there is some variation, so the difference in the amount of phase change is about 0 degrees. This also applies when the PIN diodes 112C of all the cells 110 are turned on.
  • the amount of phase change of all the cells 110 (for example, 30 degrees and 210 degrees) The difference is 180 degrees. In reality, since there is some variation, the difference in the amount of phase change is about 180 degrees.
  • the resonant element 111 has a square shape and the resonant element 112 has a PIN diode 112C between two linear elements 112A and 112B.
  • the shape of the resonant element 111 is not limited to a square shape, and may have any planar shape as long as it can reflect radio waves.
  • the resonant element 112 may have any configuration as long as its shape and length can be changed by being switched by the control unit 5.
  • the diode 112C is not limited to the PIN diode 112C, and may be a transistor such as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) switch, a varactor, or a FET (Field Effect Transistor).
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of unnecessary reflection on one reflecting plate 100R.
  • FIG. 10 is a diagram showing the distribution of on and off states when the on and off states of each cell 110 of the reflector plate 100R are set in a linear arrangement.
  • FIG. 10 shows, as an example, the on/off distribution in the reflection plate 100R including 40 cells 110 in the X direction and the Y direction, for a total of 1600 cells.
  • FIG. 10 shows the distribution of ON and OFF in a linear arrangement, and in FIG. 10, ON is shown in white and OFF is shown in black for simplification.
  • the amount of phase change that the cell 110 that is on adds to the reflected wave is 180 degrees
  • the amount of phase change that the cell 110 that is off adds to the reflected wave is 0 degrees.
  • FIG. 9 shows 1600 cells 110 arranged in the X direction and 40 in the Y direction as shown in FIG. 10, which are turned on and off in a linear arrangement. This shows the reflected wave obtained for the incident wave when .
  • a predetermined reflection direction set in advance on the reflection plate 100R will be referred to as a set reflection direction.
  • the radio waves When unnecessary reflection occurs, the radio waves are also reflected in a direction different from the set reflection direction, so the radio waves may be reflected toward an unexpected user terminal, wireless relay station, or wireless base station. Also, since unnecessary reflections occur in the direction opposite to the set reflection direction with respect to the direction of the incident wave, if the set reflection direction is set in the direction of unnecessary reflections in FIG. The relationship is such that the directions of unnecessary reflections are exchanged, and unnecessary reflections occur in the set reflection direction in FIG. For this reason, a situation may arise in which it becomes difficult to distinguish between set reflections and unnecessary reflections.
  • the azimuth angles ⁇ in, ⁇ out, and ⁇ out,set can all be considered to be zero.
  • the reflection angle ⁇ out of the reflected wave is expressed as the following equation (3).
  • ⁇ in is the incident angle
  • ⁇ out,set is the reflection angle representing the set reflection direction.
  • the set incident angle was set to be equal to the incident angle.
  • Equation (3) shows that when the incident angle is ⁇ in, the reflection angle of set reflection is ⁇ out,set, and the reflection angle of unnecessary reflection is arcsin[sin ⁇ out,set+2sin ⁇ in].
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a simulation result of the angular distribution of reflected waves of one reflecting plate 100R.
  • the horizontal axis represents the reflection angle (degrees)
  • the vertical axis represents RCS (radar reflection cross section) (dBm 2 ).
  • the reflective plate 100R used in the simulation was arranged so that the reflective surface of the cell 110 was in the XY plane.
  • the cells 110 of the reflector 100R have a length of dX in the X direction and dY in the Y direction.
  • NX cells 110 are arranged at equal intervals of dX in the X direction
  • NY cells 110 are arranged at equal intervals of dY in the Y direction. That is, the number of cells 110 is NX ⁇ NY, the length of the reflecting plate 100R in the X direction is NX ⁇ dX, and the length in the Y direction is NY ⁇ dY.
  • the row number of the cell 110 in the X direction as n
  • the column number of the cell 110 in the Y direction as m
  • the number of the cell 110 can be specified by n and m.
  • the radar reflection cross section ⁇ ( ⁇ , ⁇ ) was determined using the following equation (4).
  • a polar coordinate system shown in FIG. 12A was used.
  • FIG. 12A is a diagram showing a polar coordinate system used when calculating the radar reflection cross section ⁇ ( ⁇ , ⁇ ).
  • the center of the reflective surface of the reflective plate 100R is located at the origin of the XYZ coordinates.
  • the zenith angle ⁇ is an angle with respect to the +Z direction, and the angle downward from the +Z direction as shown by the arrow is positive.
  • the azimuth angle ⁇ is an azimuth angle with respect to the +X direction in the XY plane, and the angle from the +X direction to the +Y direction as shown by the arrow is positive.
  • r is the radius vector.
  • FIG. 12A shows reception point G.
  • a receiving point G represents the position of a receiving terminal that receives radio waves from the reflector 100R.
  • the receiving terminal is a user terminal or the like.
  • r is the distance (m) from the reflection plate 100R to the receiving point G, and is the vector radius in the polar coordinate system.
  • P0 is the power density (W/m 2 ) of a radio wave (incident wave) that is incident on the reflection plate 100R.
  • Pr is the power density (W/m 2 ) at the reception point G.
  • the electric field E at the point (X, Y) of the radius vector r can be calculated using the following equation (5).
  • A is the distribution of the complex electric field immediately after being reflected from the RIS
  • s is the distance between the position on the reflection plate 100R and the receiving point
  • Q is the electric field reflection intensity distribution for each reflection direction of the cell. Note that RIS means that integration is performed over the entire reflection plate 100R.
  • Equation (5) the size of the cell 110 is used for discretization, and the position of the cell 110 is specified using n and m.
  • the radar reflection cross section ⁇ ( ⁇ , ⁇ ) expressed by equation (4) can be determined.
  • the radar reflection cross section ⁇ ( ⁇ , ⁇ ) as shown in FIG. 11 consider the incidence and output of radio waves in the XZ plane as an example, and the angle ⁇ in the polar coordinate system shown in FIG. 12B. was used.
  • calculations are performed at a distance r (1000 m in this example), which is very large relative to the size of the reflector.
  • FIG. 12B is a diagram showing how to take the angle ⁇ (horizontal angle) of the horizontal axis in FIG. 11.
  • the angle ⁇ is an angle with respect to the +Z direction in the Represents direction as a negative angle. Note that the method of determining the vector radius r is the same as the method of determining the vector radius r in FIG. 12A.
  • the radar reflection cross section ⁇ ( ⁇ , ⁇ ) calculated according to equation (4) with respect to the angle ⁇ is obtained using the angle ⁇ shown in FIG. 12B
  • the angular distribution shown in FIG. 11 is obtained.
  • the radar reflection cross section ⁇ ( ⁇ , ⁇ ) is shown as RCS.
  • each cell 110 is set on and off in a linear arrangement and the amount of phase change is controlled in a binary manner, unnecessary reflections will occur that are equivalent to the intensity of the set reflected radio waves.
  • the reflector 100 of the embodiment can reduce such unnecessary reflections.
  • This embodiment provides a reflector 100 (see FIG. 4) that can reduce unnecessary reflections while controlling the phase change amount of the cell 110 in a binary manner. A method for reducing unnecessary reflections will be described below.
  • a state in which the reflector 100 forms a plane wave is a state in which the cell arrangement is determined by equation (2)
  • a state in which the reflector 100 is a plane wave is a state in which the cell arrangement is determined by equation (1).
  • FIG. 13 shows the on/off distribution when the on/off states of each cell 110 of the reflector plate 100R are set in a nonlinear arrangement so that an incident wave with ⁇ of 0 degrees is reflected at ⁇ of 25 degrees. It is a diagram.
  • a non-linear arrangement means that when determining whether cells 110 are on or off based on formula (1), the number of cells 110 that matches the number of cells 110 when determining whether cells 110 are on or off based on formula (2) is This is the arrangement that makes up 90% or less of the total.
  • FIG. 13 shows, as an example, the on/off distribution in the reflector plate 100R including 40 cells 110 in the X direction and the Y direction, for a total of 1600 cells 110.
  • ON is shown in white and OFF is shown in black.
  • the amount of phase change that the cell 110 that is on adds to the reflected wave is 180 degrees
  • the amount of phase change that the cell 110 that is off adds to the reflected wave is 0 degrees.
  • each cell 110 shown in FIG. 13 compared to the on and off distribution shown in FIG.
  • the boundary between the area with many on and the area with many off is curved into an arc.
  • an arcuate boundary appears as the boundary between an area with many ons and an area with many offs when the ons and offs are arranged in a nonlinear manner. be.
  • each cell 110 of the reflector 100R shown in FIG. 10 is turned on and off when the focal length is 100 m, and the cells are set in a linear arrangement, so that the reflected waves are plane waves.
  • the focal length of the reflected wave is, for example, 10 m. Note that FIG. 13 shows a form in which the boundary between on and off is curved in an arc shape.
  • the azimuth angle ⁇ of the incident wave is 0 degrees
  • the zenith angle ⁇ is 0 degrees
  • the azimuth of the reflected wave is If the angle ⁇ is 45 degrees and the zenith angle ⁇ is 40 degrees, it may not be possible to recognize the boundary between on and off as a clear arc, but even in such a case, it is not a linear arrangement. There is something called a nonlinear arrangement.
  • each cell 110 of the reflector 100R shown in FIG. 10 is set in a linear arrangement, the angle ⁇ will be +25 degrees and -25 degrees as shown in FIG. 11 with respect to the incident wave from the +Z direction. Since reflected waves occur in two directions, if you look only at the reflected waves without knowing the set reflection direction, you cannot distinguish which is the set reflection and which is the unnecessary reflection. On the other hand, as shown in FIG. 13, if each cell 110 is turned on and off in a nonlinear arrangement, a reflected wave with an angle ⁇ of +25 degrees is obtained with respect to the incident wave from the +Z direction, and - Reflected waves (unnecessary reflections) in the 25 degree direction are suppressed.
  • FIG. 14A is a diagram showing the reflector 100 of the embodiment.
  • FIG. 14B is a diagram showing the reflector 1 for comparison.
  • the reflector 100 shown in FIG. 14A is the same as the reflector 100 shown in FIG. 4, and includes four reflecting plates 100R as an example.
  • the four reflecting plates 100R are arranged with a certain distance Dw between them in the X direction and the Y direction.
  • the length L1 in the X direction of each reflecting plate 100R is, for example, 40 cm or less
  • the length L2 in the Y direction is, for example, 40 cm or less.
  • the length L1 and the length L2 are preferably within the range of 10 cm to 40 cm.
  • the length of the cell 110 in the X direction and the Y direction in plan view is 0.5 ⁇ , and there are 40 cells 110 in each of the X direction and the Y direction. If they are arranged, the length L1 and the length L2 will be about 20 cm.
  • the state in which a certain distance Dw is left between each other means that the distance Dw between adjacent reflecting plates 100R is, for example, 0.5 ⁇ L1 or more in the X direction and 0.5 ⁇ L2 or more in the Y direction. It means that.
  • the comparative reflector 1 shown in FIG. 14B includes four reflectors 100R like the embodiment reflector 100 shown in FIG. This differs from the reflector 100 of the embodiment in that the reflectors 100 are arranged closely spaced without leaving an interval Dw between them.
  • FIG. 15A is a diagram showing the on/off distribution when the on/off states of each cell 110 of the four reflecting plates 100R of the reflector 100 of the embodiment are set in a nonlinear arrangement.
  • FIG. 15B is a diagram showing the on/off distribution when the on/off states of each cell 110 of the four reflecting plates 100R of the comparative reflector 1 are set in a nonlinear arrangement.
  • each cell 110 of the four reflectors 100R are set so that the boundaries between areas with many ON states and areas with many OFF states are distributed along a plurality of circular arcs C1, C2, and C3.
  • the boundary between the area with many ON and the area with many OFF may be located on the arcs C1, C2, and C3, or may be slightly deviated from the arcs C1, C2, and C3.
  • the arcs C1, C2, and C3 are concentric circles, they may not be concentric circles.
  • the ON and OFF states of each cell 110 of the four reflecting plates 100R of the comparative reflector 1 are distributed along the curved boundaries C11 and C12 between the area with many ON and the area with many OFF.
  • the on and off distributions are close to linear, so the center of the circle including the boundaries C11 and C12 is set to +X of the four reflectors 100R. It is difficult to tell whether it is on the direction side or the -X direction side.
  • a near-linear distribution means that when compared with the arrangement determined based on equation (2), there is a high proportion of cells in each position whose on and off states are the same.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of the calculation results of the RCS of the set reflection and unnecessary reflection in the reflector 100 of the embodiment and the comparative reflector 1.
  • the above-mentioned equation (4) is transformed as shown in the following equation (7).
  • the radar reflection cross section ⁇ (r, ⁇ , ⁇ ) as the near-field RCS was determined according to equation (7).
  • the near-field RCS coincides with the RCS defined by equation (4) when observed at a sufficiently far distance.
  • Equation (7) shows that the point where the distance r (radius r) from the reflector 100R to the receiving point G (see FIG. 12A) is set to the distance to the place that receives the reflected wave from the reflector, such as the user terminal, is the distance. This is different from equation (4), which sets r to infinity ( ⁇ ). Equation (7) eliminates the influence of distance attenuation due to radio wave propagation, and is convenient for comparing the effect of the reflector in the intensity of radio waves received by the user terminal.
  • FIG. 16 shows the near-field RCS of the set reflection and unnecessary reflection in the reflector 100 of the embodiment and the comparative reflector 1, and the ratio of the near-field RCS of the set reflection and unnecessary reflection.
  • the frequency of the radio waves was set to 28 GHz, as an example.
  • Dw was set to 400 mm (2 ⁇ L1).
  • the distance D from the reflector 1 to the terminal is the distance from the center of the four reflecting plates 100R included in the reflector 1 to the focal point of the reflected wave.
  • the centers of the four reflectors 100R are located at the centers of the four reflectors 100R shown in FIG. 4 in the XY plane, and are located at the same position as the reflective surfaces of the four reflectors 100R in the Z direction. Further, the focal length Df of the reflector 100 and the reflector 1 was set to 40 m. This is a setting for propagating radio waves to a terminal where the distance D from the reflector 1 to the terminal is 40 m.
  • the focal length Df of the reflector 100 is the distance from the center of the four reflecting plates 100R included in the reflector 100 to the focal point of the reflected wave.
  • the focal length Df of the reflector 1 is the distance from the center of the four reflecting plates 100R included in the reflector 1 to the focal point of the reflected wave.
  • the near field RCS of the set reflections of the reflector 100 of the embodiment and the comparative reflector 1 were both 29.7 dBm 2 .
  • the near-field RCS of unnecessary reflection of the reflector 100 of the embodiment was 27.7 dBm 2
  • the near-field RCS of unnecessary reflection of the comparative reflector 1 was 29.4 dBm 2 .
  • a lower value was obtained for the near-field RCS of the unnecessary reflection of the reflector 100 of the embodiment, and the ratio to the near-field RCS of the set reflection was 2 dB.
  • the near-field RCS of the unnecessary reflection of the comparative reflector 1 had a value equivalent to the RCS of the set reflection of the comparative reflector 1, and the ratio was 0.3 dB.
  • the ratio of the set reflection to the unnecessary reflection can be maintained at 1 dB or more up to a distance D of 60 m from the reflector 1 to the terminal.
  • the reflector 100 of the embodiment in which the spacing between adjacent reflectors 100R is set to 0.5 ⁇ L1 or more in the X direction and 0.5 ⁇ L2 or more in the Y direction the reflectors 100R are arranged closely together. It was found that unnecessary reflections can be reduced compared to the comparative reflector 1.
  • W is the length of the reflector 100R in the X direction
  • Dw is the distance between two adjacent reflectors 100R in the X direction
  • ds be the distance representing the position of the boundary between the far field and the near field in
  • dr be the distance representing the position of the boundary between the far field and the near field between the reflector 100 and the receiving terminal.
  • the length W of the reflection plate 100R in the X direction is the same as the length L1 described above.
  • the relationship between the size of the reflector 100 and the maximum distance at which the reflector 100 can create a focal point satisfies the following equation (8).
  • the size of the reflector 100 in the case of the reflector 100 including four reflecting plates 100R as shown in FIG. 4, the length in the X direction is 2W+Dw.
  • the length in the X direction of the size of the reflector 100 will be explained, but the same applies to the length in the Y direction.
  • the lengths of each reflecting plate 100R in the X direction and the Y direction are equal, and the intervals between two adjacent reflecting plates 100R in the X direction and the Y direction are also equal, so the length in the Y direction is also equal. It is 2W+Dw.
  • the distance dr determined by equation (8) represents the position of the boundary between the far field and the near field in the reflection direction (+Z direction) of the reflector 100, so it is a distance that becomes a guideline for unnecessary reflections to become indistinguishable from set reflections. be.
  • An area within the distance dr from the reflector 100 in the Z direction is a near field, and is an area where the focus of the reflector 100 can be set.
  • An area farther from the reflector 100 than the distance dr is a far field, and is an area where the focus of the reflector 100 cannot be set.
  • the distance dr for the comparative reflector 1 is approximately 27 m.
  • the distance dr for the reflector 100 of the embodiment is about 108 m.
  • the distance dr (108 m) of the reflector 100 of the embodiment is longer than the focal length Df (40 m), and the distance dr (27 m) of the comparative reflector 1 is shorter than the focal length Df (40 m). Under these conditions, it was found that the reflector 100 of the embodiment reduces unnecessary reflections more than the comparative reflector 1.
  • unnecessary reflections are considered to have been reduced because the focal length Df was under the condition of entering the near field (Df ⁇ dr). In other words, it is considered that unnecessary reflections were reduced because the focal length Df was shorter than the distance dr.
  • the set focal length Df was a condition for entering the far field, and it is considered that unnecessary reflections were not reduced because the focal length Df was longer than the distance dr.
  • the reflector 100 can reduce unnecessary reflections by arranging the four reflectors 100R with a certain distance Dw between them in the X direction and the Y direction.
  • both the incident angle ⁇ in and the reflection angle ⁇ out are 60 degrees or less, which represents the position of the boundary between the far field and the near field between the reflector 100 and the receiving terminal.
  • the distance dr is 200 m.
  • the length (2W+Dw) of the reflector 100 in the X and Y directions is 3 m.
  • the interval is not too large, and specifically, it is preferably 3 m or less, and more preferably 2 m or less. For this reason, in FIG. 4, the distance is indicated as 2 m.
  • the four reflectors 100R function similarly to Fresnel zones of a Fresnel lens.
  • the focal length Df may be set so as to satisfy Df ⁇ 2X1 2 / ⁇ .
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of calculation results of near-field RCS of set reflections and unnecessary reflections in the reflector 100 of the embodiment and the comparative reflector 1.
  • FIG. 17 shows an example of calculation results under the calculation conditions of part 2.
  • the calculation conditions for part 2 are the calculation conditions for part 1, except that the focal length Df of reflector 100 and reflector 1 is changed from 40 m to 20 m.
  • the conditions other than the focal length Df are the same as the calculation conditions in Part 1.
  • the RCS of the set reflection of the reflector 100 of the embodiment was 29.3 dBm2
  • the near-field RCS of the set reflection of the comparative reflector 1 was 29.7 dBm2 .
  • the RCS of the set reflection of the reflector 100 of the embodiment was a slightly lower value, it was approximately the same value.
  • the near-field RCS of unnecessary reflection of the reflector 100 of the embodiment was 25.3 dBm2, and the near-field RCS of unnecessary reflection of the comparative reflector 1 was 29.3 dBm2.
  • a lower value was obtained for the RCS of the unnecessary reflection of the reflector 100 of the embodiment, and the ratio to the RCS of the set reflection was 4 dBm 2 .
  • the near-field RCS of the unnecessary reflection of the comparative reflector 1 had a value equivalent to the near-field RCS of the set reflection of the comparative reflector 1, and the ratio was 0.4 dBm2 .
  • the distance dr (108 m) of the reflector 100 of the embodiment is longer than the focal length Df (20 m), and the distance dr (27 m) of the reflector 1 for comparison is the focal length Df (20 m). ), it was found that the reflector 100 of the embodiment reduces unnecessary reflections more than the comparative reflector 1.
  • Unwanted reflections are significantly reduced compared to the simulation results in Part 1, and it is thought that unnecessary reflections are further reduced compared to the simulation results in Part 1 because the focal length Df is sufficiently short compared to the distance dr. . In other words, it is considered that unnecessary reflections were effectively reduced because the focal length Df was sufficiently shorter than the distance dr.
  • the set focal length Df is a condition that is almost the boundary between the near field and the far field, and the distance dr is almost the same as the focal length Df, so the amount of reduction of unnecessary reflections is It is thought that the amount was small.
  • the reflector 100 can reduce unnecessary reflections by arranging the four reflectors 100R with a certain distance Dw between them in the X direction and the Y direction. Do you get it.
  • the reflector 100 includes a plurality of reflection plates 100R having a length L1 in the X direction and a length L2 in the Y direction, and the plurality of reflection plates 100R are two-dimensionally arranged along the X direction and the Y direction, Radio waves can be reflected at angles other than specular reflection, and the interval between adjacent reflectors of at least some of the plurality of reflectors 100R is 0.5 ⁇ L1 or more in the X direction and 0 in the Y direction. .5 ⁇ L2 or more. In this way, unnecessary reflections in the reflector 100 can be reduced by arranging at least some of the plurality of reflection plates 100R with a certain distance between them.
  • the distance between adjacent reflectors is such that the distance between adjacent reflectors of at least some of the plurality of reflectors 100R is 0.5 ⁇ L1 or more in the X direction, and the distance between at least some of the reflectors is 0.5 ⁇ L1 or more in the X direction. It is preferable that the interval between adjacent ones is 0.5 ⁇ L2 or more in the Y direction. In such a case, unnecessary reflections can be reduced in both the X direction and the Y direction.
  • the distance between adjacent reflectors should be 0.5 ⁇ L1 or more in the X direction and 0.5 ⁇ L2 or more in the Y direction for at least some of the reflectors. preferable. In this case, unnecessary reflections in the X and Y directions can be reduced with a relatively small number of reflecting plates.
  • the distance between adjacent reflectors 100R should be 0.5 ⁇ L1 or more in the X direction and 0.5 ⁇ L2 or more in the Y direction for all the reflectors 100R. More preferred. In this case, unnecessary reflections in the X direction and the Y direction can be reduced with an even smaller number of reflecting plates 100R.
  • each reflector 100R has a plurality of cells 110 that can change the phase of the radio wave when reflecting the radio wave, and in each reflector 100R, the plurality of cells 110 have a phase change that changes the phase of the radio wave.
  • the difference in amount is 0 degrees or 180 degrees. Therefore, by controlling the amount of phase change in a binary manner, the reflection angle can be adjusted to an angle other than specular reflection.
  • each reflector 100R since the plurality of cells 110 in each reflector 100R are arranged in the X direction in 10 or more and in the Y direction in 10 or more, it is possible to more reliably add a phase change amount to the radio wave when reflecting it. This allows the reflected waves to be more reliably reflected in the set reflection direction.
  • the length of the cell 110 in the X direction and the length of the cell 110 in the Y direction are both 2 ⁇ or less. It is possible to reliably add a phase change amount to radio waves, and the reflected waves can be reliably reflected in the set reflection direction.
  • each reflector 100R since the lengths L1 and L2 of each reflector 100R are 40 ⁇ or less, where ⁇ is the free space wavelength of radio waves, it is possible to reduce the size of the radio waves while ensuring the amount of phase change in the radio waves when reflecting. The reflected wave can be reliably reflected in the set reflection direction.
  • the amount of phase change by which each cell 110 of each reflector 100R changes the phase of the radio wave is a binary value of a first value or a second value
  • the plurality of reflectors 100R is a plurality of cells in each reflector 100R.
  • the reflection angle can be adjusted to reflect the mirror surface. Can be adjusted to angles other than reflection.
  • the distance dr is The size of the reflector 100 can be determined in consideration of the distance, which is about 200 m, that the reflector 100 communicates with a receiving terminal, a base station, etc. in the real world. Thereby, it is possible to reliably add a phase change amount to the radio wave when reflecting it while ensuring a realistic communication distance, and it is possible to reliably reflect the reflected wave in the set reflection direction while reducing unnecessary reflections.
  • the length of the reflector 100 in the X direction and the length of the reflector 100 in the Y direction are 3 m or less, considering the distance that the reflector 100 communicates with a receiving terminal, base station, etc. in the real world.
  • the distance dr can be set to about 200 m.
  • the cell 110 includes a resonant element 111, a resonant element 112, and a switching element that can switch the resonant frequency of the resonant element 112 to a first resonant frequency or a second resonant frequency by electrical control.
  • a switching element that can switch the resonant frequency of the resonant element 112 to a first resonant frequency or a second resonant frequency by electrical control.
  • a PIN diode, MEMS switch, varactor, or transistor is a PIN diode, MEMS switch, varactor, or transistor. Therefore, the amount of phase change can be reliably controlled in a binary manner, and the reflected wave can be reliably reflected in the set reflection direction while reducing unnecessary reflections.
  • radio waves are in the millimeter wave band, when reflecting radio waves in frequency bands such as the fifth generation mobile communication system (5G) and Sub-6, it is possible to reduce unnecessary reflections and adjust the direction of reflection. It is possible to provide a reflector 100 that can reliably reflect reflected waves.
  • 5G fifth generation mobile communication system
  • Sub-6 it is possible to reduce unnecessary reflections and adjust the direction of reflection. It is possible to provide a reflector 100 that can reliably reflect reflected waves.
  • the reflector 100 is directed toward the receiving terminal.
  • the focal length Df when reflecting radio waves satisfies Df ⁇ dr. Therefore, the reflected wave can be reliably reflected in the set reflection direction while effectively reducing unnecessary reflections.
  • the focal length Df satisfies Df ⁇ 2X1 2 / ⁇ , so the reflected waves can be reliably focused on the focal point at the focal length Df, and the radio waves can be It is possible to provide a reflector 100 that has a high focusing effect and can reliably reflect reflected waves in a set reflection direction while reducing unnecessary reflections.
  • Control unit 10 Radio wave transmission system 100 Reflector 100R Reflector 110 Cell 111 Resonant element 112 Resonant element 112A, 112B Linear element 112C PIN diode

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Abstract

不要反射を低減した反射器を提供する。　反射器は、第１軸方向における第１長さＬ１と第２軸方向における第２長さＬ２とを有する反射板を複数含み、前記複数の反射板は、前記第１軸方向及び前記第２軸方向に沿って２次元的に配列され、鏡面反射以外の角度に電波を反射可能であり、前記複数の反射板のうちの少なくとも一部の反射板同士が隣り合う間隔は、前記第１軸方向において０．５×Ｌ１以上、又は、前記第２軸方向において０．５×Ｌ２以上である。

Description

反射器
　本開示は、反射器に関する。
　従来より、基地局から送信される電波を反射するリフレクトアレイ（反射板）のような指向性アレイに関する技術がある。例えば、特許文献１には、反射板（波整形デバイス）が複数の反射素子を有し、各反射素子の第１共振素子と第２共振素子との結合を利用して電波を整形し、反射方向を調整することが記載されている（例えば、特許文献１参照）。
特表２０１６－５３６９３１号公報
　ところで、複数の反射板を配置して反射器として用いる場合に、反射板同士を近づけて配置して電波を入射させると、反射方向として設定した方向に反射する反射波が得られる設定反射の他に、反射方向として設定していない不要な方向に反射波が生じる不要反射が生じる場合がある。
　そこで、不要反射を低減した反射器を提供することを目的とする。
　本開示の実施形態の反射器は、第１軸方向における第１長さＬ１と第２軸方向における第２長さＬ２とを有する反射板を複数含み、前記複数の反射板は、前記第１軸方向及び前記第２軸方向に沿って２次元的に配列され、鏡面反射以外の角度に電波を反射可能であり、前記複数の反射板のうちの少なくとも一部の反射板同士が隣り合う間隔は、前記第１軸方向において０．５×Ｌ１以上、又は、前記第２軸方向において０．５×Ｌ２以上である。
　不要反射を低減した反射器を提供できる。
本開示の一実施形態における電波伝送システム１０の動作説明図である。 電波伝送システム１０の構成の一例を示すブロック図である。 電波伝送システム１０を壁６に取り付けた状態の一例を示す図である。 反射器１００の構成の一例を示す図である。 反射板１００Ｒの複数のセルの配列の一例を示す図である。 反射器１００に含まれる反射板１００Ｒでの反射角度の調整の原理の一例を説明する図である。 反射器１００に含まれる反射板１００Ｒでの反射角度の調整の原理の一例を説明する図である。 セル１１０の構成の一例を示す図である。 ＰＩＮダイオード１１２Ｃのオン状態とオフ状態とにおける共振素子１１２の状態を示す図である。 ＰＩＮダイオード１１２Ｃのオン状態とオフ状態とにおける共振素子１１２の状態を示す図である。 １つの反射板１００Ｒにおける不要反射の一例を説明する図である。 反射板１００Ｒの各セル１１０のオンとオフを線形的な並びで設定した場合におけるオンとオフの分布を示す図である。 １つの反射板１００Ｒの反射波の角度分布のシミュレーション結果の一例を示す図である。 レーダ反射断面積σ（θ，φ）を求める際に用いた極座標系を示す図である。 図１１の横軸の角度α（水平角度）の取り方を示す図である。 反射板１００Ｒの各セル１１０のオンとオフを非線形的な並びで設定した場合におけるオンとオフの分布を示す図である。 実施形態の反射器１００を示す図である。 比較用の反射器１を示す図である。 実施形態の反射器１００の４つの反射板１００Ｒの各セル１１０のオンとオフを非線形的な並びで設定した場合におけるオンとオフの分布を示す図である。 比較用の反射器１の４つの反射板１００Ｒの各セル１１０のオンとオフを非線形的な並びで設定した場合におけるオンとオフの分布を示す図である。 実施形態の反射器１００と比較用の反射器１における設定反射と不要反射のＲＣＳの計算結果の一例を示す図である。 実施形態の反射器１００と比較用の反射器１における設定反射と不要反射のＲＣＳの計算結果の一例を示す図である。
　以下、本開示の反射器を適用した実施形態について説明する。以下では、同一の要素に同一の号を付して、重複する説明を省略する場合がある。
　以下では、ＸＹＺ座標系を定義して説明する。Ｘ軸に平行な方向（Ｘ方向）、Ｙ軸に平行な方向（Ｙ方向）、Ｚ軸に平行な方向（Ｚ方向）は、互いに直交する。Ｘ方向は第１軸方向の一例であり、Ｙ方向は第２軸方向の一例であり、Ｚ方向は第３軸方向の一例である。また、以下では、説明の便宜上、－Ｚ方向側を下側又は下、＋Ｚ方向側を上側又は上と称す場合がある。また、平面視とはＸＹ面視することをいう。また、以下では構成が分かりやすくなるように各部の長さ、太さ、厚さ等を誇張して示す場合がある。また、平行、直角、直交、水平、垂直、上下等の文言は、実施形態の効果を損なわない程度のずれを許容するものとする。
　また、以下の説明で、「電波」とは電磁波の一種であり、一般的に、３ＴＨｚ以下の電磁波は電波と呼ばれている。以下では、屋外の基地局又は中継局から放射された電磁波を「電波」と呼び、電磁波一般について言及するときは「電磁波」と呼ぶ。また、以下では、「ミリ波」又は「ミリ波帯」というときは、３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚの周波数帯域に加えて、２４ＧＨｚ～３０ＧＨｚの準ミリ波帯も含むものとする。
　実施形態の反射器が反射する電波は、第五世代移動通信システム（５Ｇ）等のミリ波帯や、Ｓｕｂ－６を含む１ＧＨｚ～４０ＧＨｚの周波数帯域の電波であると好適である。また、実施形態の反射器が反射する電波は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＬＴＥ－Ａ（LTE-Advanced）、又はＵＭＢ（Ultra Mobile Broadband）であってもよい。また、実施形態の反射器が反射する電波は、ＩＥＥＥ８０２．１１（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標））、ＩＥＥＥ８０２．１６（ＷｉＭＡＸ（登録商標））、ＩＥＥＥ８０２．２０、ＵＷＢ（Ultra-Wideband）、Bluetooth（登録商標）、又はＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）等であってもよい。電波の周波数が高くなるにつれて、反射や回折による伝搬損失が大きくなり、不感地帯が発生しやすくなる。このため、実施形態の反射器は、比較的高い周波数を扱う通信に、より好適である。
　＜実施形態＞
　＜電波伝送システム１０＞
　図１は、本開示の一実施形態における電波伝送システム１０の動作説明図である。
　本開示の電波伝送システム１０は、例えば、屋外の建物ＢＤの壁や窓に配置される。電波伝送システム１０は、反射器１００（図２参照）を有しており、本開示の反射器１００は、ＲＩＳ（Reconfigurable Intelligent Surface：再構成可能なリフレクタ）と呼ばれる、ビームの指向性を調整可能な指向性制御アレイである。
　電波伝送システム１０が配置される建物ＢＤの種類は、任意であるが、例えば高層な建物が林立するような地域での建物である。高層な建物が林立する地域では、電波が正常に届かない不感地（通信環境が良好でない地域ないし空間、「不感地帯」とも称される）が発生しやすい。本開示の電波伝送システム１０は、反射する電波のビームの向きを制御することで、不感地に対して電波を届ける。
　ここで、図１では、無線基地局ＲＢから発信された電波、及び電波伝送システム１０から反射された電波Ｒの放射態様が模式的に示されている。図１に示すように、無線通信を行うために無線基地局ＲＢが設けられていることがある。無線基地局ＲＢは、インターネットのようなネットワーク（不図示）からの信号を無線信号にして、電波Ｒを発信することで、電波Ｒを受信端末が受信する。また、受信端末が発信した電波Ｒを無線基地局ＲＢで受信することで、受信端末がインターネットのようなネットワークへのアクセスすることが行われる。無線基地局ＲＢは、電波伝送システム１０に対して数１０ｃｍ～数ｍ程度の近傍に設けられていてもよく、あるいは、電波伝送システム１０に対して数１０ｍ～数ｋｍ程度離れて設けられていてもよい。
　本開示の電波伝送システム１０は、入射された電波Ｒをビームの向きを変えて特定の方向にビームを向けて反射したり、マルチビームにしたりすることで、建物ＢＤに遮られていた不感地帯へ電波を届ける。以下では、特に断らない限り、電波は平面波であるものとして説明する。
　図１に示すように、電波伝送システム１０を用いることで屋外のユーザ端末Ｕ１と屋外のユーザ端末Ｕ２を選択してインターネット通信が可能となる。具体的には、例えばある時刻で無線基地局ＲＢから送信される電波Ｒは、電波伝送システム１０で反射されて屋外のユーザ端末Ｕ１へ受信させることでユーザ端末Ｕ１の無線通信を成立させることができる。別の時刻で無線基地局ＲＢから送信される電波Ｒは、電波伝送システム１０で反射されて屋外のユーザ端末Ｕ２へ受信させることでユーザ端末Ｕ２の無線通信を成立させることができる。なお、ここではユーザ端末Ｕ１及びＵ２が電波Ｒを受信する場合について説明するが、ユーザ端末Ｕ１及びＵ２が電波Ｒを送信する際には、電波伝送システム１０で反射された電波Ｒを無線基地局ＲＢが受信することになる。
　なお、図１では、電波伝送システム１０に加えて、無線基地局ＲＢを設ける例を示しているが、無線中継局等から飛来した電波を、電波伝送システム１０の反射器１００で反射してもよい。
　図２は、電波伝送システム１０の構成の一例を示すブロック図である。図３は、電波伝送システム１０を壁６に取り付けた状態の一例を示す図である。図２には、反射器１００が無線基地局ＲＢから到来した電波を直接反射している状態を示す。
　電波伝送システム１０は、反射器１００及び制御部５を有する。図２に示すように、本開示の制御部５は、例えば、ＭＣＵ(Micro Controller Unit)よって実現され、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、入出力インターフェース、及び内部バス等を含む。
　制御部５は、外部から入射波源位置（無限遠に設定することで平面波の到来方向を含む）と反射方向指示（指向性指示）が入力され、反射器１００の複数のセルの反射角度をそれぞれ制御する。制御部５の外部からの入力は、例えば建物ＢＤを管理する管理コンピュータ（不図示）や無線基地局ＲＢ等から入力される。なお、制御部５は、不図示の電源生成部で生成された電源電圧に基づいて動作する。
　また、図３に示すように、電波伝送システム１０（反射器１００及び制御部５）は、壁６に設けられている。ここで、建物ＢＤの壁６において、電波伝送システム１０が設けられる場合の地上からの高さは、電波の効率性の点で、１ｍ～１４ｍが好ましく、２ｍ～１０ｍが特に好ましい。
　なお、図３では電波伝送システム１０は、壁６上に配置される例を示しているが、電波伝送システム１０における反射器１００は、窓ガラス上に設けられていてもよい。反射器１００が窓ガラスに設けられる場合は、反射器１００に含まれる反射板の基板や共振素子は、可視光の透過率が５０％以上である透明部材で構成されると好適である。なお、反射器１００が窓ガラスに設けられる場合は、制御部５は、反射器１００から離間して、窓ガラスに隣接する壁部や窓ガラスの枠部のような他の箇所に配置されてもよい。
　さらに、本開示の電波伝送システム１０は、屋内の壁や窓ガラスに設置してもよい。その場合、屋内での不感地帯の低減に寄与する。
　＜反射器１００＞
　図４は、反射器１００の構成の一例を示す図である。反射器１００は、一例として、４つの反射板１００Ｒを含む。４つの反射板１００Ｒの構成は同一であり、互いの間にある程度の間隔を空けた状態で、一例として２ｍ×２ｍの四角い領域Ａ内の四隅に配置されている。すなわち、反射器１００のＸ方向及びＹ方向の長さは、図４では一例として２ｍである。ここで、反射器１００のＸ方向及びＹ方向の長さは、３ｍ以下であることが好ましく、２ｍ以下であることがさらに好ましい。このようなことから、図４では、一例として２ｍと記している。
　また、ここでは一例として、反射器１００が４つの反射板１００Ｒを含む形態について説明するが、反射器１００は複数の反射板１００Ｒを含めばよく、反射板１００Ｒの数は２以上であれば幾つであってもよい。反射器１００に含まれる複数の反射板１００Ｒは、互いの間にある程度の間隔を空けて配置されていればよい。ＲＩＳとしての反射器１００に含まれる複数の反射板１００Ｒの各々もＲＩＳとして機能し、ビームの指向性を調整可能な指向性制御アレイである。なお、ここでは、反射器１００に含まれるすべての複数の反射板１００Ｒが、互いの間にある程度の間隔を空けて配置される形態について説明するが、すべての複数の反射板１００Ｒのうちの少なくとも一部の反射板１００Ｒ同士が、互いの間にある程度の間隔を空けて配置される形態であってもよい。例えば、図４に示す４つの反射板１００Ｒの中央又は上列中央等に、５つ目の反射板１００Ｒが設けられていてもよい。
　反射器１００は、不要な方向への反射（不要反射）を低減可能なＲＩＳである。ここでは、反射器１００の構成及び動作について説明する前に、反射器１００に複数含まれる反射板１００Ｒの構成、動作、及び不要反射について説明する。
　図５は、反射板１００Ｒの複数のセルの配列の一例を示す図である。以下では、図５には、垂直偏波の電波を反射する場合について説明するが、水平偏波についても同様である。
　図５に示すように、反射板１００Ｒは、規則的に配列された複数のセル１１０を有する。セル１１０は繰り返し単位となる構成であって、例えば、図５では、一例としてセル１１０がＸ方向及びＹ方向に１０個ずつ配列されている。セル１１０がＸ方向及びＹ方向に１０個ずつ配列されていれば、反射波の反射角度を調整できるからである。なお、複数のセル１１０の配列は、図５に示すようなアレイ状に限らず、規則性を持たせずにランダム（不規則的）に配列してもよい。セル１１０は、Ｘ方向及びＹ方向に１０個以上配列されており、Ｘ方向及びＹ方向における配列数は、１３０個以下であることが好ましく、１００個以下であることがさらに好ましい。
　また、各セル１１０は、共振素子１１１及び１１２を有する。セル１１０は、反射部の一例であり、共振素子１１１は第１共振素子の一例であり、共振素子１１２は第２共振素子の一例である。共振素子１１１は、単独で所定の共振周波数で共振可能な共振素子である。共振素子１１２は、電気的な制御で共振周波数を第１共振周波数又は第２共振周波数に切替可能な切替素子を有するが、図５では省略する。セル１１０の詳細については、図７を用いて後述する。
　このように配列されたセル１１０のオン、オフを制御することで、反射板１００Ｒは、入射した電波を反射する角度を、所望の方向に設定可能となる。セル１１０のオン、オフの詳細については図７及び図８を用いて後述するが、電気的な制御で共振素子１１２の共振周波数を第１共振周波数又は第２共振周波数に切替可能な切替素子をオンにした状態がセル１１０をオンにした状態であり、切替素子をオフにした状態がセル１１０をオフにした状態である。図５では、オンのセル１１０を白く示し、オフのセルをドットの塗り潰しで示す。なお、ここでは、セル１１０のオン、オフが制御部５によって制御されるアクティブなセル１１０について説明するが、セル１１０は、制御部５によって制御されなくても、入射波を反射する際に、反射時に電波の位相を予め設計した値だけ得るようなパッシブな共振素子を含むセルであってもよい。
　図６Ａ及び図６Ｂは、反射器１００に含まれる反射板１００Ｒでの反射角度の調整の原理の一例を説明する図である。反射板１００Ｒは、ＲＩＳ（Reconfigurable Intelligent Surface：再構成可能なリフレクタ）と呼ばれる、ビームの指向性を調整可能なアレイである。図６Ａ及び図６Ｂにおいて、ｄは、隣り合うセル１１０のＸ方向におけるピッチである。図６Ａ及び図６Ｂでは、ＸＺ平面において、隣同士のセル１１０における電波の入射と反射の様子を分かり易くするために、反射板１００Ｒの反射面（＋Ｚ方向側の表面）に入射する位置と、反射面から出射する位置とをＸ方向にずらして別々に示す。
　反射板１００Ｒは、アレイ状に並べられた複数のセル１１０の各々において、電波を反射する際に電波の位相を変更することで、反射波であるビームの伝搬方向を調整する。
　具体的には、図６Ａに示すように、反射板１００Ｒの反射面（＋Ｚ方向側の表面）に入射する電波に対して、Ｘ方向及びＹ方向におけるセル１１０同士の間隔を考慮して、電波を反射する際に位相を変化させる量（位相変化量）をセル１１０毎に設定することで、１つの反射板１００Ｒに含まれるすべてのセル１１０で電波を反射する方向を調整することができる。
　例えば、Ｚ軸に沿って入射される電波をＸＺ平面内で反射する時に、セル１１０毎に位相を加えることで反射方向を変える。すなわち、反射板１００Ｒの場所Ｘ毎で位相を加えることで電波の反射方向を変えることができる。
　図６Ａに示すように、座標（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）の点Ｆから出射された電波が反射板１００Ｒの反射面上の座標（Ｘ，Ｙ，０）の点に入射して反射され、座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）の点Ｐに到達する際に、反射板１００Ｒの反射面で電波に対して加えられる位相変化量Ψ（Ｘ，Ｙ）は、次式（１）で表すことができる。なお、定数ｋは２π／λであり、λは自由空間における電波の波長（自由空間波長）である。
　座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）は電波を受信するために集める点という意味で焦点と称す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式（１）では、位相変化量の分布は、反射面上の座標Ｘ，Ｙに対して非線形である。点Ｆと点Ｐが反射面から十分に遠ければ、式（１）を反射面上の座標Ｘ，Ｙに対して線形な式と近似される。
　また、図６Ｂには、Ｘ方向及びＹ方向においてピッチｄで隣り合うセル１１０に天頂角θｉｎ及び方位角φｉｎで入射する電波と、反射板１００Ｒによって天頂角θｏｕｔ及び方位角φｏｕｔの方向に反射される電波をＸＺ平面で見た様子を示す。天頂角及び方位角は、後述する図１２Ａにおける天頂角θ及び方位角φで表される。
　点Ｆと点Ｐが十分に遠い場合には、図６Ｂに示すように、ピッチｄで隣り合うセル１１０に入射する電波は平行であって入射角はともに天頂角θｉｎ、方位角φｉｎであり、反射板１００Ｒの反射面で反射される電波も平行であって反射角はともに天頂角θｏｕｔ、方位角φｏｕｔであると考えることができる。この場合に、ピッチｄで隣り合うセル１１０に入射する電波の位相差は例えばＸ方向についてｄ×ｓｉｎθｉｎ×ｃｏｓφｉｎであり、ピッチｄで隣り合うセル１１０で反射される電波の位相差はｄ×ｓｉｎθｏｕｔ×ｃｏｓφｏｕｔである。また、図６Ｂには示さないが、ピッチｄで隣り合うセル１１０に入射する電波の位相差は例えばＹ方向についてｄ×ｓｉｎθｉｎ×ｓｉｎφｉｎであり、ピッチｄで隣り合うセル１１０で反射される電波の位相差はｄ×ｓｉｎθｏｕｔ×ｓｉｎφｏｕｔである。入射の天頂角θｉｎと方位角φｉｎ及び反射の天頂角θｏｕｔと方位角φｏｕｔを用いて式（１）を近似し、Ｘ、Ｙに依存しない定数項を無視することで次式（２）を得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　このようにして得られた位相変化量Ψ（Ｘ，Ｙ）を、オン状態とオフ状態を切り替えできる各セル１１０で実現するために、オン状態とオフ状態での反射時の位相差が約１８０度確保できれば、位相変化量Ψ（Ｘ，Ｙ）が－９０°から９０°の間であればオフ状態を取り、－１８０°から－９０°又は９０°から１８０°の間であればオン状態を取ることで位相変化量Ψ（Ｘ，Ｙ）をおおよそ実現することができ、その結果各セル１１０において反射方向を変えることができる。これは式（１）及び式（２）のいずれの場合でも成立する。
　上述の位相変化量Ψ（Ｘ，Ｙ）からオン状態とオフ状態を選択は一例であり、互いに被らない１８０°の範囲でオン状態とオフ状態を選択すればよい。例として、２０°から１８０°又は－１８０°から－１６０°をオフ状態、－１６０°から２０°をオン状態などとしても良い。
　このようにすることで、電波伝送システム１０は、５Ｇの基地局等から出射された電波を、ビームの向きを変えて色々な方向や好きな方向へビームを向けて出したり、マルチビームにしたりすることもできる。
　なお、図６Ａ及び図６Ｂでは、ＸＺ平面内で反射される電波を示したが、上述のように、反射器１００は、ＹＺ平面内で電波が反射させる場合や、Ｚ軸を含みＸＺ平面及びＹＺ平面に対して角度を有する平面内で反射される場合も同様に電波を反射可能である。このため、反射器１００は、鏡面反射以外の角度に反射角度を設定可能なリフレクタとなる。
　図５には、電波を反射する場合において、一例として、すべてのセル１１０のオン又はオフの状態が、各行内でＸ方向において変化し、各列内でＹ方向に配列される１０個のセル１１０がオン又はオフに統一されている状態を示す。これは式（２）を元にオン状態とオフ状態を決めた場合に相当し、ＸとＹに対して線形な位相分布を元に決定していることから、線形的な並びと称すこととする。
　式（１）を元にオン状態とオフ状態を決めた場合、ＸとＹに対して線形な位相分布を元に決定していることから、非線形的な並びと称すこととする。（１）式を元にしていても（２）式とおおよそ一致してしまうことがあり、（２）式とおおよそ一致した状態も線形的な並びと称す。おおよそ一致とは、オン状態とオフ状態の一致度が９５％以上である場合を指す。
　セル１１０のオン又はオフの状態が、線形的な並びでは、不要反射が増大することが分かった。
　なお、図５に示す反射板１００Ｒにおけるセル１１０の配列は一例であって、アレイに設けられるセル１１０の数は、数十個～数千個程度であってもよい。
　＜セル１１０の構成＞
　図７は、垂直偏波用のセル１１０の構成の一例を示す図である。セル１１０は、一つの共振素子１１１と、一つの共振素子１１１に隣接する一つの共振素子１１２を有する。また、図７には、基板１０１を示す。基板１０１は、反射板１００Ｒ（図４参照）の基板１０１であり、１つの反射板１００Ｒが１つの基板１０１を含む。基板１０１の平面視でのサイズは、図４に反射板１００Ｒとして示すサイズである。また、基板１０１の－Ｚ方向側の表面にはグランド層が設けられている。反射板１００Ｒは複数のセル１１０を含む。図７には、基板１０１の全体のうちの１つのセル１１０に相当する部分を示す。なお、水平偏波用のセル１１０は、図７に示すセル１１０を時計回り又は反時計回りに９０度回転させた構成である。また、１つの反射板１００Ｒが１つの基板１０１を含む形態について説明するが、１つの反射板１００Ｒが複数の基板１０１を含む構成であってもよい。すなわち、１つの反射板１００Ｒの中で、１又は複数のセル１１０に対して１つの基板１０１が設けられていてもよい。
　基板１０１は、一例として、平面視で矩形状の基板である。基板１０１は、例えば、可撓性を有する、樹脂製で薄いフィルム状のフレキシブル基板、又は、可撓性を有しないリジッド基板である。可撓性とは、外観で分かる程度に物体が折れずに曲がる性質である。基板１０１は、フレキシブル基板である場合は、例えば、フッ素樹脂、ＣＯＰ（Cyclo-Olefin Polymer）、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）、ＰＥＮ（polyethylene naphthalate）、ポリイミド、Ｐｅｅｋ（polyether ether ketone）、ＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）、その他の複合材等の、可撓性を有する樹脂素材で形成可能である。また、基板１０１は、リジッド基板である場合には、例えば、ガラス布にエポキシ樹脂等を含浸させたプリプレグとコア材とを貼り合わせた基板やガラス板等を用いることができる。
　また、基板１０１は、屋外の基地局等から放射される電波に対して透明な任意の材料で形成されていてもよい。「透明」とは、透過率が少なくとも４０％以上、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上であることをいう。一例として、基板１０１に透明な樹脂基材を用いる。上記の条件を満たす樹脂材料として、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ＣＯＰ、ポリカーボネート系樹脂、ＰＥＴ等を用いることができる。また、基板１０１は、ガラス板であってもよい。
　共振素子１１１及び１１２は、金属層で形成される。金属層は、基板１０１が電波に対して透明な任意の材料で形成されていない場合には、例えば、銅、ニッケル、又は金等の金属薄膜で形成可能である。また、金属層は、基板１０１が電波に対して透明な任意の材料で形成されている場合には、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化インジウム・酸化スズ（ＩＺＯ）等の透明導電膜、窒化チタン（ＴｉＮ）や窒化クロム（ＣｒＮ）等の金属窒化物、又はＬｏｗ－ｅ(low emissivity)ガラス用のＬｏｗ－ｅ膜で形成されるのが望ましい。また、金属層は、基板１０１が電波に対して透明な任意の材料で形成されている場合には、例えば、銅、ニッケル、又は金等のメッシュ状の金属薄膜で形成されていてもよい。
　共振素子１１１は、平面視で正方形状の導体である。共振素子１１１は、＋Ｙ方向側においてＸ方向に沿って延びる端辺１１１Ａを有する。共振素子１１１には、共振素子１１２が寄生する。共振素子１１２は、共振素子１１１に電磁界結合によって結合して寄生するため、共振素子１１１が主共振素子であって、共振素子１１２が寄生共振素子であることとして捉えてもよい。
　共振素子１１２は、線状エレメント１１２Ａ及び１１２ＢとＰＩＮ(p-intrinsic-n)ダイオード１１２Ｃとを有する。ＰＩＮダイオード１１２Ｃは、切替素子の一例である。線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂは、Ｘ方向に平行に延びている。線状エレメント１１２Ａは、共振素子１１１の端辺１１１Ａの＋Ｙ方向側に配置されており、線状エレメント１１２Ｂは、線状エレメント１１２Ａの＋Ｙ方向側に配置されている。線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂの間には、ＰＩＮダイオード１１２Ｃが設けられている。一例として、線状エレメント１１２ＡにＰＩＮダイオードのカソードが接続され、線状エレメント１１２ＢにＰＩＮダイオード１１２Ｃのアノードが接続されている。
　また、線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂの－Ｘ方向側の端部には、ＲＦチョーク１１３、１１４が設けられている。ＲＦチョーク１１３は、基板１０１の裏面のグランド電位（ＧＮＤ）のグランド層に接続され、ＲＦチョーク１１４は、制御用端子に接続されて制御用電圧ＢＶが印加される。制御用電圧ＢＶは、制御部５（図２参照）から印加される。
　共振素子１１１と線状エレメント１１２Ａとの電磁界結合を得るために、共振素子１１１の端辺１１１Ａと、線状エレメント１１２Ａとの間の間隔は、一例として、λｅ／１０以下であると好適であり、λｅ／３０程度であるとさらに好適である。λｅは、反射板１００Ｒが反射する電波の周波数における波長の電気長である。
　なお、１つのセル１１０内で共振素子１１１及び１１２が設けられる領域の平面視でのＸ方向及びＹ方向の長さは、２λ以下である。図７には、正方形状の共振素子１１１を示すが、例えば、共振素子１１１が楕円形である場合のようにＸ方向及びＹ方向の寸法が一定ではない場合には、１つのセル１１０内で共振素子１１１及び１１２が設けられる領域の平面視での最大のＸ方向の長さと、最大のＹ方向の長さとが、２λ以下であればよい。
　図８Ａ及び図８Ｂは、ＰＩＮダイオード１１２Ｃのオン状態とオフ状態とにおける共振素子１１２の状態を示す図である。制御部５（図２参照）から印加される制御用電圧ＢＶによってＰＩＮダイオード１１２Ｃがオンになると、線状エレメント１１２Ａに線状エレメント１１２Ｂが接続されるため、図８Ａに示すように、共振素子１１１に、共振素子１１２の線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂが結合した状態になる。
　一方、制御部５（図２参照）から印加される制御用電圧ＢＶによってＰＩＮダイオード１１２Ｃがオフになると、線状エレメント１１２Ａに線状エレメント１１２Ｂが接続されないため、図８Ｂに示すように、共振素子１１１に、共振素子１１２のうちの線状エレメント１１２Ａのみが結合した状態になる。
　図８Ａに示すように共振素子１１１に共振素子１１２の線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂが結合した状態は、図８Ｂに示すように共振素子１１１に線状エレメント１１２Ａのみが結合した状態に比べると、共振素子１１２の長さが長くなり、形状が変化する。このため、図８Ａに示すようにＰＩＮダイオード１１２Ｃをオンにすると、ＰＩＮダイオード１１２Ｃがオフである状態よりも共振素子１１２の共振周波数が低下して第１共振周波数になる。これとは逆に、図８Ｂに示すようにＰＩＮダイオード１１２Ｃをオフにすると、ＰＩＮダイオード１１２Ｃがオンである状態よりも共振素子１１２の共振周波数が上昇して第２共振周波数になる。２つのほぼ同じ共振周波数を持つ共振素子が近くに置かれると相互作用により反射特性が変わることが知られている。共振素子１１１の共振周波数が、共振素子１１２の第１共振周波数又は第２共振周波数のいずれかとほぼ同じ共振周波数を持つ場合、ＰＩＮダイオード１１２Ｃのオンとオフを切り換えることにより、共振素子１１１及び１１２の全体の形状（又は長さ）が変化することにより、セル１１０の反射特性が変化する。
　共振素子１１１及び１１２は、ＰＩＮダイオード１１２Ｃがオフのときとオンのときとで、入射波としての電波に与える位相変化量の絶対値が約１８０度になるように、共振素子１１１のサイズ、及び、共振素子１１２の線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂが設定されている。約１８０度とは、一例として１８０度±４５度の範囲内の値であることを意味する。共振素子１１１及び１１２は、導体で作製されるため、製造誤差等によって位相変化量に誤差が生じる場合が有り得るが、ＰＩＮダイオード１１２Ｃのオンとオフを切り換えることによって、約１８０度（１８０度±４５度）の位相変化量を入射波に与えることができれば、反射板１００Ｒの全体としての反射角度を鏡面反射以外の角度に調整可能である。鏡面反射とは、正反射のことであり、通常の金属反射等による反射によって等位相面が生じる方向に反射することをいう。
　反射板１００Ｒは、各セル１１０のＰＩＮダイオード１１２Ｃのオンとオフを切り換えることによって、すべてのセル１１０の集合としての反射板１００Ｒでの入射波の反射角度（反射方向）を切り換えることができる。すなわち、反射板１００Ｒは、制御部５が各セル１１０のＰＩＮダイオード１１２Ｃのオンとオフを切り換えることによって、位相変化量を２値的に制御することができ、反射角度を鏡面反射以外の角度に調整可能である。なお、反射板１００Ｒは、反射角度を鏡面反射の角度にも調整可能である。
　例えば、ＰＩＮダイオード１１２Ｃをオフにしたときのセル１１０の位相変化量が３０度であり、ＰＩＮダイオード１１２Ｃをオンにしたときのセル１１０の位相変化量が２１０度であるように、位相変化量を２値的に制御することができる。この場合に、位相変化量の３０度は第１値の一例であり、位相変化量の２１０度は第２値の一例である。ＰＩＮダイオード１１２Ｃがオフのときの位相変化量と、オンのときの位相変化量との差は、絶対値で約１８０度（１８０±４５度）である。すなわち、位相変化量の第１値と第２値との差は、絶対値で１８０±４５度である。
　このため、すべてのセル１１０のＰＩＮダイオード１１２Ｃをオフにしているときは、すべてのセル１１０の位相変化量の差は０度である。実際には多少のばらつきがあるため、位相変化量の差は約０度になる。また、これは、すべてのセル１１０のＰＩＮダイオード１１２Ｃをオンにしている場合も同様である。
　また、すべてのセル１１０について、ＰＩＮダイオード１１２Ｃがオフのセル１１０と、ＰＩＮダイオード１１２Ｃがオンのセル１１０とがある場合には、すべてのセル１１０の位相変化量（例えば、３０度と２１０度）の差は、１８０度である。実際には多少のばらつきがあるため、位相変化量の差は約１８０度になる。
　なお、ここでは一例として、共振素子１１１が正方形状であり、共振素子１１２が２本の線状エレメント１１２Ａ及び１１２Ｂの間にＰＩＮダイオード１１２Ｃを有する形態について説明した。しかしながら、共振素子１１１の形状は正方形状に限られず、電波を反射可能であれば、どのような平面形状であってもよい。また、共振素子１１２は、制御部５によって切り換えられることによって形状や長さを変更可能であれば、どのような構成であってもよい。また、ＰＩＮダイオード１１２Ｃに限らず、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)スイッチ、バラクタ、又は、ＦＥＴ(Field effect transistor)のようなトランジスタであってもよい。
　＜位相変化量の２値制御における不要反射＞
　図９は、１つの反射板１００Ｒにおける不要反射の一例を説明する図である。図１０は、反射板１００Ｒの各セル１１０のオンとオフを線形的な並びで設定した場合におけるオンとオフの分布を示す図である。図１０には、一例として、Ｘ方向及びＹ方向に４０個の合計１６００個のセル１１０を含む反射板１００Ｒにおけるオンとオフの分布を示す。図１０は、線形的な並びによるオンとオフの分布を示しており、図１０では簡略化して、オンを白、オフを黒で示す。一例として、オンのセル１１０が反射波に加える位相変化量は１８０度であり、オフのセル１１０が反射波に加える位相変化量は０度である。
　図９には、一例として図１０に示すようにＸ方向に４０個、Ｙ方向に４０個が配列される１６００個のセル１１０について、図１０に示すように、線形的な並びでオンとオフを設定した場合に、入射波に対して得られる反射波を示す。
　反射板１００Ｒの各セル１１０のオンとオフを設定することによって、予め設定した所定の反射方向に電波を反射させることができる。以下では、反射板１００Ｒにおいて予め設定した所定の反射方向を設定反射方向と称す。
　ここでは、一例として、１つの反射板１００Ｒにおいて、線形的な並びで各セル１１０のオンとオフを設定することによって、＋Ｚ方向から入射角０度で入射する電波が右斜め４５度の方向に反射（設定反射）するように、設定反射方向が設定されていることとする。
　このような場合に、図９に示すように反射板１００Ｒに対して＋Ｚ方向から電波が入射し、設定反射方向に設定反射が生じる際に、入射波の方向に対して設定反射方向とは反対の方向に、不要反射が生じる。不要反射の方向は、入射方向に対して左斜め４５度の方向である。このような不要反射は、各セル１１０について線形的な並びでオンとオフを設定した場合に、位相変化量を２値的に制御する際に生じうるものであり、位相変化量が飛び飛びの値を取ることに起因している。不要反射の電波の強度は、設定反射の電波の強度と同等である。
　不要反射が生じると、設定反射方向とは異なる方向にも電波が反射されるため、想定外のユーザ端末、無線中継局、又は無線基地局に向けて電波を反射してしまう場合が生じ得る。また、不要反射は、入射波の方向に対して設定反射方向とは反対の方向に生じるので、図９における不要反射の方向に設定反射方向を設定した場合には、図９における設定反射方向と不要反射の方向を入れ替えた関係になり、不要反射は図９における設定反射方向に生じる。このため、設定反射と不要反射の区別がつかなくなる事態が生じうる。
　ここで、一例として電波をＸＺ面内から入射させたときにＸＺ面内に反射させる場合を考える。この場合方位角φｉｎとφｏｕｔ及びφｏｕｔ,ｓｅｔはすべてゼロと考えることができる。このとき反射波の反射角θｏｕｔを式で表すと次式（３）のようになる。式（３）において、θｉｎは入射角であり、θｏｕｔ,ｓｅｔは、設定反射方向を表す反射角である。また、設定入射角は入射角と等しい条件とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　式（３）は、入射角がθｉｎである場合には、設定反射の反射角はθｏｕｔ,ｓｅｔであり、不要反射の反射角は、ａｒｃｓｉｎ［ｓｉｎθｏｕｔ，ｓｅｔ＋２ｓｉｎθｉｎ］であることを示している。
　＜ＲＣＳ分布＞
　図１１は、１つの反射板１００Ｒの反射波の角度分布のシミュレーション結果の一例を示す図である。図１１において、横軸は反射角度（度）を表し、縦軸はＲＣＳ（レーダ反射断面積）（ｄＢｍ２）を表す。
　シミュレーションで用いた反射板１００Ｒは、セル１１０の反射表面がＸＹ平面になるよう配置した。反射板１００Ｒのセル１１０は、Ｘ方向にｄＸ、Ｙ方向にｄＹの長さを有する。セル１１０は、Ｘ方向にｄＸの等間隔でＮＸ個配置されるとともに、Ｙ方向にｄＹの等間隔でＮＹ個配置されている。すなわち、セル１１０の数はＮＸ×ＮＹで、反射板１００ＲのＸ方向の長さはＮＸ×ｄＸ、Ｙ方向の長さはＮＹ×ｄＹである。Ｘ方向のセル１１０の行の番号をｎ、Ｙ方向のセル１１０の列の番号をｍと定義することで、セル１１０の番号をｎとｍで指定することができる。
　ここで、図１１のシミュレーション結果について説明する前に、ＲＣＳ（レーダ反射断面積）の計算の仕方について説明する。次式（４）を用いて、レーダ反射断面積σ（θ，φ）を求めた。レーダ反射断面積σ（θ，φ）を求めるにあたっては、図１２Ａに示す極座標系を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　図１２Ａは、レーダ反射断面積σ（θ，φ）を求める際に用いた極座標系を示す図である。反射板１００Ｒの反射表面の中心は、ＸＹＺ座標の原点に位置する。天頂角θは、＋Ｚ方向に対する角度であり、矢印で示すように＋Ｚ方向から下ろした角度を正とする。方位角φは、ＸＹ平面内での＋Ｘ方向に対する方位角であり、矢印で示すように＋Ｘ方向から＋Ｙ方向に向かう角度を正とする。ｒは動径である。図１２Ａには受信点Ｇを示す。
　このような天頂角θ（度）、方位角φ（度）、及び十分遠方の動径ｒ（ｍ）で特定される受信点Ｇにおけるレーダ反射断面積σ（θ，φ）は、式（４）で求めることができる。受信点Ｇは、反射板１００Ｒから電波を受信する受信端末の位置を表す。受信端末は、ユーザ端末等である。式（４）において、ｒは、反射板１００Ｒから受信点Ｇまでの距離（ｍ）であり、極座標系における動径である。また、Ｐ０は、反射板１００Ｒに入射する電波（入射波）の電力密度（Ｗ／ｍ２）である。また、Ｐｒは、受信点Ｇにおける電力密度（Ｗ／ｍ２）である。
　ここで、ホイヘンスの原理によれば、動径ｒの点（Ｘ，Ｙ）における電界Ｅは、次式（５）を用いて計算することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　ＡはＲＩＳから反射された直後の複素電界の分布、ｓは反射板１００Ｒ上の位置と受信点の距離であり、Ｑはセルの反射方向ごとの電界反射強度分布である。なお、ＲＩＳは、反射板１００Ｒの全体で積分を行うことを意味する。
　ここで、式（５）において、セル１１０のサイズで離散化し、ｎとｍでセル１１０の位置を指定する。各セル（ｎ，ｍ）の出射電界Ａｎｍは反射板１００Ｒの各セル１１０の反射係数Γｎｍ＝ｅｘｐ（ｊΨｎｍ）と各セル１１０に入射する複素電界Ｅｎｍを用いて、Ａｎｍ＝Γｎｍ×Ｅｎｍ×Ｑ（θｉｎ＿ｎｍ，φｉｎ＿ｎｍ）と表すことができ、反射板１００Ｒ上の位置と受信点の距離ｓは、セル１１０の位置ごとに異なる値をとることから離散化の影響でｓｎｍと置き換えることで次式（６）で反射後の電界Ｅを表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　セル１１０の反射方向ごとの電界反射分布強度は典型例としてＱ（θｉｎ＿ｎｍ、φｉｎ＿ｎｍ）＝ｃｏｓθｉｎ、Ｑ（θｏｕｔ＿ｎｍ、φｏｕｔ＿ｎｍ）＝ｃｏｓθｏｕｔと置き換えた上で、式（６）で求まる電界Ｅを二乗した値を電力密度として用いれば、式（４）で表されるレーダ反射断面積σ（θ，φ）を求めることができる。また、レーダ反射断面積σ（θ，φ）を図１１に示すように表示するにあたっては、一例としてＸＺ面内での電波の入射と出射を考えることとし、図１２Ｂに示す極座標系における角度αを用いた。ここで、ｒを無限大の極限を取ることが手順上できないため、反射板のサイズに対して非常に大きなｒ（この例では１０００ｍ）の距離で計算を行っている。
　図１２Ｂは、図１１の横軸の角度α（水平角度）の取り方を示す図である。角度αは、ＸＺ平面内における＋Ｚ方向に対する角度であり、＋Ｙ方向側から見て＋Ｚ方向よりも反時計回りの方向を正の角度で表し、＋Ｙ方向側から見て＋Ｚ方向よりも時計回りの方向を負の角度で表す。なお、動径ｒの取り方は図１２Ａにおける動径ｒの取り方と同一である。
　図１２Ｂに示す角度αを用いて、式（４）に従って計算されるレーダ反射断面積σ（θ，φ）の角度αに対する分布を求めると、図１１に示す角度分布が得られる。図１１では、レーダ反射断面積σ（θ，φ）をＲＣＳとして示す。
　図１１に示すＲＣＳは、電波が＋Ｚ方向（α＝０度）から反射板１００Ｒに入射し、α＝＋２５度の方向に設定反射方向が得られるように反射板１００Ｒの各セル１１０のオンとオフの分布を線形的な並びに設定した場合に得られる反射波のＲＣＳの角度αに対する分布を表す。
　図１１に示すように、α＝＋２５度の方向にＲＣＳの極大値が存在するとともに、α＝－２５度の方向にもＲＣＳの極大値が存在している。α＝＋２５度の方向の反射は設定反射であるが、α＝－２５度の方向は不要反射である。α＝－２５度の方向は不要反射のＲＣＳは、約１５ｄＢｍ２であり、α＝＋２５度の方向の設定反射のＲＣＳと略等しいレベルである。
　このように、各セル１１０について線形的な並びでオンとオフを設定して、位相変化量を２値的に制御すると、設定反射の電波の強度と同等の不要反射が生じる。実施形態の反射器１００は、このような不要反射を低減可能である。
　＜不要反射の低減方法＞
　本実施形態は、セル１１０の位相変化量の２値的に制御しつつ、不要反射を低減可能な反射器１００（図４参照）を提供する。以下、不要反射の低減方法について説明する。
　反射器１００が反射する反射波を平面波とすると不要反射が生じ、焦点に集束するようにすることで不要反射を抑制することができる。反射器１００が平面波となる状態はセル配置が式（２）で決定される状態であり、焦点に集束するような状態はセル配置が式（１）で決定される状態である。反射器１００に対して、基地局やユーザの端末などが遠いと基地局やユーザ端末に電波を届ける場合、セル配置が式（１）で決定した状態と式（２）で決定した状態がおおよそ同一の配置となり、不要反射が生じる。
　基地局やユーザの端末などが遠い場合、遠くの焦点に集める必要が生じる。平面波は焦点距離を反射板１００Ｒから無限遠とした時に相当するため、焦点距離が遠い場合、すなわち基地局やユーザの端末などが遠い場合には式（１）が式（２）に近似される条件となり、不要反射が生じるという意味である。
　図１３は、反射板１００Ｒの各セル１１０のオンとオフをαが０度の入射波に対してαが２５度で反射するよう非線形的な並びで設定した場合におけるオンとオフの分布を示す図である。非線形的な並びとは、（１）式を元にセル１１０のオンとオフを決定したとき、（２）式を元にセル１１０のオンとオフを決定した場合と一致するセル１１０の数が全体の９０％以下となる並べ方である。
　図１３には、図１０と同様に、一例として、Ｘ方向及びＹ方向に４０個の合計１６００個のセル１１０を含む反射板１００Ｒにおけるオンとオフの分布を示す。図１３では簡略化して、オンを白、オフを黒で示す。一例として、オンのセル１１０が反射波に加える位相変化量は１８０度であり、オフのセル１１０が反射波に加える位相変化量は０度である。
　図１３に示す各セル１１０のオンとオフの分布は、図１０に示すオンとオフの分布に比べると、＋Ｘ方向側における＋Ｙ方向側及び－Ｙ方向側においてオフの割合が多くなっており、オンの多いエリアとオフの多いエリアの境界が円弧状に湾曲している。一例であるＸＺ面内の入射波をＸＺ面内に反射する設定において、オンの多いエリアとオフの多いエリアの境界として円弧上の境界が現れるのはオンとオフが非線形的な並びの場合である。
　このように反射板１００Ｒの各セル１１０のオンとオフを非線形的な並びで設定すると、反射波は平面波ではなくなり、反射板１００Ｒで反射される反射波の焦点距離を短くすることができる。一例として、図１０に示す反射板１００Ｒの各セル１１０のオンとオフは焦点距離が１００ｍの場合であり、線形的な並びで設定することになり反射波は平面波となる。これに対して、図１３に示す非線形的な並びで各セル１１０のオンとオフを設定すると、一例として、反射波の焦点距離は１０ｍである。なお、図１３には、オンとオフの境界が円弧状に湾曲している形態を示すが、例えば、入射波の方位角φが０度で天頂角θが０度であり、反射波の方位角φが４５度で天頂角θが４０度になるような場合には、オンとオフの境界を明確な円弧状として認めることができない場合があるが、そのような場合でも線形的な並びと非線形的な並びというものが存在する。
　また、図１０に示す反射板１００Ｒの各セル１１０のオンとオフを線形的な並びで設定すると、＋Ｚ方向からの入射波に対して図１１に示すように角度αが＋２５度及び－２５度の２つの方向の反射波が生じるため、設定反射方向を知らずに反射波だけを見ると、どちらが設定反射で、どちらが不要反射であるのかを区別できない。これに対して、図１３に示すように、非線形的な並びで各セル１１０のオンとオフを設定すると、＋Ｚ方向からの入射波に対して角度αが＋２５度の反射波が得られ、－２５度の方向の反射波（不要反射）は抑制される。
　このように、反射板１００Ｒの各セル１１０のオンとオフを非線形的な並びで設定することによって、不要反射を抑制することができる。このとき、反射波の焦点距離は短くなる。
　図１４Ａは、実施形態の反射器１００を示す図である。図１４Ｂは、比較用の反射器１を示す図である。図１４Ａに示す反射器１００は、図４に示す反射器１００と同一であり、一例として４つの反射板１００Ｒを含む。４つの反射板１００Ｒは、Ｘ方向及びＹ方向において、互いの間にある程度の間隔Ｄｗを空けた状態で配置されている。
　ここで、各反射板１００ＲのＸ方向の長さＬ１は、一例として４０ｃｍ以下であり、Ｙ方向の長さＬ２は、一例として４０ｃｍ以下である。長さＬ１及び長さＬ２は、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内であることが好ましい。例えば、２８ＧＨｚでの自由空間波長λを約1ｃｍに設定し、セル１１０の平面視でのＸ方向及びＹ方向の長さが０．５λであり、Ｘ方向及びＹ方向にセル１１０が４０個ずつ配列されるとすると、長さＬ１及び長さＬ２は、約２０ｃｍになる。
　互いの間にある程度の間隔Ｄｗを空けた状態とは、反射板１００Ｒ同士が隣り合う間隔Ｄｗが、一例として、Ｘ方向では０．５×Ｌ１以上であり、Ｙ方向では０．５×Ｌ２以上であることをいう。
　図１４Ｂに示す比較用の反射器１は、図１４Ａに示す実施形態の反射器１００と同様に４つの反射板１００Ｒを含むが、４つの反射板１００Ｒは、互いの間に上述のようなある程度の間隔Ｄｗを空けずに、間隔を詰めて配置されている点が実施形態の反射器１００と異なる。
　＜実施形態の反射器１００と比較用の反射器１における設定反射と不要反射のＲＣＳの比較（シミュレーション・パート１）＞
　図１５Ａは、実施形態の反射器１００の４つの反射板１００Ｒの各セル１１０のオンとオフを非線形的な並びで設定した場合におけるオンとオフの分布を示す図である。図１５Ｂは、比較用の反射器１の４つの反射板１００Ｒの各セル１１０のオンとオフを非線形的な並びで設定した場合におけるオンとオフの分布を示す図である。
　α＝0°で平面波として入射した電波をα＝２５°方向、焦点距離４０ｍに反射するようなセルのオンとオフの設定をした場合、図１５Ａに示すように、実施形態の反射器１００の４つの反射板１００Ｒの各セル１１０のオンとオフは、オンの多いエリアとオフの多いエリアとの境界が、複数の円弧Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３に沿って分布するように設定されている。オンの多いエリアとオフの多いエリアの境界は、円弧Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３上に位置してもよいし、円弧Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３から多少ずれていてもよい。円弧Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、同心円であるが、同心円ではなくてもよい。
　図１５Ｂでは、比較用の反射器１の４つの反射板１００Ｒの各セル１１０の各セル１１０のオンとオフは、オンの多いエリアとオフの多いエリアの湾曲した境界Ｃ１１、Ｃ１２に沿って分布するように設定されているが、図１５Ａの円弧Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３に比べると、オンとオフの分布が線形に近いため、境界Ｃ１１、Ｃ１２を含む円の中心が４つの反射板１００Ｒの＋Ｘ方向側又は－Ｘ方向側のどちらにあるのか分かり難い。線形に近い分布とは、（２）式を元に決める配置と比べた時に、各位置のセルのオンとオフの状態が一致しているものの割合が高いことをいう。
　図１６は、実施形態の反射器１００と比較用の反射器１における設定反射と不要反射のＲＣＳの計算結果の一例を示す図である。図１６にはパート１の計算条件における計算結果の一例を示す。図１６に示す計算結果は、入射電波が設定どおりα＝０°で入射した条件で、実施形態の反射器１００については、４つの反射板１００Ｒの各セル１１０のオンとオフを図１５Ａに示すように設定することによって得たものであり、比較用の反射板１については、４つの反射板１００Ｒの各セル１１０のオンとオフを図１５Ｂに示すように設定することによって得たものである。
　ここで、実施形態の反射器１００と比較用の反射器１における設定反射と不要反射のＲＣＳをシミュレーションで計算する際には、上述した式（４）を次式（７）のように変形し、式（７）に従って近傍界ＲＣＳとしてのレーダ反射断面積σ（ｒ，θ，φ）を求めた。近傍界ＲＣＳは十分遠方での観測した場合に式（４）で定義されるＲＣＳと一致する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　式（７）は、反射板１００Ｒから受信点Ｇ（図１２Ａ参照）までの距離ｒ（動径ｒ）をユーザ端末など反射板の反射波を受信する場所までの距離に設定する点が、距離ｒを無限大（∞）に設定する式（４）と異なる。式（７）は電波の伝搬による距離減衰の影響を排除し、ユーザ端末が受信する電波の強度のうち反射板由来の効果を比較するために至便である。
　図１６には、実施形態の反射器１００及び比較用の反射器１における設定反射及び不要反射の近傍界ＲＣＳと、設定反射及び不要反射の近傍界ＲＣＳの比とを示す。図１６に示すシミュレーション結果の計算条件（パート１）では、図１２Ａに示す極座標系の原点を反射器１００及び反射器１の４つの反射板１００Ｒの中心に置き、＋Ｚ方向から平面波入射波が反射器１００に入射し、ユーザ端末などの受信点での距離にて方位角φ＝０度で天頂角θ＝＋２５度の方向を設定反射方向として、設定反射の近傍界ＲＣＳを計算した。これはα＝＋２５度に相当する方向である。また、不要反射については、ユーザ端末などの受信点での距離にて方位角φ＝１８０度で天頂角θ＝２５度の方向で近傍界ＲＣＳを計算した。これはα＝－２５度に相当する方向である。なお、電波の周波数は、一例として２８ＧＨｚに設定した。また、実施形態の反射器１００では、Ｄｗ＝４００ｍｍ（２×Ｌ１）に設定した。
　反射器１から端末までの距離Ｄが４０ｍのとき、反射器１を使って電波を端末に伝搬させる場合を考える。ここで反射器１から端末までの距離Ｄとは反射器１に含まれる４つの反射板１００Ｒの中心から反射波の焦点までの距離である。
　４つの反射板１００Ｒの中心は、ＸＹ平面内では図４に示す４つの反射板１００Ｒの中心に位置し、Ｚ方向では４つの反射板１００Ｒの反射面と同じ位置に位置する。また、反射器１００及び反射器１の焦点距離Ｄｆを４０ｍに設定した。これは反射器１から端末までの距離Ｄが４０ｍにある端末に電波を伝搬するための設定である。反射器１００の焦点距離Ｄｆとは、反射器１００に含まれる４つの反射板１００Ｒの中心から反射波の焦点までの距離である。反射器１の焦点距離Ｄｆとは、反射器１に含まれる４つの反射板１００Ｒの中心から反射波の焦点までの距離である。
　図１６に示すように、実施形態の反射器１００及び比較用の反射器１の設定反射の近傍界ＲＣＳは、ともに２９．７ｄＢｍ２であった。また、実施形態の反射器１００の不要反射の近傍界ＲＣＳは２７．７ｄＢｍ２であり、比較用の反射器１の不要反射の近傍界ＲＣＳは２９．４ｄＢｍ２であった。実施形態の反射器１００の不要反射の近傍界ＲＣＳの方が低い値が得られ、設定反射の近傍界ＲＣＳとの比は２ｄＢであった。比較用の反射器１の不要反射の近傍界ＲＣＳは、比較用の反射器１の設定反射のＲＣＳと同等の値であり、比は０．３ｄＢであった。図１６には示さないが、設定反射と不要反射の比は反射器１から端末までの距離Ｄが６０ｍまで１ｄＢ以上確保することができている。
　このように、反射板１００Ｒ同士が隣り合う間隔をＸ方向で０．５×Ｌ１以上、Ｙ方向で０．５×Ｌ２以上に設定した実施形態の反射器１００は、反射板１００Ｒを詰めて配置した比較用の反射器１に比べて、不要反射を低減可能であることが分かった。
　ここで、反射板１００ＲのＸ方向の長さをＷ、Ｘ方向において隣り合う２つの反射板１００Ｒ同士の間の間隔をＤｗ、反射器１００の４つの反射板１００Ｒの中心と基地局との間における遠方界と近傍界の境界の位置を表す距離をｄｓ、反射器１００と受信端末との間における遠方界と近傍界の境界の位置を表す距離をｄｒとする。反射板１００ＲのＸ方向の長さＷは、上述した長さＬ１と同一である。
　反射器１００のサイズと、反射器１００が焦点を作ることのできる最大の距離の関係は次式（８）を満たす。反射器１００のサイズは、図４に示すように４つの反射板１００Ｒを含む反射器１００の場合には、Ｘ方向の長さが２Ｗ＋Ｄｗである。ここでは、反射器１００のサイズのうちのＸ方向の長さについて説明するが、Ｙ方向の長さについても同様である。図４に示す反射器１００では、各反射板１００ＲのＸ方向及びＹ方向の長さは等しく、Ｘ方向及びＹ方向において隣り合う２つの反射板１００Ｒ同士の間隔も等しいため、Ｙ方向の長さも２Ｗ＋Ｄｗである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　式（８）において、入射波が平面波の場合には、反射器１００の４つの反射板１００Ｒの中心と基地局との間における遠方界と近傍界の境界の位置を表す距離ｄｓを無限大（∞）とみなせるので、距離ｄｒは次式（９）のように表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　式（８）によって求まる距離ｄｒは、反射器１００の反射方向（＋Ｚ方向）における遠方界と近傍界との境界の位置を表すため、不要反射が設定反射と区別がつかなくなる目安になる距離である。反射器１００からＺ方向において距離ｄｒ以下の領域は近傍界であり、反射器１００の焦点を設定可能な領域である。反射器１００から距離ｄｒよりも遠い領域は遠方界であり、反射器１００の焦点を設定することはできない領域である。
　一例として、２８ＧＨｚでの自由空間波長λを１０．７ｍｍ、Ｄｗ＝０．４ｍ、Ｗ＝０．１ｍ、θｉｎ＝θｏｕｔ＝２５度として計算すると、比較用の反射器１についての距離ｄｒは約２７ｍであり、実施形態の反射器１００についての距離ｄｒは約１０８ｍである。
　このように、実施形態の反射器１００の距離ｄｒ（１０８ｍ）は、焦点距離Ｄｆ（４０ｍ）より長く、比較用の反射板１の距離ｄｒ（２７ｍ）は、焦点距離Ｄｆ（４０ｍ）よりも短いという条件の下で、実施形態の反射器１００は、比較用の反射板１よりも不要反射が低減されるという結果が得られた。
　実施形態の反射器１００では、焦点距離Ｄｆが近傍界に入る条件（Ｄｆ＜ｄｒ）であったことから、不要反射が低減されたと考えられる。換言すれば、距離ｄｒよりも焦点距離Ｄｆが短かったために、不要反射が低減されたと考えられる。また、比較用の反射器１では、設定した焦点距離Ｄｆが遠方界に入る条件であり、距離ｄｒよりも焦点距離Ｄｆが長かったために、不要反射が低減されなかったと考えられる。
　以上のように、Ｘ方向及びＹ方向において、４つの反射板１００Ｒの間にある程度の間隔Ｄｗを空けて配置することによって、反射器１００は、不要反射を低減できることが分かった。
　なお、式（９）において、現実的な条件として、入射角θｉｎと反射角θｏｕｔがともに６０度以下であり、反射器１００と受信端末との間における遠方界と近傍界の境界の位置を表す距離ｄｒが２００ｍであるとする。この条件下では、反射器１００のＸ方向及びＹ方向の長さ（２Ｗ＋Ｄｗ）は３ｍあれば十分である。反射板のお互いの位置精度などの観点から間隔は大きすぎない方が好ましく、具体的には３ｍ以下であることが好ましく、２ｍ以下であることがさらに好ましい。このようなことから、図４では、２ｍと記した。
　また、式（９）において、一例としてｄｒを２００ｍに設定し、θｉｎの最大値６０度及びθｏｕｔの最大値６０度であると仮定すると、２Ｗ＋Ｄｗ＝√（４００×λ）となる。このため、反射器１００のＸ方向及びＹ方向の長さ（２Ｗ＋Ｄｗ）は、√（４００×λ）以下であればよい。λは自由空間波長（単位はメートル）である。
　また、図１５Ａに示す円弧Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３上にオンとオフの境界を位置させた場合には、４つの反射板１００Ｒは、フレネルレンズのフレネル輪帯と同様に機能する。この場合に、図１５Ａに示す円弧Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３のうちの一番内側の円弧Ｃ１に着目すると、円弧Ｃ１に沿ったオンとオフの境界によって集束する反射波の焦点距離Ｄｆが、反射器１００についての距離ｄｒよりも短ければ、円弧Ｃ１に沿ったオンとオフの境界において位相変化量が与えられる反射波は、焦点距離Ｄｆにある焦点に集束する。このため、反射器１００のＸ方向及びＹ方向の長さ（２Ｗ＋Ｄｗ）をＸ１とすると、Ｄｆ≦２Ｘ１２／λを満たすように焦点距離Ｄｆを設定すればよい。
　＜実施形態の反射器１００と比較用の反射器１における設定反射と不要反射のＲＣＳの比較（シミュレーション・パート２）＞
　図１７は、実施形態の反射器１００と比較用の反射器１における設定反射と不要反射の近傍界ＲＣＳの計算結果の一例を示す図である。図１７にはパート２の計算条件における計算結果の一例を示す。
　パート２の計算条件は、パート１の計算条件のうちの反射器１００及び反射器１の焦点距離Ｄｆを４０ｍから２０ｍに変更したものである。焦点距離Ｄｆ以外の条件は、パート１の計算条件と同一である。
　図１７に示すように、実施形態の反射器１００の設定反射のＲＣＳは２９．３ｄＢｍ２であり、比較用の反射器１の設定反射の近傍界ＲＣＳは２９．７ｄＢｍ２であった。実施形態の反射器１００の設定反射のＲＣＳの方が少し低い値であるが、略同等の値であった。
　また、実施形態の反射器１００の不要反射の近傍界ＲＣＳは２５．３ｄＢｍ２であり、比較用の反射器１の不要反射の近傍界ＲＣＳは２９．３ｄＢｍ２であった。実施形態の反射器１００の不要反射のＲＣＳの方が低い値が得られ、設定反射のＲＣＳとの比は４ｄＢｍ２であった。比較用の反射器１の不要反射の近傍界ＲＣＳは、比較用の反射器１の設定反射の近傍界ＲＣＳと同等の値であり、比は０．４ｄＢｍ２であった。
　以上のように、パート２のシミュレーションでは、反射器１００と受信点との間の距離（４０ｍ）よりも焦点距離（２０ｍ）を短くすることにより、パート１のシミュレーションよりも、不要反射をさらに低減できることが分かった。
　また、パート２のシミュレーションでは、実施形態の反射器１００の距離ｄｒ（１０８ｍ）は、焦点距離Ｄｆ（２０ｍ）より長く、比較用の反射板１の距離ｄｒ（２７ｍ）は、焦点距離Ｄｆ（２０ｍ）よりもわずかに長いという条件の下で、実施形態の反射器１００は、比較用の反射板１よりも不要反射が低減されるという結果が得られた。
　不要反射は、パート１のシミュレーション結果よりも大幅に低減されており、距離ｄｒに比べて焦点距離Ｄｆが十分に短いことによって、パート１のシミュレーションに比べて、不要反射がさらに低減されたと考えられる。換言すれば、距離ｄｒよりも焦点距離Ｄｆが十分に短かったために、不要反射が効果的に低減されたと考えられる。また、比較用の反射器１では、設定した焦点距離Ｄｆが近傍界ながらほぼ遠方界との境界となる条件であり、距離ｄｒが焦点距離Ｄｆとほぼ同じだったために、不要反射の低減量がわずかであったと考えられる。
　以上のように、パート２のシミュレーションにおいても、Ｘ方向及びＹ方向において、４つの反射板１００Ｒの間にある程度の間隔Ｄｗを空けて配置することによって、反射器１００は、不要反射を低減できることが分かった。
　したがって、パート１及びパート２のシミュレーションを通じて、反射器１００のように、４つの反射板１００Ｒの間にある程度の間隔Ｄｗを空けて配置することによって、不要反射を低減できることを確認できた。
　＜効果＞
　反射器１００は、Ｘ方向における長さＬ１とＹ方向における長さＬ２とを有する反射板１００Ｒを複数含み、複数の反射板１００Ｒは、Ｘ方向及びＹ方向に沿って２次元的に配列され、鏡面反射以外の角度に電波を反射可能であり、複数の反射板１００Ｒのうちの少なくとも一部の反射板同士が隣り合う間隔は、Ｘ方向では０．５×Ｌ１以上であり、Ｙ方向では０．５×Ｌ２以上である。このように、複数の反射板１００Ｒのうちの少なくとも一部の反射板１００Ｒ同士の間にある程度の間隔を空けて配置することによって、反射器１００における不要反射を低減できる。
　反射板同士の隣り合う間隔は、複数の反射板１００Ｒのうちの少なくとも一部の反射板同士の隣り合う間隔がＸ方向で０．５×Ｌ１以上であり、かつ、少なくとも一部の反射板同士の隣り合う間隔がＹ方向で０．５×Ｌ２以上であることが好ましい。このような場合、Ｘ方向、Ｙ方向の両方の方向において、不要反射を低減できる。
　また、反射板同士の隣り合う間隔は、少なくとも一部の反射板において、隣り合う間隔がＸ方向で０．５×Ｌ１以上であり、かつ、Ｙ方向で０．５×Ｌ２以上であることが好ましい。この場合、比較的少ない反射板の個数で、Ｘ方向、Ｙ方向の不要反射を低減できる。
　また、反射板１００Ｒ同士の隣り合う間隔は、すべての反射板１００Ｒにおいて、隣り合う間隔がＸ方向で０．５×Ｌ１以上であり、かつ、Ｙ方向で０．５×Ｌ２以上であることがさらに好ましい。この場合、さらに少ないの個数の反射板１００Ｒで、Ｘ方向、Ｙ方向の不要反射を低減できる。
　したがって、不要反射を低減した反射器１００を提供できる。
　また、各反射板１００Ｒは、電波を反射する際に電波の位相を変化させることが可能な複数のセル１１０を有し、各反射板１００Ｒにおいて複数のセル１１０が電波の位相を変化させる位相変化量の差は、０度又は１８０度である。このため、位相変化量を２値的に制御することで、反射角度を鏡面反射以外の角度に調整可能である。
　また、各反射板１００Ｒにおける複数のセル１１０は、Ｘ方向に１０個以上配列されるとともに、Ｙ方向に１０個以上配列されるので、反射する際に電波に位相変化量をより確実に加えることができ、設定反射方向に反射波をより確実に反射できる。
　また、電波の自由空間波長をλとすると、セル１１０のＸ方向の長さ、及び、セル１１０のＹ方向の長さは、ともに２λ以下であるので、小型化を図りつつ、反射する際に電波に位相変化量を確実に加えることができ、設定反射方向に反射波を確実に反射できる。
　また、各反射板１００Ｒの長さＬ１及び長さＬ２は、電波の自由空間波長をλとすると、４０λ以下であるので、小型化を図りつつ、反射する際に電波に位相変化量を確実に加えることができ、設定反射方向に反射波を確実に反射できる。
　また、各反射板１００Ｒの各セル１１０が電波の位相を変化させる位相変化量は、第１値又は第２値の２値であり、複数の反射板１００Ｒは、各反射板１００Ｒにおける複数のセル１１０の位相変化量を第１値又は第２値に設定することで、電波を複数の反射角度に反射可能である。このため、位相変化量を２値的に制御することで、反射角度を鏡面反射以外の角度に調整可能である。
　また、第１値と第２値との差は、１８０度±３０度であるので、製造誤差等によるばらつきを考慮して、位相変化量を２値的に制御することで、反射角度を鏡面反射以外の角度に調整可能である。
　また、電波の波長をλ（ｍ）とすると、反射器１００のＸ方向の長さ、及び、反射器１００のＹ方向の長さは、√（４００×λ）以下であるので、距離ｄｒが２００ｍ程度という、現実の世界で反射器１００が受信端末や基地局等と通信する距離を考慮して、反射器１００のサイズを決定できる。これにより、現実的な通信距離を確保しつつ、反射する際に電波に位相変化量を確実に加えることができ、不要反射を低減しつつ、設定反射方向に反射波を確実に反射できる。
　反射器１００のＸ方向の長さ、及び、反射器１００のＹ方向の長さは、３ｍ以下である、現実の世界で反射器１００が受信端末や基地局等と通信する距離を考慮して、距離ｄｒを２００ｍ程度に設定できる。これにより、現実的な通信距離を確保しつつ、反射する際に電波に位相変化量を確実に加えることができ、不要反射を低減しつつ、設定反射方向に反射波を確実に反射できる。
　また、セル１１０は、共振素子１１１と、共振素子１１２と、共振素子１１２の共振周波数を電気的な制御で第１共振周波数又は第２共振周波数に切替可能な切替素子とを有し、切替素子は、ＰＩＮダイオード、ＭＥＭＳスイッチ、バラクタ、又はトランジスタである。このため、位相変化量を２値的に確実に制御でき、不要反射を低減しつつ、設定反射方向に反射波を確実に反射できる。
　また、電波は、ミリ波帯の電波であるので、第五世代移動通信システム（５Ｇ）やＳｕｂ－６等の周波数帯域の電波を反射する際に、不要反射を低減しつつ、設定反射方向に反射波を確実に反射できる反射器１００を提供できる。
　また、反射器１００によって反射される電波を受信する受信端末と、反射器１００との間における遠方界と近傍界の境界の位置を表す距離ｄｒに対して、反射器１００が受信端末に向けて電波を反射する際の焦点距離ＤｆはＤｆ≦ｄｒを満たす。このため、不要反射を効果的に低減しつつ、設定反射方向に反射波を確実に反射できる。
　また、反射器１００の一辺の長さをＸ１とすると、焦点距離Ｄｆは、Ｄｆ≦２Ｘ１２／λを満たすので、反射波を焦点距離Ｄｆにある焦点に確実に集束させることができ、電波の集束効果が高く、不要反射を低減しつつ、設定反射方向に反射波を確実に反射できる反射器１００を提供できる。
　以上、本開示の例示的な反射器について説明したが、本開示は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
　なお、本国際出願は、２０２２年５月２０日に出願した日本国特許出願２０２２－０８３２７７に基づく優先権を主張するものであり、その全内容は本国際出願にここでの参照により援用されるものとする。
１　反射器
５　制御部
１０　電波伝送システム
１００　反射器
１００Ｒ　反射板
１１０　セル
１１１　共振素子
１１２　共振素子
１１２Ａ、１１２Ｂ　線状エレメント
１１２Ｃ　ＰＩＮダイオード

Claims (13)

  1. 　第１軸方向における第１長さＬ１と第２軸方向における第２長さＬ２とを有する反射板を複数含み、
    　前記複数の反射板は、前記第１軸方向及び前記第２軸方向に沿って２次元的に配列され、鏡面反射以外の角度に電波を反射可能であり、
    　前記複数の反射板のうちの少なくとも一部の反射板同士が隣り合う間隔は、前記第１軸方向において０．５×Ｌ１以上、又は、前記第２軸方向において０．５×Ｌ２以上である、反射器。
  2. 　各反射板は、前記電波を反射する際に前記電波の位相を変化させることが可能な複数の反射部を有し、
    　各反射板において前記複数の反射部が前記電波の位相を変化させる位相変化量の差は、０度又は１８０度である、請求項１に記載の反射器。
  3. 　各反射板における前記複数の反射部は、前記第１軸方向に１０個以上配列されるとともに、前記第２軸方向に１０個以上配列される、請求項２に記載の反射器。
  4. 　前記電波の自由空間における波長をλとすると、
    　前記反射部の前記第１軸方向の長さ、及び、前記反射部の前記第２軸方向の長さは、ともに２λ以下である、請求項２に記載の反射器。
  5. 　各反射板の前記第１長さＬ１及び前記第２長さＬ２は、前記電波の自由空間における波長をλとすると、４０λ以下である、請求項１に記載の反射器。
  6. 　各反射板の各反射部が前記電波の位相を変化させる位相変化量は、第１値又は第２値の２値であり、
    　前記複数の反射板は、各反射板における前記複数の反射部の前記位相変化量を前記第１値又は前記第２値に設定することで、前記電波を複数の反射角度に反射可能である、請求項２に記載の反射器。
  7. 　前記第１値と前記第２値との差は、１８０度±４５度である、請求項６に記載の反射器。
  8. 　前記電波の波長をλとすると、
    　前記反射器の前記第１軸方向の長さ、及び、前記反射器の前記第２軸方向の長さは、√（４００×λ）以下である、請求項１に記載の反射器。
  9. 　前記反射部は、
    　第１共振素子と、
    　第２共振素子と、
    　前記第２共振素子の共振周波数を電気的な制御で第１共振周波数又は第２共振周波数に切替可能な切替素子と
    　を有し、
    　前記切替素子は、ＰＩＮダイオード、ＭＥＭＳスイッチ、バラクタ、又はトランジスタである、請求項２に記載の反射器。
  10. 　前記電波は、ミリ波帯の電波である、請求項１に記載の反射器。
  11. 　前記反射器の前記第１軸方向の長さ、及び、前記反射器の前記第２軸方向の長さは、３ｍ以下である、請求項１に記載の反射器。
  12. 　前記反射器によって反射される電波を受信する受信端末と、前記反射器との間における遠方界と近傍界の境界の位置を表す距離ｄｒに対して、前記反射器が前記受信端末に向けて前記電波を反射する際の焦点距離ＤｆはＤｆ≦ｄｒを満たす、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の反射器。
  13. 　前記反射器の一辺の長さをＸ１、前記電波の波長をλ（ｍ）とすると、前記焦点距離Ｄｆは、Ｄｆ≦２Ｘ１２／λを満たす、請求項１２に記載の反射器。
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