WO2023233885A1 - 電磁波反射装置、電磁波反射フェンス、及び反射パネル - Google Patents

電磁波反射装置、電磁波反射フェンス、及び反射パネル Download PDF

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WO2023233885A1
WO2023233885A1 PCT/JP2023/016646 JP2023016646W WO2023233885A1 WO 2023233885 A1 WO2023233885 A1 WO 2023233885A1 JP 2023016646 W JP2023016646 W JP 2023016646W WO 2023233885 A1 WO2023233885 A1 WO 2023233885A1
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WO
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dielectric
less
ghz
layer
loss tangent
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Application number
PCT/JP2023/016646
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English (en)
French (fr)
Inventor
久美子 神原
真治 植木
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 invention relates to an electromagnetic wave reflecting device, an electromagnetic wave reflecting fence, and a reflecting panel.
  • 5G 5th generation
  • NLOS Non-Line-Of-Sight
  • a metasurface is formed of a periodic structure or pattern that is finer than a wavelength, and is designed to reflect radio waves in a desired direction (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • the metasurface itself is realized by periodically repeating minute structures or metal patterns, but when actually manufactured, a metal pattern is provided on one side of a dielectric substrate, and a metal pattern is placed on the opposite side.
  • a ground layer is often provided. Since metasurfaces can achieve a desired reflection angle while maintaining a planar arrangement, they function effectively as reflectors even in environments where there is not enough space to install a large number of electromagnetic wave reflecting panels.
  • Metal patterns and ground layers are often formed of metals with good conductivity such as copper (Cu), nickel (Ni), and silver (Ag). Reflective surfaces, including metasurfaces, function with metal patterns and require precise patterning.
  • the ground layer is formed on one surface of the dielectric substrate by a process such as sputtering or vapor deposition.
  • the metal pattern may be formed by etching, electrolytic plating, or the like.
  • the reflection efficiency is 60% or more, or 70% or more. In particular, when a general acrylic adhesive is applied to the entire surface, the reflection efficiency decreases to less than 60%, making it difficult to sufficiently improve the propagation environment.
  • One object of the present invention is to suppress a decrease in reflection efficiency in an electromagnetic wave reflection device having conductive patterns bonded with an adhesive layer.
  • the electromagnetic wave reflecting device includes a reflective panel that reflects radio waves in a desired band selected from a frequency band of 1 GHz or more and 170 GHz or less, and a frame that holds the reflective panel,
  • the reflective panel includes a dielectric layer, a periodic conductive pattern provided on one surface of the dielectric layer, a ground layer provided on the other surface of the dielectric layer, and a ground layer that connects the conductive pattern to the dielectric layer.
  • the adhesive layer covers the entire surface of the one surface of the dielectric layer, In the range of 1 GHz or more and 30 GHz or less, the relative dielectric constant is 2.0 or more and less than 3.0, and the dielectric loss tangent is greater than 0.00 and less than 0.10, or the relative dielectric constant of the adhesive layer is 3. .0 or more and less than 4.5, and the dielectric loss tangent is greater than 0.00 and less than 0.02.
  • an electromagnetic wave reflecting device having a conductive pattern bonded with an adhesive layer, a decrease in reflection efficiency can be suppressed.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an electromagnetic wave reflecting fence in which a plurality of electromagnetic wave reflecting devices are connected.
  • 2 is a horizontal cross-sectional view of the frame taken along line AA in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state in which a panel is inserted into the frame of FIG. 2.
  • FIG. It is a figure showing an example of the layer composition of a reflective panel. It is a figure which shows another example of the layer structure of a reflective panel.
  • FIG. 3 is a diagram showing a model of a conductive pattern used for evaluating reflection characteristics.
  • 6 is a schematic diagram showing the configuration of a unit cell of the model of FIG. 5.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram showing an analysis space. It is a schematic diagram of the XY plane of analysis space.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the relative dielectric constant and dielectric loss tangent of the adhesive layer and the power reflection efficiency at 28 GHz.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the relative dielectric constant and dielectric loss tangent of the adhesive layer and the power reflection efficiency at 1 GHz.
  • the reflection efficiency of the electromagnetic wave reflection device is 60% or more, preferably 70% or more.
  • a decrease in reflection efficiency of the electromagnetic wave reflecting device is prevented by maintaining the dielectric constant and dielectric loss tangent of the dielectric layer within a specific range. suppress.
  • reflection efficiency means power reflection efficiency unless otherwise specified.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an electromagnetic wave reflecting fence 100 in which electromagnetic wave reflecting devices 60-1, 60-2, and 60-3 are connected.
  • an electromagnetic wave reflecting fence 100 is configured by connecting three electromagnetic wave reflecting devices 60-1, 60-2, and 60-3 (hereinafter may be collectively referred to as "electromagnetic wave reflecting device 60" as appropriate).
  • electromagnettic wave reflecting device 60 there is no particular limit to the number of electromagnetic wave reflecting devices 60 that are connected.
  • the electromagnetic wave reflecting devices 60-1, 60-2, and 60-3 each have reflective panels 10-1, 10-2, and 10-3 (hereinafter, may be collectively referred to as "reflective panels 10" as appropriate).
  • the width direction of the reflective panel 10 is the X direction
  • the height direction is the Y direction
  • the thickness direction is the Z direction.
  • Each reflective panel 10 reflects electromagnetic waves of 1 GHz or more and 170 GHz or less, preferably 1 GHz or more and 100 GHz or less, and more preferably 1 GHz or more and 80 GHz or less.
  • Each reflective panel 10 has a conductive pattern or a conductive film designed according to the intended reflection mode, frequency band, etc. as a reflective film.
  • the conductive film may be formed in a periodic pattern, a mesh pattern, a geometric pattern, a transparent film, or the like. As will be described later, by designing the relative permittivity and dielectric loss tangent of the adhesive layer that joins the conductive patterns on the reflective panel 10-1 within a predetermined range, a decrease in the reflection efficiency of the electromagnetic wave reflecting device 60 is suppressed. .
  • Each of the reflective panels 10-1, 10-2, and 10-3 may have a specular reflective surface where the incident angle and the output angle of the electromagnetic waves are equal, or a non-specular reflective surface where the incident angle and the reflective angle are different. There may be.
  • Non-specular reflective surfaces include diffuse surfaces, scattering surfaces, and metasurfaces that are artificial reflective surfaces designed to reflect radio waves in a desired direction.
  • the reflective panels 10-1, 10-2, and 10-3 may be electrically connected to each other from the viewpoint of maintaining continuity of reflected potential, but if they include a metasurface, adjacent reflective panels There may be no electrical connection between panels 10.
  • an electromagnetic wave reflective fence 100 connected in the X direction is obtained.
  • the electromagnetic wave reflecting device 60 may have legs 56 that support the frame 50. As shown in FIG. 1, when the electromagnetic wave reflecting device 60 or the electromagnetic wave reflecting fence 100 is made to stand up on an installation surface, it is desirable to provide the legs 56, but the legs 56 are not essential.
  • a top frame 57 that holds the upper end of the reflective panel 10 and a bottom frame 58 that holds the lower end may be used.
  • the frame 50, the top frame 57, and the bottom frame 58 constitute a frame that holds the entire circumference of the reflective panel 10.
  • the frame 50 may also be called a "side frame" due to its positional relationship with the top frame 57 and bottom frame 58.
  • the electromagnetic wave reflecting device 60 may be installed on a wall or ceiling while the reflective panel 10 is held by the frame 50, top frame 57, and bottom frame 58.
  • FIG. 2 shows an example of the configuration of the frame 50 along line AA in FIG. 1 in a cross-sectional view parallel to the XZ plane.
  • the frame 50 has a conductive main body 500 and slits 51 formed on both sides of the main body 500 in the width direction.
  • the slits 51 hold the side edges of the reflective panel 10.
  • the side edge of the reflective panel 10 is an edge along the Y direction in FIG.
  • the main body 500 is formed with a cavity 52 that communicates with the slit 51, a groove 53 provided in the cavity 52, and a hollow 55 that does not communicate with the cavity 52 and the groove 53, but is not limited to this example.
  • the groove 53 is provided at a position facing the slit 51 with the cavity 52 in between, and holds the side edge of the reflective panel 10 inserted through the slit 51. By providing the cavity 52 and the hollow 55 in the frame 50, the weight of the frame 50 can be reduced. By providing the groove 53 in the cavity 52, the reflective panel 10 can be held firmly.
  • a non-conductive cover 501 made of resin or the like may be provided on the outer surface of the main body 500, but the cover 501 is not essential. When the cover 501 is provided, the cover 501 functions as a protection member that protects the frame 50.
  • FIG. 3 shows a state in which the reflective panel 10 is inserted into the frame 50 in a cross-sectional view parallel to the XZ plane.
  • the reflective panels 10-1 and 10-2 are inserted through the slits 51 (see FIG. 2) on both sides of the main body 500.
  • the reflective panels 10-1 and 10-2 may or may not necessarily be inserted all the way into the groove 53 (see FIG. 2) of the cavity 52 and come into contact with the bottom surface of the groove 53.
  • a portion of body 500 may be formed of a non-conductive material.
  • the reflective panel 10A includes a dielectric layer 14, a conductive pattern 151 provided on one surface of the dielectric layer 14, and a ground layer 13 provided on the opposite surface of the dielectric layer 14. , and an adhesive layer 153 that joins the conductive pattern 151 to the dielectric layer 14.
  • Adhesive layer 153 covers the entire surface of one side of dielectric layer 14 . As will be described later, the adhesive layer 153 has a relative dielectric constant and a dielectric loss tangent within a predetermined range.
  • the dielectric layer 14 is an insulating polymer film made of polycarbonate, cycloolefin polymer (COP), polyethylene terephthalate (PET), fluororesin, etc., and has a thickness of about 0.3 mm to 1.0 mm.
  • the dielectric layer 14 may be any material as long as it has a relative dielectric constant and a dielectric loss tangent suitable for realizing the target reflection characteristics.
  • the conductive pattern 151 forms a reflective surface of the reflective panel 10.
  • the reflective surface formed by the conductive pattern 151 may include a metasurface whose reflective properties are artificially controlled.
  • the conductive pattern 151 of the embodiment has a periodic pattern.
  • the conductive pattern 151 is made of a good conductor such as Cu, Ni, or Ag, and has a thickness of 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the adhesive layer 153 bonds the conductive pattern 151 to the dielectric layer 14 and has a dielectric constant and a dielectric loss tangent within a predetermined range that can suppress a decrease in the reflection efficiency of the reflective panel 10.
  • a material such as vinyl acetate resin, acrylic resin, cellulose resin, aniline resin, ethylene resin, silicone resin, or other resin having a composition satisfying a predetermined dielectric constant and dielectric loss tangent can be used.
  • the thickness of the adhesive layer 153 is 2 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, and desirably 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less from the viewpoint of ensuring adhesive strength.
  • the reflective panel 10B includes, in addition to the configuration of FIG. 4A, an intermediate layer 16 that covers the conductive pattern 151, a dielectric substrate 17 joined to the conductive pattern 151 side by the intermediate layer 16, and a ground layer 13. It has a covering intermediate layer 12 and a dielectric substrate 11 connected to the ground layer 13 side by the intermediate layer 12.
  • the intermediate layer 16 protects the surface of the conductive pattern 151 and also adheres and holds the dielectric substrate 17.
  • the intermediate layer 16 desirably has durability and moisture resistance, and can be made of, for example, ethylene-vinyl acetate (EVA) copolymer or cycloolefin polymer (COP).
  • EVA ethylene-vinyl acetate
  • COP cycloolefin polymer
  • the thickness of the intermediate layer 16 is 10 ⁇ m to 400 ⁇ m.
  • the dielectric substrate 17 is desirably formed of a material with excellent impact resistance, durability, and transparency as the outermost layer of the reflective panel 10C.
  • the dielectric substrate 17 polycarbonate, acrylic resin, PET, etc. can be used.
  • the thickness of the dielectric substrate 17 is, for example, 1.0 mm or more and 10.0 mm or less.
  • the intermediate layer 12 protects the surface of the ground layer 13 and also adheres and holds the dielectric substrate 11.
  • the intermediate layer 12 desirably has durability and moisture resistance, and can be made of, for example, ethylene-vinyl acetate (EVA) copolymer or cycloolefin polymer (COP).
  • EVA ethylene-vinyl acetate
  • COP cycloolefin polymer
  • the thickness of the intermediate layer 12 is from 10 ⁇ m to 400 ⁇ m.
  • the dielectric substrate 11 is desirably formed of a material with excellent impact resistance, durability, and transparency as the outermost layer of the reflective panel 10C.
  • the dielectric substrate 11 polycarbonate, acrylic resin, PET, etc. can be used.
  • the thickness of the dielectric substrate 11 is, for example, 1.0 mm to 10.0 mm.
  • the conductive pattern 151 By covering the conductive pattern 151 with the intermediate layer 16 and bonding the dielectric substrate 17, moisture and air are prevented from entering the surface of the conductive pattern 151, and deterioration of the reflective surface is suppressed.
  • the ground layer 13 By covering the ground layer 13 with the intermediate layer 12 and bonding the dielectric substrate 11, moisture and air are prevented from entering the surface of the ground layer 13, and surface deterioration of the ground layer 13 is suppressed. Thereby, the capacitance between the ground layer 13 and the conductive pattern 151 is maintained constant, and the designed magnitude of the phase delay can be maintained. That is, it is possible to maintain the reflection efficiency of radio waves in the designed direction.
  • the relative permittivity and dielectric loss tangent of the adhesive layer 153 are designed to be within appropriate ranges.
  • the adhesive layer 153 has a dielectric constant of 2.0 or more and less than 3.0, and a dielectric loss tangent of more than 0.00 and less than 0.10 in the range of 1 GHz or more and 30 GHz or less, or It is desirable that the dielectric constant is 3.0 or more and less than 4.5, and the dielectric loss tangent is greater than 0.00 and 0.02 or less.
  • the dielectric loss tangent is low.
  • the relative permittivity as the relative permittivity increases, the loss especially for high frequencies increases.
  • the dielectric constant and dielectric loss tangent of the dielectric layer 14 Therefore, an appropriate range of the dielectric constant and dielectric loss tangent of the adhesive layer 153 will be examined so that the reflection efficiency can be maintained at 60% or more.
  • FIG. 5 shows a model 21 of the conductive pattern 151 used for evaluating the reflective panel 10.
  • the model 21 for evaluation includes a periodic array of unit cells (also called "supercells") 210.
  • the unit cells 210 are arranged in 6 rows in the X direction and 36 rows in the Y direction, forming a metasurface that reflects electromagnetic waves at an angle different from the incident angle.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the unit cell 210 of the model 21.
  • Unit cell 210 is formed of six metal patches 211, 212, 213, 214, 215, and 216.
  • the width (W) direction and length (L) of the metal patches 211-216 correspond to the width (X) direction and height (Y) direction of the reflective panel 10 in FIG. 1, respectively.
  • the metal patches 211 to 216 have the same width W and different lengths L, but their central axes are aligned (the Y coordinate position of the central axes is constant).
  • the pitch in the X direction is constant.
  • the gap G between the metal patches is set to a predetermined pitch.
  • the phase of reflection is controlled by the shape and size of the metal patches 211-216, and a reflected beam is formed in a desired direction by superimposing the reflected waves. do.
  • the unit cell 210 is designed so that the peak of the reflected wave of the vertically incident electromagnetic wave (incident angle of 0°) appears in the direction of 50° from the normal.
  • the power reflection efficiency of the metasurface is a value obtained by dividing the power reflection efficiency obtained from the gain value by the correction value.
  • E MR be the reflected electric field on the lossless metasurface determined by the model pattern in Figure 5
  • E PEC be the reflected electric field on the ideal conductive plate
  • ⁇ is the angle of incidence on the metasurface
  • ⁇ is the corresponding angle of reflection for regular reflection.
  • FIG. 7 shows an analysis space 101 for electromagnetic wave simulation.
  • the thickness direction of the layered structure of the reflective panel 10 is the Z direction
  • the width direction of the metal patch of the model 21 in FIG. size) x size in Z direction
  • the size of the analysis space 101 when the frequency of the incident electromagnetic wave is 28.0 GHz is 83.9 mm x 192.6 mm x 3.7 mm.
  • the boundary condition is a design in which electromagnetic wave absorbers 102 are arranged around the analysis space 101.
  • FIG. 8A is a schematic diagram of the XY plane of the analysis space 101 surrounded by the electromagnetic wave absorber 102
  • FIG. 8B is a schematic diagram of the XZ plane of the analysis space 101
  • FIG. 8C is a schematic diagram of the YZ plane of the analysis space 101.
  • the power reflection efficiency is calculated by changing the dielectric constant and dielectric loss tangent of the adhesive layer 153 that supports the conductive pattern 151.
  • the conductive patterns 151 used in the simulation are all common.
  • the six conductive patterns 151 constituting the unit cell 210 have a rectangular shape with a uniform width W of 0.4 mm, and lengths L of 2.9751 mm, 3.0739 mm, 3.7536 mm, 2.0344 mm, and 2.0 mm, respectively. 7300mm and 2.8497mm.
  • the pitch between the metal patches in the X direction ie, the center-to-center distance is uniformly 1.9283 mm.
  • Example 1 As the dielectric layer 14, a polycarbonate film with a thickness of 0.7 mm is used. A ground layer 13 made of an Ag-based multilayer film with a thickness of 0.36 mm is set on one side of the polycarbonate film. A conductive pattern 151 is placed on the other side of the polycarbonate film with an adhesive layer 153 having a thickness of 0.05 mm provided over the entire surface. The conductive pattern 151 is formed of copper foil with a thickness of 0.05 mm, and has the pattern shape of the unit cell 210 described above. At 28 GHz, the adhesive layer 153 has a relative dielectric constant of 2.0 and a dielectric loss tangent of 0.01.
  • Example 2 the conditions are the same as in Example 1, except that the dielectric loss tangent of the adhesive layer 153 is set to 0.02. That is, a polycarbonate film with a thickness of 0.7 mm is used as the dielectric layer 14. A ground layer 13 made of an Ag-based multilayer film with a thickness of 0.36 mm is set on one side of the polycarbonate film. A conductive pattern 151 made of copper foil with a thickness of 0.05 mm is placed on the other side of the polycarbonate film via an adhesive layer 153 with a thickness of 0.05 mm provided over the entire surface.
  • the adhesive layer 153 has a dielectric constant of 2.0 and a dielectric loss tangent of 0.02 at 28 GHz.
  • Example 3 the conditions are the same as in Examples 1 and 2, except that the dielectric loss tangent of the adhesive layer 153 is set to 0.03. That is, a polycarbonate film with a thickness of 0.7 mm is used as the dielectric layer 14. A ground layer 13 made of an Ag-based multilayer film with a thickness of 0.36 mm is set on one side of the polycarbonate film. A conductive pattern 151 made of copper foil with a thickness of 0.05 mm is placed on the other side of the polycarbonate film via an adhesive layer 153 with a thickness of 0.05 mm provided over the entire surface.
  • the adhesive layer 153 has a dielectric constant of 2.0 and a dielectric loss tangent of 0.03 at 28 GHz.
  • Example 4 the conditions are the same as in Example 1, except that the dielectric constant of adhesive layer 153 is set to 2.5. That is, a polycarbonate film with a thickness of 0.7 mm is used as the dielectric layer 14. A ground layer 13 made of an Ag-based multilayer film with a thickness of 0.36 mm is set on one side of the polycarbonate film. A conductive pattern 151 made of copper foil with a thickness of 0.05 mm is placed on the other side of the polycarbonate film via an adhesive layer 153 with a thickness of 0.05 mm provided over the entire surface.
  • the adhesive layer 153 has a dielectric constant of 2.5 and a dielectric loss tangent of 0.01 at 28 GHz.
  • the gain value (peak value of the reflected waveform) at 50° in the RCS plot is 11.3079 dB.
  • Example 4 a power reflection efficiency of 70% or more is achieved even though the relative permittivity of the adhesive layer 153 at 28 GHz is increased to 2.5. This is also considered to be because the difference from the dielectric constant (2.785) of the polycarbonate of the dielectric layer 14 at 28 GHz has become smaller.
  • the power reflection efficiency is 70.2%. In both cases, a power reflection efficiency of 70% or more can be achieved.
  • Example 5 the conditions are the same as in Example 4, except that the dielectric constant of the adhesive layer 153 is set to 3.0. That is, a polycarbonate film with a thickness of 0.7 mm is used as the dielectric layer 14. A ground layer 13 made of an Ag-based multilayer film with a thickness of 0.36 mm is set on one side of the polycarbonate film. A conductive pattern 151 made of copper foil with a thickness of 0.05 mm is placed on the other side of the polycarbonate film via an adhesive layer 153 with a thickness of 0.05 mm provided over the entire surface.
  • the adhesive layer 153 has a dielectric constant of 3.0 and a dielectric loss tangent of 0.01 at 28 GHz.
  • the gain value (peak value of the reflected waveform) at 50° in the RCS plot is 10.5895 dB.
  • Example 5 the relative permittivity of the adhesive layer 153 at 28 GHz is increased to 3.0, which increases the loss of high frequency energy, but the relative permittivity matches well with the dielectric layer 14, and is 60%.
  • the above power reflection efficiency has been achieved.
  • the power reflection efficiency is further calculated by fixing the dielectric constant to 3.0 and increasing the dielectric loss tangent to 0.02.
  • Example 6 the conditions are the same as in Example 4, except that the dielectric constant of adhesive layer 153 is set to 3.5. That is, a polycarbonate film with a thickness of 0.7 mm is used as the dielectric layer 14. A ground layer 13 made of an Ag-based multilayer film with a thickness of 0.36 mm is set on one side of the polycarbonate film. A conductive pattern 151 made of copper foil with a thickness of 0.05 mm is placed on the other side of the polycarbonate film via an adhesive layer 153 with a thickness of 0.05 mm provided over the entire surface.
  • the adhesive layer 153 has a dielectric constant of 3.5 and a dielectric loss tangent of 0.01 at 28 GHz.
  • the gain value (peak value of the reflected waveform) at 50° in the RCS plot is 10.5542 dB.
  • Example 6 the relative dielectric constant of the adhesive layer 153 at 28 GHz was increased to 3.5, so that the loss of high frequency energy was greater than in Example 5, but a power reflection efficiency of 60% or more was still achieved. ing.
  • the power reflection efficiency is further calculated by fixing the dielectric constant to 3.5 and increasing the dielectric loss tangent to 0.02.
  • Example 7 In Example 7, the conditions are the same as in Example 4, except that the dielectric constant of adhesive layer 153 is set to 4.0. That is, a polycarbonate film with a thickness of 0.7 mm is used as the dielectric layer 14. A ground layer 13 made of an Ag-based multilayer film with a thickness of 0.36 mm is set on one side of the polycarbonate film. A conductive pattern 151 made of copper foil with a thickness of 0.05 mm is placed on the other side of the polycarbonate film via an adhesive layer 153 with a thickness of 0.05 mm provided over the entire surface. The adhesive layer 153 has a dielectric constant of 4.0 and a dielectric loss tangent of 0.01 at 28 GHz.
  • the gain value (peak value of the reflected waveform) at 50° in the RCS plot is 10.7307 dB.
  • Example 7 even if the dielectric constant of the adhesive layer 153 at 28 GHz was increased to 4.0, a power reflection efficiency of 60% or more was still achieved.
  • the power reflection efficiency is further calculated by fixing the dielectric constant to 4.0 and increasing the dielectric loss tangent to 0.02.
  • Example 8 In Example 8, the conditions are the same as in Example 4, except that the dielectric loss tangent of the adhesive layer 153 at 28 GHz is set to 0.05, and the relative dielectric constant is changed to 2.00 and 2.50.
  • the gain value (reflection The peak value of the waveform) is 10.6191 dB.
  • the gain value (reflection The peak value of the waveform) is 10.8744 dB.
  • the dielectric constant is 2.5, a reflection efficiency of 60% or more can be obtained with a dielectric loss tangent of 0.05 or less.
  • Example 9 appropriate ranges of relative permittivity and dielectric loss tangent at 1 GHz will be investigated.
  • the conditions are the same as in Example 1 except for the dielectric constant of the adhesive layer 153. That is, a polycarbonate film with a thickness of 0.7 mm is used as the dielectric layer 14.
  • a ground layer 13 made of an Ag-based multilayer film with a thickness of 0.36 mm is set on one side of the polycarbonate film.
  • a conductive pattern 151 made of copper foil with a thickness of 0.05 mm is placed on the other side of the polycarbonate film via an adhesive layer 153 with a thickness of 0.05 mm provided over the entire surface.
  • a power reflection efficiency of 60% or more can be obtained with a dielectric constant of less than 4.5.
  • a power reflection efficiency of 69.6% is obtained when the dielectric constant is 2.1
  • a power reflection efficiency of 70% or more is obtained when the dielectric constant is 2.2 or more and 2.7 or less
  • a power reflection efficiency of 69.6% is obtained when the dielectric constant is 2.1.
  • a power reflection efficiency of 6% is obtained.
  • Table 1 shows specific calculation results of the relative permittivity when the dielectric loss tangent is 0.01, the gain value, and the corrected power reflection efficiency.
  • Example 10 the dielectric constant of the adhesive layer 153 at 1 GHz is fixed at 2.1, and the dielectric loss tangent is increased to 0.02, 0.03, 0.05, 0.08, and 0.09. Other conditions and evaluation methods were the same as in Examples 1 to 9.
  • the gain value is 11.1414 dB and the power reflection efficiency is 71.1%.
  • the gain value is 11.0006 dB, and the power reflection efficiency is 68.9%.
  • the gain value is 10.8475 dB, and the power reflection efficiency is 66.5%.
  • the gain value is 10.53304 dB and the power reflection efficiency is 61.8%.
  • the gain value is 10.4147dB and the power reflection efficiency is 60.2%.
  • Example 11 In Example 11, the dielectric constant of the adhesive layer 153 at 1 GHz was fixed at 2.3, and the dielectric loss tangent was increased to 0.02, 0.03, 0.05, 0.08, 0.09, and 0.10. To go. Other conditions and evaluation methods were the same as in Examples 1 to 10.
  • the gain value is 11.2100 dB, and the power reflection efficiency is 72.3%.
  • the gain value is 11.1410 dB and the power reflection efficiency is 71.1%.
  • the dielectric loss tangent is 0.05, the gain value is 10.9537 dB, and the power reflection efficiency is 68.1%.
  • the dielectric loss tangent is 0.08, the gain value is 10.6827 dB, and the power reflection efficiency is 64.0%.
  • the dielectric loss tangent is 0.09, the gain value is 10.5260 dB, and the power reflection efficiency is 61.7%.
  • the gain value is 10.4297dB and the power reflection efficiency is 60.4%.
  • the dielectric constant is 2.3, a power reflection efficiency of 60% or more can be obtained with respect to electromagnetic waves of 1 GHz when the dielectric loss tangent is greater than 0.00 and less than or equal to 0.10.
  • Example 12 the dielectric constant of the adhesive layer 153 at 1 GHz is fixed at 2.5, and the dielectric loss tangent is increased to 0.02, 9.93, 0.05, 0.08, and 0.09. Other conditions and evaluation methods were the same as in Examples 1 to 10.
  • the gain value is 11.1920 dB and the power reflection efficiency is 72.0%.
  • the gain value is 11.0800 dB, and the power reflection efficiency is 70.2%.
  • the gain value is 10.8774 dB and the power reflection efficiency is 66.9%.
  • the dielectric loss tangent is 0.08
  • the gain value is 10.5331 dB, and the power reflection efficiency is 61.8%.
  • the dielectric loss tangent is 0.09
  • the gain value is 10.4354 dB and the power reflection efficiency is 60.5%.
  • the dielectric constant is 2.5, a power reflection efficiency of 60% or more can be obtained with respect to electromagnetic waves of 1 GHz when the dielectric loss tangent is greater than 0.00 and less than or equal to 0.09.
  • Example 13 In Example 13, the dielectric constant of the adhesive layer 153 was changed to 3.0, 3.5, and 4.0 under the condition of 1 GHz, and the dielectric loss tangent was changed from 0.01 to 0.01 at each dielectric constant. increase. Other conditions and evaluation methods were the same as in Examples 1 to 10. The calculation yields the following results. ⁇ When the dielectric constant is 3.0, the gain is 10.4950 dB with a dielectric loss tangent of 0.02, and the power reflection efficiency after correction is 61.3%. ⁇ When the dielectric constant is 3.5, the gain is 10.4760 dB with a dielectric loss tangent of 0.02, and the power reflection efficiency after correction is 61.0%. ⁇ When the dielectric constant is 4.0, the 6 gain is 10.631 dB with a dielectric loss tangent of 0.02, and the power reflection efficiency after correction is 63.3%.
  • Comparative Example 5 the relative dielectric constant of the adhesive layer 153 at 28 GHz is set to 3.5, and the dielectric loss tangent is set to 0.03. Other conditions are the same as in Example 1.
  • the gain value at 50° in the RCS plot is 10.2962 dB.
  • FIG. 9 shows the relationship between the relative dielectric constant and dielectric loss tangent of the adhesive layer 153 and the power reflection efficiency at 28 GHz.
  • the results in FIG. 9 correspond to Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4.
  • the vertical column shows the relative permittivity at 28 GHz, and the power reflection efficiency when the dielectric loss tangent is 0.01, 0.02, 0.03, 0.05, 0, and 10.
  • a combination that provides a power reflection efficiency of 60% or more is indicated by "A”
  • a combination that provides a power reflection efficiency of less than 60% is indicated by "B”.
  • a power reflection efficiency of 60% or more can be obtained when the relative dielectric constant of the adhesive layer is 4.0 or less and the dielectric loss tangent is 0.02 or less.
  • the dielectric constant is in the range of 2.0 or more and 2.5 or less
  • a power reflection efficiency of 60% or more can be obtained with a dielectric loss tangent of 0.05 or less.
  • the dielectric constant is 4.5 or more
  • a power reflection efficiency of 60% or more cannot be obtained even if the dielectric loss tangent is made small.
  • FIG. 10 shows the relationship between the relative dielectric constant and dielectric loss tangent of the adhesive layer 153 and the power reflection efficiency at 1 GHz.
  • the results in FIG. 10 correspond to Examples 9-13 and Comparative Examples 5-8.
  • the vertical column shows the relative permittivity at 1 GHz, and the power reflection efficiency when the dielectric loss tangent is 0.01, 0.02, 0.03, 0.05, 0.08, 0.09, and 0.10.
  • A the power reflection efficiency of 60% or more
  • B combinations that provide a power reflection efficiency of less than 60%
  • a power reflection efficiency of 60% or more can be obtained when the relative dielectric constant of the adhesive layer 153 is 4.0 or less and the dielectric loss tangent is 0.02 or less. Further, according to Example 9, when the dielectric loss tangent is 0.01, the relative dielectric constant of the adhesive layer 153 is less than 4.5, and a power reflection efficiency of 60% or more can be obtained. Among these, when the dielectric constant is in the range of 2.1 or more and 2.9 or less, high power reflection efficiency can be obtained with a dielectric loss tangent of 0.03 or less. On the other hand, when the dielectric constant is 4.5 or more, a power reflection efficiency of 60% or more cannot be obtained even if the dielectric loss tangent is made small.
  • Example 1-13 and Comparative Example 1-8 shown in FIGS. 9 and 10 when the adhesive layer 153 covering the entire surface of one side of the dielectric layer 14 is provided, within the range of 1 GHz or more and 30 GHz or less It can be seen that a power reflection efficiency of 60% or more can be obtained when the relative dielectric constant of the adhesive layer 153 is 2.0 or more and less than 3.0 and the dielectric loss tangent is greater than 0.00 and less than 0.10. Further, it can be seen that a power reflection efficiency of 60% or more is achieved when the relative permittivity of the adhesive layer 153 is 3.0 or more and less than 4.5 and the dielectric loss tangent is greater than 0.00 and 0.02 or less. . In particular, high power reflection efficiency can be obtained when the dielectric constant is 2.2 or more and 2.7 or less and the dielectric loss tangent is greater than 0.00 and 0.09 or less.
  • Example 1-13 described above, calculations were made with the higher frequency set at 28 GHz, but there was almost no difference in the calculation results in the range of 28 GHz ⁇ 4 GHz, and the calculation results were very different in the range of 1 GHz to 28 GHz ⁇ 2 GHz. Approximate to Since the loss of reflected energy decreases as the dielectric loss tangent becomes smaller, a power reflection efficiency of 60% or more can be obtained even when the dielectric loss tangent is smaller than 0.01. For example, under the above evaluation conditions, if the dielectric constant at 28 GHz is 2.0 and the dielectric loss tangent is 0.001, the gain value at 50° in the RCS plot is 11.1541 dB, and the power reflection efficiency after correction is 71.4. %.
  • the thickness of the conductive pattern 151 was calculated as 0.05 mm, but the power reflection efficiency is not so affected by the thickness of the conductive pattern 151. Even when the thickness of the conductive pattern 151 is 0.01 mm or more and 0.05 mm or less, the above-described ranges of the dielectric constant and dielectric loss tangent of the adhesive layer 153 apply.
  • the power reflection efficiency is influenced by the occupancy rate of the conductive pattern with respect to the dielectric layer 14 rather than the thickness of the conductive pattern 151.
  • the occupancy rate of the conductive pattern 151 bonded with the adhesive layer 153 is, for example, 10.0% or more and 45.0% or less.
  • the occupancy rate of the conductive pattern 151 is less than 10%, it may be difficult to achieve reflection characteristics and reflection efficiency in a desired direction.
  • the occupancy rate of the conductive pattern 151 exceeds 45%, the transmittance of visible light may decrease. In applications where transparency is not required for the reflective panel 10, the occupancy of the conductive pattern 151 may exceed 45%.
  • the adhesive layer 153 has a dielectric constant of 2.0 or more and less than 3.0 and a dielectric loss tangent of more than 0.00 and less than 0.10, or a dielectric constant of 3.0 or more and less than 4.5, and
  • the conductive pattern 151 bonded with the adhesive layer 153 having a dielectric loss tangent of greater than 0.00 and less than or equal to 0.02 may be covered with the intermediate layer 16.
  • the intermediate layer 16 By covering the conductive pattern 151 and the adhesive layer 153 with the intermediate layer 16, changes in the surface state of the conductive pattern 151 due to the influence of oxygen, moisture, etc. can be suppressed, and weather resistance is improved.
  • the thickness of the intermediate layer 16 in this case may be any thickness that can ensure moisture resistance and protection for the conductive pattern 151 and can bond the dielectric substrate 17.
  • an adhesive film having a thickness of 10 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less can be used. The same applies to the intermediate layer 12 provided on the ground layer 13 side.
  • the electromagnetic wave reflecting device of the embodiment is not limited to the configuration example described above.
  • the reflection angle with respect to normal incidence can be appropriately designed in the range of 35° or more and less than 90° by designing the size, shape, and pitch of the conductive pattern 151 and the dielectric constant of the dielectric layer 14.
  • the in-plane size of the reflective panel 10 of the electromagnetic wave reflecting device can be appropriately selected from a range of 30 cm x 30 cm to 3 m x 3 m.
  • the entire surface of the reflective panel 10 may be made into a metasurface, or a part may be made into a metasurface and the rest may be made into a specular reflective surface. In that case as well, the entire surface of the reflective surface may be covered with an adhesive film (intermediate layer) having high moisture resistance and durability, and the dielectric substrate may be bonded to the reflective surface.
  • Electromagnetic wave reflecting device 100 Electromagnetic wave reflecting fence 210 Unit cell

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Abstract

接着層で接合された導電パターンを有する電磁波反射装置において反射効率の低下を抑制する。電磁波反射装置は、１ＧＨｚ以上、１７０ＧＨｚ以下の周波数帯から選択される所望の帯域の電波を反射する反射パネルと、前記反射パネルを保持するフレームと、を備え、前記反射パネルは、誘電体層と、前記誘電体層の一方の表面に設けられる周期的な導電パターンと、前記誘電体層の他方の表面に設けられるグラウンド層と、前記導電パターンを前記誘電体層の前記一方の表面に接合する接着層と、を有し、前記接着層は前記誘電体層の前記一方の表面の全面を覆い、１ＧＨｚ以上３０ＧＨｚ以下の範囲で、前記接着層の比誘電率が２．０以上３．０未満、かつ誘電正接が０．００より大きく０．１０未満であるか、または、前記接着層の比誘電率は３．０以上４．５未満、かつ誘電正接が０．００より大きく０．０２以下である。

Description

電磁波反射装置、電磁波反射フェンス、及び反射パネル
　本発明は、電磁波反射装置、電磁波反射フェンス、及び反射パネルに関する。
　第５世代（以下、「５Ｇ」と呼ぶ）移動通信規格では、高速大容量の通信が期待される一方で、直進性の強い電波を使用するため、電波の届きにくい場所が発生し得る。工場内のように金属機械が多く存在する場所や、ビル街のように壁面や街路樹での反射が多い場所では、目的の端末装置や無線機器に電波を届けるための手段が必要である。医療現場、イベント会場、大型商業施設など、基地局アンテナを見通せない（ＮＬＯＳ：Non-Line-Of-Sight）スポットが発生する場所にも同様の要求がある。
　近年、「メタサーフェス」と呼ばれる人工的な表面を持つ反射面が開発されている。メタサーフェスは、波長よりも細かい周期的な構造物またはパターンで形成され、所望の方向に電波を反射するように設計されている（例えば、非特許文献１参照）。メタサーフェス自体は、周期的に繰り返される微細な構造物や金属パターンで実現されるが、実際に製造される場合には、誘電体基板の一方の面に金属パターンが設けられ、反対側の面にグラウンド層が設けられることが多い。メタサーフェスは、平面的な配置構成を維持しながら所望の反射角度を実現できるため、電磁波反射パネルを多数設置する空間的な余裕がない環境でも、リフレクタとして有効に機能する。
　金属パターンやグラウンド層は、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）等の良導性の金属で形成されることが多い。メタサーフェスを含む反射面は、金属パターンによって機能し、精密なパターニングが要求される。グラウンド層は、誘電体基板の一方の表面にスパッタリング、蒸着などのプロセスで形成される。金属パターンは、エッチングや電界メッキなどで形成され得る。
Diaz-Rubio et al., Sci. Adv. 2017: 3: e1602714 1
　金属のグラウンド層が形成された誘電体基板の他方の面に、パターニングで金属パターンを直接形成することは容易ではない。そこで、接着層を介して金属パターンを接合することが考えられる。接着層で金属パターンを接合した反射面では、誘電体基板と接着層の誘電率が反射角度や反射効率に大きく影響する。伝搬環境を改善するためには、反射効率が６０％以上、または７０％以上であることが好ましい。特に、一般的なアクリル系の接着剤を全面に適用すると、反射効率が６０％未満に低下し、伝搬環境の十分な改善が難しい。
　本発明は、接着層で接合された導電パターンを有する電磁波反射装置において、反射効率の低下を抑制することをひとつの目的とする。
　一実施形態において、電磁波反射装置は、１ＧＨｚ以上、１７０ＧＨｚ以下の周波数帯から選択される所望の帯域の電波を反射する反射パネルと、前記反射パネルを保持するフレームと、を備え、
　前記反射パネルは、誘電体層と、前記誘電体層の一方の表面に設けられる周期的な導電パターンと、前記誘電体層の他方の表面に設けられるグラウンド層と、前記導電パターンを前記誘電体層の前記一方の表面に接合する接着層と、を有し、
　前記接着層は前記誘電体層の前記一方の表面の全面を覆い、
　１ＧＨｚ以上３０ＧＨｚ以下の範囲で、前記比誘電率は２．０以上３．０未満、かつ誘電正接が０．００より大きく０．１０未満であるか、または、前記接着層の比誘電率は３．０以上４．５未満、かつ誘電正接が０．００より大きく０．０２以下である。
　接着層で接合された導電パターンを有する電磁波反射装置において、反射効率の低下を抑制することができる。
複数の電磁波反射装置を連結した電磁波反射フェンスの模式図である。 図１のＡ－Ａラインに沿ったフレームの水平断面図である。 図２のフレームにパネルを挿入した状態を示す図である。 反射パネルの層構成の一例を示す図である。 反射パネルの層構成の別の例を示す図である。 反射特性の評価に用いる導電パターンのモデルを示す図である。 図５のモデルの単位セルの構成を示す模式図である。 解析空間を示す図である。 解析空間のＸＹ面の模式図である。 解析空間のＸＺ面の模式図である。 解析空間のＹＺ面の模式図である。 ２８ＧＨｚでの接着層の比誘電率及び誘電正接と、電力反射効率の関係を示す図である。 １ＧＨｚでの接着層の比誘電率及び誘電正接と、電力反射効率の関係を示す図である。
　電磁波反射装置を用いて伝搬環境を改善するためには、電磁波反射装置の反射効率が６０％以上、好ましくは７０％以上であることが望ましい。実施形態では、導電パターンを接着層により誘電体層に接合する電磁波反射装置において、誘電体層の誘電率と誘電正接を特定の範囲内に維持することで、電磁波反射装置の反射効率の低下を抑制する。以下の記載で「反射効率」というときは、特段の断りがないかぎり電力反射効率を意味するものとする。図中で、同じ構成要素に同じ符号を付けて重複する説明を省略する場合がある。
　図１は、電磁波反射装置６０－１、６０－２、及び６０－３を連結した電磁波反射フェンス１００の模式図である。図１では、３つの電磁波反射装置６０－１、６０－２、及び６０－３（以下、適宜「電磁波反射装置６０」と総称する場合がある）を連結して電磁波反射フェンス１００を構成しているが、連結される電磁波反射装置６０の数に、特に制限はない。
　電磁波反射装置６０－１、６０－２、及び６０－３は、それぞれ反射パネル１０－１、１０－２、及び１０－３（以下で、適宜「反射パネル１０」と総称する場合がある）を有する。反射パネル１０の幅方向をＸ方向、高さ方向をＹ方向、厚さ方向をＺ方向とする。各反射パネル１０は、１ＧＨｚ以上１７０ＧＨｚ以下、好ましくは１ＧＨｚ以上１００ＧＨｚ以下、より好ましくは１ＧＨｚ以上８０ＧＨｚ以下の電磁波を反射する。各反射パネル１０は、目的とする反射態様、周波数帯域等に応じて設計された導電パターンまたは導電膜を反射膜として有する。導電膜は、周期的なパターン、メッシュパターン、幾何学パターン、透明膜などで形成されていてもよい。後述するように、反射パネル１０－１上で導電パターンを接合する接着層の比誘電率と誘電正接を所定の範囲に設計することで、電磁波反射装置６０の反射効率の低下が抑制されている。
　反射パネル１０－１、１０－２、１０－３のそれぞれは、電磁波の入射角と出射角が等しい鏡面反射面を有していてもよいし、入射角と反射角が異なる非鏡面反射面であってもよい。非鏡面反射面は、拡散面や散乱面の他、所望の方向に電波を反射するように設計された人工的な反射面であるメタサーフェスを含む。
　反射パネル１０－１、１０－２、１０－３は、反射電位の連続性を保つ観点から、互いに電気的に接続されていることが望ましい場合があるが、メタサーフェスを含む場合は隣接する反射パネル１０間に電気的な接続はなくてもよい。隣接する反射パネル１０がフレーム５０によって保持されることで、Ｘ方向に連結された電磁波反射フェンス１００が得られる。
　電磁波反射装置６０は、反射パネル１０とフレーム５０に加えて、フレーム５０を支持する脚部５６を有していてもよい。図１のように、電磁波反射装置６０または電磁波反射フェンス１００を設置面に自立させるときは、脚部５６を設けるのが望ましいが、脚部５６は必須ではない。フレーム５０の他に、反射パネル１０の上端を保持するトップフレーム５７と、下端を保持するボトムフレーム５８を用いてもよい。この場合、フレーム５０と、トップフレーム５７と、ボトムフレーム５８とで、反射パネル１０の全周を保持するフレームが構成される。フレーム５０は、トップフレーム５７とボトムフレーム５８に対する位置関係から、「サイドフレーム」と呼んでもよい。トップフレーム５７とボトムフレーム５８を設けることで、反射パネル１０の搬送、組立時の機械的強度と安全性が確保される。用途によっては、フレーム５０とトップフレーム５７及びボトムフレーム５８で反射パネル１０を保持して、電磁波反射装置６０を壁面や天井に設置してもよい。
　図２は、図１のＡ－Ａラインに沿ったフレーム５０の構成例を、ＸＺ面と平行な断面図で示す。フレーム５０は、導電性の本体５００と、本体５００の幅方向の両側に形成されたスリット５１を有する。スリット５１は反射パネル１０のサイドエッジを保持する。反射パネル１０のサイドエッジは、図１のＹ方向に沿ったエッジである。
　本体５００には、スリット５１に連通するキャビティ５２と、キャビティ５２に設けられた溝５３と、キャビティ５２及び溝５３に連通しない中空５５が形成されているが、この例に限定されない。溝５３は、キャビティ５２を挟んでスリット５１と対向する位置に設けられ、スリット５１から挿入される反射パネル１０のサイドエッジを保持する。フレーム５０にキャビティ５２と中空５５を設けることで、フレーム５０を軽量化できる。キャビティ５２に溝５３を設けることで、反射パネル１０の保持が強固になる。
　本体５００の外表面に、樹脂などの非導電性のカバー５０１が設けられていてもよいがカバー５０１は必須ではない。カバー５０１を設ける場合、カバー５０１はフレーム５０を保護する保護部材として機能する。
　図３は、フレーム５０への反射パネル１０の挿入状態をＸＺ面と平行な断面図で示す。反射パネル１０－１と１０－２は、本体５００の両側のスリット５１（図２参照）から挿入される。反射パネル１０－１と１０－２は、必ずしもキャビティ５２の溝５３（図２参照）の奥まで挿入されて溝５３の底面に当接していてもいなくてもよい。反射パネル１０－１と１０－２のそれぞれがスリット５１内に挿入されることで、隣接する反射パネル１０－１と１０－２は安定的に保持され得る。本体５００の一部は非導電性の材料で形成されていてもよい。
　図４Ａ、及び図４Ｂは、反射パネル１０の層構成の例を示す。これらの層構成は、反射パネル１０の厚さ（Ｚ）方向の層構成である。図４Ａにおいて、反射パネル１０Ａは、誘電体層１４と、この誘電体層１４の一方の表面に設けられた導電パターン１５１と、誘電体層１４の反対側の表面に設けられたグラウンド層１３と、導電パターン１５１を誘電体層１４に接合する接着層１５３とを有する。接着層１５３は、誘電体層１４の一方の表面の全面を覆っている。後述するように、接着層１５３は所定範囲の比誘電率と誘電正接を有する。
　誘電体層１４は、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、フッ素樹脂など、絶縁性のポリマーフィルムであり、厚さは０．３ｍｍから１．０ｍｍ程度である。誘電体層１４は、目標の反射特性を実現するのに適した比誘電率と誘電正接を持つ材料であればよい。
　導電パターン１５１は、反射パネル１０の反射面を形成する。導電パターン１５１によって形成される反射面は、反射特性が人工的に制御されたメタサーフェスを含んでいてもよい。実施形態の導電パターン１５１は、周期的なパターンを有する。導電パターン１５１は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ等の良導体で形成され、その厚さは、１０μｍ以上５０μｍ以下である。
　接着層１５３は、導電パターン１５１を誘電体層１４に接合するとともに、反射パネル１０の反射効率の低下を抑制できる所定の範囲内の誘電率と誘電正接を有する。接着層１５３として、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、セルロース樹脂、アニリン樹脂、エチレン樹脂、シリコン樹脂、その他の樹脂で、所定の誘電率と誘電正接を満たす組成の材料を用いることができる。接着層１５３の厚さは、２μｍ以上５０μｍ以下であり、接着力を確保する観点から、１０μｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。
　図４Ｂで、反射パネル１０Ｂは、図４Ａの構成に加えて、導電パターン１５１を覆う中間層１６と、中間層１６によって導電パターン１５１の側に接合される誘電体基板１７と、グラウンド層１３を覆う中間層１２と、中間層１２によってグラウンド層１３側に接合される誘電体基板１１を有する。
　中間層１６は導電パターン１５１の表面を保護するとともに、誘電体基板１７を接着保持する。中間層１６は、耐久性と耐湿性を有することが望ましく、たとえばエチレン・酢酸ビニル（ＥＶＡ：ethylene-vinyl acetate）共重合体やシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）を用いることができる。中間層１６の厚さは１０μｍから４００μｍである。
　誘電体基板１７は、反射パネル１０Ｃの最外層として、耐衝撃性、耐久性、透明度に優れた材料で形成されていることが望ましい。誘電体基板１７としてポリカーボネート、アクリル樹脂、ＰＥＴなどを用いることができる。誘電体基板１７の厚さは、たとえば、１．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下である。
　中間層１２は、グラウンド層１３の表面を保護するとともに、誘電体基板１１を接着保持する。中間層１２は、耐久性と耐湿性を有することが望ましく、たとえばエチレン・酢酸ビニル（ＥＶＡ：ethylene-vinyl acetate）共重合体やシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）を用いることができる。中間層１２の厚さは１０μｍから４００μｍである。
　誘電体基板１１は、反射パネル１０Ｃの最外層として、耐衝撃性、耐久性、透明度に優れた材料で形成されていることが望ましい。誘電体基板１１としてポリカーボネート、アクリル樹脂、ＰＥＴなどを用いることができる。誘電体基板１１の厚さは、たとえば、１．０ｍｍから１０．０ｍｍである。
　導電パターン１５１を中間層１６で覆って誘電体基板１７を接合することで、導電パターン１５１の表面への水分や空気の侵入が抑制され、反射面の劣化が抑制される。グラウンド層１３を中間層１２で覆って誘電体基板１１を接合することで、グラウンド層１３の表面への水分や空気の侵入が抑制され、グラウンド層１３の表面劣化が抑制される。これにより、グラウンド層１３と導電パターン１５１の間のキャパシタンスが一定に維持され、設計された位相遅れの大きさを維持することができる。すなわち、設計された方向への電波の反射効率を維持することができる。
　反射パネル１０の反射効率を６０％以上、より好ましくは７０％以上に保つ観点から、接着層１５３の比誘電率と誘電正接率を、適切な範囲に設計する。具体的には、接着層１５３は、１ＧＨｚ以上３０ＧＨｚ以下の範囲で、比誘電率が２．０以上３．０未満、かつ誘電正接が０．００より大きく０．１０未満であるか、あるいは、比誘電率が３．０以上４．５未満、かつ誘電正接が０．００より大きく０．０２以下であることが望ましい。
　一般に、接着層１５３の内部での電気エネルギーの損失を抑制するために、誘電正接は低い方が望ましい。比誘電率に関しても、比誘電率が高くなると、特に高周波に対する損失が大きくなる。一方で誘電体層１４の比誘電率や誘電正接との関係もある。そこで、反射効率を６０％以上に維持できるように、接着層１５３の誘電率と誘電正接の適切な範囲を検討する。
　図５は、反射パネル１０の評価に用いる導電パターン１５１のモデル２１を示す。評価用のモデル２１は、単位セル（「スーパーセル」とも呼ばれる）２１０の周期的な配列を含む。単位セル２１０は、Ｘ方向に６列、Ｙ方向に３６列配置され、入射角と異なる角度で電磁波を反射するメタサーフェスを形成する。
　図６は、モデル２１の単位セル２１０の構成を示す模式図である。単位セル２１０は、６個の金属パッチ２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、及び２１６で形成される。金属パッチ２１１－２１６の幅（Ｗ）方向と長さ（Ｌ）は、図１の反射パネル１０の幅（Ｘ）方向と高さ（Ｙ）方向にそれぞれ対応する。金属パッチ２１１－２１６は、幅Ｗが等しく、長さＬはそれぞれ異なるが長さの中心軸が揃っている（中心軸のＹ座標位置が一定）。Ｘ方向のピッチは一定である。所定のピッチになるように金属パッチ間の間隙Ｇが設定されている、金属パッチ２１１－２１６の形状とサイズで反射の位相を制御し、反射波の重ね合わせにより所望の方向に反射ビームを形成する。この例で、単位セル２１０は、垂直入射（入射角０°）した電磁波の反射波のピークが、法線から５０°の方向に現れるように設計されている。
　評価では、図５のモデル２１の導電パターン１５１を用い、汎用の三次元電磁界シミュレーションソフトウェアで、１ＧＨｚと２８．０ＧＨｚの平面波を入射角０°で入射し、反射波の散乱断面積を解析する。散乱断面積、すなわちレーダ反射断面積（ＲＣＳ：Rader Cross Section）、は、入射電磁波を反射させる能力を示す指標として用いられる。
　入射角と異なる反射角で反射するメタサーフェスの場合、算出した電力反射効率を補正する必要がある。理想的な導電プレートは完全に鏡面反射し、垂直入射に対して、同じ方向に電磁波を反射するのに対し、メタサーフェスは入射角と異なる方向に電磁波を反射する。メタサーフェスの電力反射効率は、ゲイン値から求めた電力反射効率を補正値で除算した値とする。
　図５のモデルパターンで決まる損失のないメタサーフェスでの反射電界をＥＭＲ、理想的な導電プレートでの反射電界をＥＰＥＣとすると、補正値εｐを｜ＥＭＲ／ＥＰＥＣ｜２とする。｜ＥＭＲ／ＥＰＥＣ｜は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 あるいは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 と表される。ここで、θはメタサーフェスへの入射角、φは相当する正規反射の場合の反射角である。メタサーフェスの反射角をθ＝５０°、あるいはθr＝５０°、入射角をθi＝０°、正規反射の反射角φ＝２５°とすると、補正値εｐは０．７８２６である。
　図７は、電磁波シミュレーションの解析空間１０１を示す。反射パネル１０の層構造の厚さ方向をＺ方向、図５のモデル２１の金属パッチの幅方向をＸ方向、長さ方向をＹ方向として、解析空間を（Ｘ方向のサイズ）×（Ｙ方向のサイズ）×（Ｚ方向のサイズ）で表す。入射電磁波の周波数が２８．０ＧＨｚのときの解析空間１０１のサイズを、８３．９ｍｍ×１９２．６ｍｍ×３．７ｍｍとする。境界条件は、解析空間１０１の周囲に電磁波吸収体１０２を配置した設計とする。
　図８Ａは、電磁波吸収体１０２に囲まれた解析空間１０１のＸＹ面の模式図、図８Ｂは解析空間１０１のＸＺ面の模式図、図８Ｃは解析空間１０１のＹＺ面の模式図である。この解析空間１０１内で、導電パターン１５１を担持する接着層１５３の比誘電率と誘電正接を変えて、電力反射効率を計算する。シミュレーションで用いる導電パターン１５１はすべて共通とする。単位セル２１０を構成する６つの導電パターン１５１を、幅Ｗが一律０．４ｍｍの長方形の形状とし、長さＬをそれぞれ、２．９７５１ｍｍ、３．０７３９ｍｍ、３．７５３６ｍｍ、２．０３４４ｍｍ、２．７３００ｍｍ、及び、２．８４９７ｍｍとする。金属パッチ間のＸ方向のピッチ（すなわち中心間距離）は、一律１．９２８３ｍｍである。
　＜実施例１＞
　誘電体層１４として、厚さ０．７ｍｍのポリカーボネートフィルムを用いる。ポリカーボネートフィルムの一方の面に、厚さ０．３６ｍｍのＡｇ系多層膜でグラウンド層１３を設定する。ポリカーボネートフィルムの他方の面に、全面に設けられた厚さ０．０５ｍｍの接着層１５３を介して、導電パターン１５１を配置する。導電パターン１５１は、厚さ０．０５ｍｍの銅箔で形成され、上述した単位セル２１０のパターン形状を有する。２８ＧＨｚにおける接着層１５３の比誘電率は２．０、誘電正接は０．０１である。入射角０°で入射した２８．０ＧＨｚの平面波が、反射角５０°で反射するときのＲＣＳプロットの５０°におけるゲイン値（反射波形のピーク値）は、１１．０４５０ｄＢである。このゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は６９．６％である。実施例１の接着層１５３の比誘電率、及び誘電正接で、６０％以上の電力反射効率が得られる。
　＜実施例２＞
　実施例２では、接着層１５３の誘電正接を０．０２にすることを除いて、実施例１と同じ条件とする。すなわち、誘電体層１４として、厚さ０．７ｍｍのポリカーボネートフィルムを用いる。ポリカーボネートフィルムの一方の面に、厚さ０．３６ｍｍのＡｇ系多層膜でグラウンド層１３を設定する。ポリカーボネートフィルムの他方の面に、全面に設けられた厚さ０．０５ｍｍの接着層１５３を介して、厚さ０．０５ｍｍの銅箔で形成された導電パターン１５１を配置する。接着層１５３の２８ＧＨｚにおける比誘電率は２．０、誘電正接は０．０２である。入射角０°で入射した２８．０ＧＨｚの平面波が、反射角５０°で反射するときのＲＣＳプロットの５０°におけるゲイン値（反射波形のピーク値）は、１０．９８１５ｄＢである。このゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は６８．６％である。実施例２の接着層１５３の比誘電率、及び誘電正接で、６０％以上の電力反射効率が得られる。
　＜実施例３＞
　実施例３では、接着層１５３の誘電正接を０．０３にすることを除いて、実施例１及び２と同じ条件とする。すなわち、誘電体層１４として、厚さ０．７ｍｍのポリカーボネートフィルムを用いる。ポリカーボネートフィルムの一方の面に、厚さ０．３６ｍｍのＡｇ系多層膜でグラウンド層１３を設定する。ポリカーボネートフィルムの他方の面に、全面に設けられた厚さ０．０５ｍｍの接着層１５３を介して、厚さ０．０５ｍｍの銅箔で形成された導電パターン１５１を配置する。接着層１５３の２８ＧＨｚにおける比誘電率は２．０、誘電正接は０．０３である。入射角０°で入射した２８．０ＧＨｚの平面波が、反射角５０°で反射するときのＲＣＳプロットの５０°におけるゲイン値（反射波形のピーク値）は、１０．８１１１ｄＢである。このゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は６５．９％である。実施例３の接着層１５３の比誘電率、及び誘電正接で、６０％以上の電力反射効率が得られる。
　＜実施例４＞
　実施例４では、接着層１５３の比誘電率を２．５にすることを除いて、実施例１と同じ条件とする。すなわち、誘電体層１４として、厚さ０．７ｍｍのポリカーボネートフィルムを用いる。ポリカーボネートフィルムの一方の面に、厚さ０．３６ｍｍのＡｇ系多層膜でグラウンド層１３を設定する。ポリカーボネートフィルムの他方の面に、全面に設けられた厚さ０．０５ｍｍの接着層１５３を介して、厚さ０．０５ｍｍの銅箔で形成された導電パターン１５１を配置する。接着層１５３の２８ＧＨｚにおける比誘電率は２．５、誘電正接は０．０１である。入射角０°で入射した２８．０ＧＨｚの平面波が、反射角５０°で反射するときのＲＣＳプロットの５０°におけるゲイン値（反射波形のピーク値）は、１１．３０７９ｄＢである。このゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は７３．９％である。
　実施例４では、接着層１５３の２８ＧＨｚにおける比誘電率を２．５に増大させたにもかかわらず、７０％以上の電力反射効率が達成されている。これは、誘電体層１４のポリカーボネートの２８ＧＨｚにおける比誘電率（２．７８５）との差が小さくなったからとも考えられる。実施例４ではさらに、比誘電率を２．５に固定して、誘電正接を０．０２、０．０３と増やして電力反射効率を計算する。比誘電率２．５、誘電正接０．０２のときに５０°におけるゲイン値は１１．１９２０ｄＢ、このゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は７２．０％である。比誘電率２．５、誘電正接０．０３のときに５０°におけるゲイン値は１１．０８００ｄＢ、このゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は７０．２％と、いずれも７０％以上の電力反射効率を達成できる。
　＜実施例５＞
　実施例５では、接着層１５３の比誘電率を３．０にすることを除いて、実施例４と同じ条件とする。すなわち、誘電体層１４として、厚さ０．７ｍｍのポリカーボネートフィルムを用いる。ポリカーボネートフィルムの一方の面に、厚さ０．３６ｍｍのＡｇ系多層膜でグラウンド層１３を設定する。ポリカーボネートフィルムの他方の面に、全面に設けられた厚さ０．０５ｍｍの接着層１５３を介して、厚さ０．０５ｍｍの銅箔で形成された導電パターン１５１を配置する。接着層１５３の２８ＧＨｚにおける比誘電率は３．０、誘電正接は０．０１である。入射角０°で入射した２８．０ＧＨｚの平面波が、反射角５０°で反射するときのＲＣＳプロットの５０°におけるゲイン値（反射波形のピーク値）は、１０．５８９５ｄＢである。このゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は６２．７％である。
　実施例５では、接着層１５３の２８ＧＨｚにおける比誘電率を３．０に増大させたことで高周波エネルギーの損失が大きくなるものの、誘電体層１４との比誘電率の整合性が良く、６０％以上の電力反射効率が達成されている。実施例５ではさらに、比誘電率を３．０に固定して、誘電正接を０．０２に増やして電力反射効率を計算する。比誘電率３．０、誘電正接０．０２のときに５０°におけるゲイン値は１０．４９５０ｄＢ、このゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は６１．３％であり、６０％以上の電力反射効率を達成できる。
　＜実施例６＞
　実施例６では、接着層１５３の比誘電率を３．５にすることを除いて、実施例４と同じ条件とする。すなわち、誘電体層１４として、厚さ０．７ｍｍのポリカーボネートフィルムを用いる。ポリカーボネートフィルムの一方の面に、厚さ０．３６ｍｍのＡｇ系多層膜でグラウンド層１３を設定する。ポリカーボネートフィルムの他方の面に、全面に設けられた厚さ０．０５ｍｍの接着層１５３を介して、厚さ０．０５ｍｍの銅箔で形成された導電パターン１５１を配置する。接着層１５３の２８ＧＨｚにおける比誘電率は３．５、誘電正接は０．０１である。入射角０°で入射した２８．０ＧＨｚの平面波が、反射角５０°で反射するときのＲＣＳプロットの５０°におけるゲイン値（反射波形のピーク値）は、１０．５５４２ｄＢである。このゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は６２．２％である。
　実施例６では、接着層１５３の２８ＧＨｚにおける比誘電率を３．５に増大させたことで実施例５よりも高周波エネルギーの損失が大きくなるが、なおも６０％以上の電力反射効率が達成されている。実施例６ではさらに、比誘電率を３．５に固定して、誘電正接を０．０２に増やして電力反射効率を計算する。比誘電率３．５、誘電正接０．０２のときに５０°におけるゲイン値は１０．４７６０ｄＢ、このゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は６１．０％であり、６０％以上の電力反射効率を達成できる。
　＜実施例７＞
　実施例７では、接着層１５３の比誘電率を４．０にすることを除いて、実施例４と同じ条件とする。すなわち、誘電体層１４として、厚さ０．７ｍｍのポリカーボネートフィルムを用いる。ポリカーボネートフィルムの一方の面に、厚さ０．３６ｍｍのＡｇ系多層膜でグラウンド層１３を設定する。ポリカーボネートフィルムの他方の面に、全面に設けられた厚さ０．０５ｍｍの接着層１５３を介して、厚さ０．０５ｍｍの銅箔で形成された導電パターン１５１を配置する。接着層１５３の２８ＧＨｚにおける比誘電率は４．０、誘電正接は０．０１である。入射角０°で入射した２８．０ＧＨｚの平面波が、反射角５０°で反射するときのＲＣＳプロットの５０°におけるゲイン値（反射波形のピーク値）は、１０．７３０７ｄＢである。このゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は６４．７％である。
　実施例７で、接着層１５３の２８ＧＨｚにおける比誘電率を４．０に増大させてもなお、６０％以上の電力反射効率が達成されている。実施例７ではさらに、比誘電率を４．０に固定して、誘電正接を０．０２に増やして電力反射効率を計算する。比誘電率４．０、誘電正接０．０２のときに５０°におけるゲイン値は１０．５５００ｄＢ、このゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は６２．１％であり、６０％以上の電力反射効率を達成できる。
　＜実施例８＞
　実施例８で、２８ＧＨｚにおける接着層１５３の誘電正接を０．０５にし、比誘電率を２．００、及び２．５０と変化させることを除いて、実施例４を同じ条件とする。比誘電率が２．００、誘電正接が０．０５のとき、入射角０°で入射した２８．０ＧＨｚの平面波が、反射角５０°で反射するときのＲＣＳプロットの５０°におけるゲイン値（反射波形のピーク値）は、１０．６１９１ｄＢである。このゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は６３．１％である。比誘電率が２．５０、誘電正接が０．０５のとき、入射角０°で入射した２８．０ＧＨｚの平面波が、反射角５０°で反射するときのＲＣＳプロットの５０°におけるゲイン値（反射波形のピーク値）は、１０．８７４４ｄＢである。このゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は６６．９％である。比誘電率が２．５のときは、誘電正接０．０５以下で６０％以上の反射効率が得られる。
　＜実施例９＞
　実施例９では、１ＧＨｚにおける比誘電率と誘電正接の適切な範囲を検討する。接着層１５３の比誘電率を除いて、実施例１と同じ条件とする。すなわち、誘電体層１４として、厚さ０．７ｍｍのポリカーボネートフィルムを用いる。ポリカーボネートフィルムの一方の面に、厚さ０．３６ｍｍのＡｇ系多層膜でグラウンド層１３を設定する。ポリカーボネートフィルムの他方の面に、全面に設けられた厚さ０．０５ｍｍの接着層１５３を介して、厚さ０．０５ｍｍの銅箔で形成された導電パターン１５１を配置する。入射角０°で入射した１．０ＧＨｚの平面波が、反射角５０°で反射するときのＲＣＳプロットの５０°におけるゲイン値（反射波形のピーク値）を求め、ゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率を計算する。
　１ＧＨｚにおける接着層１５３の誘電正接を０．０１に固定し、比誘電率を２．１から増大させると、比誘電率が４．５未満で、６０％以上の電力反射効率が得られる。特に、比誘電率が２．１で６９．６％の電力反射効率、２．２以上２．７以下で、７０％以上の電力反射効率が得られ、比誘電率が２．１で６９．６％の電力反射効率が得られる。誘電正接が０．０１のときの比誘電率と、ゲイン値と、補正後の電力反射効率の具体的な計算結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　＜実施例１０＞
　実施例１０では、１ＧＨｚにおける接着層１５３の比誘電率を２．１に固定し、誘電正接を０．０２、０．０３、０．０５、０．０８、０．０９と増やしていく。その他の条件と評価方法は実施例１から９と同じである。１ＧＨｚにおける比誘電率が２．１の場合、入射角０°反射角５０°におけるＲＣＳプロットのゲイン値と、補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は以下のようになる。
　誘電正接０．０２のとき、ゲイン値１１．１４１４ｄＢ、電力反射効率は７１．１％
　誘電正接０．０３のとき、ゲイン値１１．０００６ｄＢ、電力反射効率は６８．９％
　誘電正接０．０５のとき、ゲイン値１０．８４７５ｄＢ、電力反射効率は６６．５％
　誘電正接０．０８のとき、ゲイン値１０．５３３０４ｄＢ、電力反射効率は６１．８％
　誘電正接０．０９のとき、ゲイン値１０．４１４７ｄＢ、電力反射効率は６０．２％
このように、比誘電率が２．１のときは、１ＧＨｚの電磁波に対して、誘電正接が０．００より大きく０．０９以下の範囲で６０％以上の電力反射効率が得られる。
　＜実施例１１＞
　実施例１１では、１ＧＨｚにおける接着層１５３の比誘電率を２．３に固定し、誘電正接を０．０２、０．０３，０．０５、０．０８、０．０９、０．１０と増やしていく。その他の条件と評価方法は実施例１から１０と同じである。１ＧＨｚにおける比誘電率が２．３の場合、入射角０°反射角５０°におけるＲＣＳプロットのゲイン値と、補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は以下のようになる。
　誘電正接０．０２のとき、ゲイン値１１．２１００ｄＢ、電力反射効率は７２．３％
　誘電正接０．０３のとき、ゲイン値１１．１４１０ｄＢ、電力反射効率は７１．１％
　誘電正接０．０５のとき、ゲイン値１０．９５３７ｄＢ、電力反射効率は６８．１％
　誘電正接０．０８のとき、ゲイン値１０．６８２７ｄＢ、電力反射効率は６４．０％
　誘電正接０．０９のとき、ゲイン値１０．５２６０ｄＢ、電力反射効率は６１．７％
　誘電正接０．１０のとき、ゲイン値１０．４２９７ｄＢ、電力反射効率は６０．４％
このように、比誘電率が２．３のときは、１ＧＨｚの電磁波に対して、誘電正接が０．００より大きく０．１０以下の範囲で６０％以上の電力反射効率が得られる。
　＜実施例１２＞
　実施例１２では、１ＧＨｚにおける接着層１５３の比誘電率を２．５に固定し、誘電正接を０．０２、９．９３、０．０５、０．０８、０．０９と増やしていく。その他の条件と評価方法は実施例１から１０と同じである。１ＧＨｚにおける比誘電率が２．５の場合、入射角０°反射角５０°におけるＲＣＳプロットのゲイン値と、補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は以下のようになる。
　誘電正接０．０２のとき、ゲイン値１１．１９２０ｄＢ、電力反射効率は７２．０％
　誘電正接０．０３のとき、ゲイン値１１．０８００ｄＢ、電力反射効率は７０．２％
　誘電正接０．０５のとき、ゲイン値１０．８７７４ｄＢ、電力反射効率は６６．９％
　誘電正接０．０８のとき、ゲイン値１０．５３３１ｄＢ、電力反射効率は６１．８％
　誘電正接０．０９のとき、ゲイン値１０．４３５４ｄＢ、電力反射効率は６０．５％
このように、比誘電率が２．５のときは、１ＧＨｚの電磁波に対して、誘電正接が０．００より大きく０．０９以下の範囲で６０％以上の電力反射効率が得られる。
　＜実施例１３＞
　実施例１３では、１ＧＨｚの条件で接着層１５３の比誘電率を３．０、３．５、４．０と変化させ、各比誘電率で、誘電正接を０．０１から０．０１刻みで増やす。その他の条件と評価方法は実施例１から１０と同じである。計算により、以下の結果が得られる。
・比誘電率３．０のとき、誘電正接０．０２でゲイン１０．４９５０ｄＢ、補正後の電力反射効率は６１．３％
・比誘電率３．５のとき、誘電正接０．０２でゲイン１０．４７６０ｄＢ、補正後の電力反射効率は６１．０％
・比誘電率４．０のとき、誘電正接０．０２で６ゲイン１０．６３１ｄＢ、補正後の電力反射効率は６３．３％
　＜比較例１＞
　比較例１では、接着層１５３の比誘電率を４．５に設定することを除いて、実施例１と同じ条件とする。すなわち、２８ＧＨｚにおける厚さ０．０５ｍｍの接着層１５３の比誘電率は４．５、誘電正接は０．０１である。入射角０°で入射した２８．０ＧＨｚの平面波が、反射角５０°で反射するときのＲＣＳプロットの５０°におけるゲイン値は、１０．３１８４ｄＢである。このゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は５８．９％となり、６０％以上の電力反射効率を達成できない。
　＜比較例２＞
　比較例２では、接着層１５３の比誘電率を４．５に設定することを除いて、実施例２と同じ条件とする。すなわち、２８ＧＨｚにおける厚さ０．０５ｍｍの接着層１５３の比誘電率は４．５、誘電正接は０．０２である。入射角０°で入射した２８．０ＧＨｚの平面波が、反射角５０°で反射するときのＲＣＳプロットの５０°におけるゲイン値は、１０．２４５６ｄＢである。このゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は５７．９％となり、６０％以上の電力反射効率を達成できない。
　＜比較例３＞
　比較例３では、接着層１５３の比誘電率を４．５に設定することを除いて、実施例３と同じ条件とする。すなわち、２８ＧＨｚにおける厚さ０．０５ｍｍの接着層１５３の比誘電率は４．５、誘電正接は０．０３である。入射角０°で入射した２８．０ＧＨｚの平面波が、反射角５０°で反射するときのＲＣＳプロットの５０°におけるゲイン値は、１０．１２４４ｄＢである。このゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は５６．３％となり、６０％以上の電力反射効率を達成できない。
　＜比較例４＞
　比較例４では、２８ＧＨｚにおける接着層１５３の比誘電率を３．０に固定し、誘電正接を０．０３、０．０５、０．１０と変化させる。その他の条件は実施例１と同じである。誘電正接０．０３のとき、入射角０°で入射した２８．０ＧＨｚの平面波が、反射角５０°で反射するときのＲＣＳプロットの５０°におけるゲイン値は、１０．３７３３ｄＢである。このゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は５９．６％となり、６０％以上の電力反射効率を達成できない。誘電正接が０．０５のとき、補正後の電力反射効率は５７．６％に減少し、誘電正接が０．１０のときは、補正後の電力反射効率はさらに低下する。
　＜比較例５＞
　比較例５では、２８ＧＨｚにおける接着層１５３の比誘電率を３．５、誘電正接を０．０３に設定する。その他の条件は実施例１と同じである。入射角０°で入射した２８．０ＧＨｚの平面波が、反射角５０°で反射するときのＲＣＳプロットの５０°におけるゲイン値は、１０．２９６２ｄＢである。このゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は５８．６％となり、６０％以上の電力反射効率を達成できない。
　＜比較例６＞
　比較例４では、２８ＧＨｚにおける接着層１５３の比誘電率を４．００、誘電正接を０．０３に設定する。その他の条件は実施例１と同じである。入射角０°で入射した２８．０ＧＨｚの平面波が、反射角５０°で反射するときのＲＣＳプロットの５０°におけるゲイン値は、１０．３９７１ｄＢである。このゲイン値を補正値εｐ＝０．７８２６で補正した後の電力反射効率は５９．９％となり、６０％以上の電力反射効率を達成できない。
　＜比較例７＞
　比較例７では、１ＧＨｚにおける接着層１５３の比誘電率を４．５に固定し、誘電正接を０．０１、０．０２、０．０３と変化させる。その他の条件と評価方法は、実施例１から８と同じである。１ＧＨｚにおける比誘電率が４．５のとき、計算により以下の結果が得られる。
・誘電正接０．０１で５８．９％の電力反射効率
・誘電正接０．０２で５７．９％の電力反射効率
・誘電正接０．０３で５６．３％の電力反射効率
　＜比較例８＞
　比較例８では、１ＧＨｚにおける接着層１５３の誘電正接を０．１０に固定し、比誘電率を２．１、２．５、３．０と変化させる。その他の条件と評価方法は、実施例１から８と同じである。１ＧＨｚにおける誘電正接が０．１０のとき、計算により以下の結果が得られる。
・比誘電率が２．１で５９．０％の電力反射効率
・比誘電率が２．５で４７．０％の電力反射効率
・比誘電率が３．０で５０．９％の電力反射効率
　図９は、２８ＧＨｚでの接着層１５３の比誘電率及び誘電正接と、電力反射効率の関係を示す。図９の結果は、実施例１から８、及び、比較例１から４に対応する。縦欄に２８ＧＨｚでの比誘電率をとり、誘電正接０．０１、０．０２、０．０３、０．０５、０，１０のときの電力反射効率を示す。６０％以上の電力反射効率が得られる組み合わせを「Ａ」で示し、６０％未満の電力反射効率となる組み合わせを「Ｂ」で示す。
　２８ＧＨｚの電磁波に対しては、接着層の比誘電率が４．０以下、誘電正接０．０２以下のときに、６０％以上の電力反射効率が得られる。このうち、比誘電率が２．０以上２．５以下の範囲では、誘電正接０．０５以下で６０％以上の電力反射効率が得られる。一方で、比誘電率が４．５以上になると、誘電正接を小さくしても６０％以上の電力反射効率は得られない。
　図１０は、１ＧＨｚでの接着層１５３の比誘電率及び誘電正接と、電力反射効率の関係を示す。図１０の結果は、実施例９－１３、及び、比較例５－８に対応する。縦欄に１ＧＨｚでの比誘電率をとり、誘電正接０．０１、０．０２、０．０３、０．０５、０．０８，０．０９、０．１０のときの電力反射効率を示す。図９と同様に、６０％以上の電力反射効率が得られる組み合わせを「Ａ」で示し、６０％未満の電力反射効率となる組み合わせを「Ｂ」で示す。
　１ＧＨｚの電磁波に対しては、接着層１５３の比誘電率が４．０以下、誘電正接０．０２以下のときに、６０％以上の電力反射効率が得られる。また、実施例９によれば、誘電正接０．０１のときは、接着層１５３の比誘電率が４．５未満で、６０％以上の電力反射効率が得られる。このうち、比誘電率が２．１以上２．９以下の範囲では、誘電正接０．０３以下で高い電力反射効率が得られる。一方で、比誘電率が４．５以上になると、誘電正接を小さくしても６０％以上の電力反射効率は得られない。
　図９、１０に示した実施例１－１３、及び比較例１－８の結果から、誘電体層１４の一方の表面全体を覆う接着層１５３が設けられる場合に、１ＧＨｚ以上３０ＧＨｚ以下の範囲内で、接着層１５３の比誘電率が２．０以上３．０未満、かつ誘電正接が０．００より大きく０．１０未満のときに、６０％以上の電力反射効率が得られることがわかる。また、接着層１５３の比誘電率が３．０以上４．５未満、かつ、誘電正接０．００より大きく０．０２以下のときに、６０％以上の電力反射効率が実現されることがわかる。特に、比誘電率が２．２以上２．７以下で、誘電正接が０．００より大きく０．０９以下のときに高い電力反射効率が得られる。
　上述した実施例１－１３では、高い方の周波数を２８ＧＨｚとおいて計算しているが、２８ＧＨｚ±４ＧＨｚの範囲で計算結果にほとんど相違はなく、１ＧＨｚから２８ＧＨｚ±２ＧＨｚの範囲で、計算結果は非常に近似する。誘電正接が小さくなるほど反射エネルギーの損失が小さくなるので、誘電正接が０．０１より小さい場合にも、６０％以上の電力反射効率が得られる。たとえば、上述した評価条件で、２８ＧＨｚにおける比誘電率が２．０、誘電正接が０．００１の場合、ＲＣＳプロットの５０°におけるゲイン値は１１．１５４１ｄＢ、補正後の電力反射効率は７１．４％である。２８ＧＨｚにおける比誘電率が２．５、誘電正接が０．００１の場合、ＲＣＳプロットの５０°におけるゲイン値は１１．４２４８ｄＢ、補正後の電力反射効率は７５．９％である。このような高い電力反射効率は、入射電磁波の周波数が１ＧＨｚの場合にも当てはまる。実施例１－１３では、導電パターン１５１の厚さを０．０５ｍｍとして計算したが、電力反射効率は、導電パターン１５１の厚さにそれほど影響されない。導電パターン１５１の厚さが０．０１ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下のときも、上述した接着層１５３の比誘電率と誘電正接の範囲が当てはまる。
　電力反射効率は、導電パターン１５１の厚さよりもむしろ、誘電体層１４に対する導電パターンの占有率に影響される。接着層１５３で接着される導電パターン１５１の占有率は、たとえば、１０．０％以上４５．０％以下である。導電パターン１５１の占有率が１０％未満とのきは、所望の方向への反射特性と反射効率を実現するのが困難になる場合がある。導電パターン１５１の占有率が４５％を超えると、可視光に対する透過率が低減する可能性がある。反射パネル１０に透明度が要求されない適用場所では、導電パターン１５１の占有率は４５％を超えてもよい。
　接着層１５３の比誘電率と誘電正接の上記範囲は、図４Ｂの構成にも当てはまる。すなわち、比誘電率が２．０以上３．０未満、かつ誘電正接が０．００より大きく０．１０未満の接着層１５３、あるいは、比誘電率が３．０以上４．５未満、かつ、誘電正接が０．００より大きく０．０２以下の接着層１５３で接着された導電パターン１５１を、中間層１６で覆ってもよい。導電パターン１５１と接着層１５３を中間層１６で覆うことで、酸素、水分などの影響による導電パターン１５１の表面状態の変化を抑制することができ、耐候性が向上する。
　中間層１６により、導電パターン１５１上に誘電体基板１７を接合する場合は、反射パネル１０の耐衝撃性、耐久性が向上する。この場合の中間層１６の厚さは、導電パターン１５１に対する耐湿性、保護性を確保でき、かつ誘電体基板１７を接合できる厚さであればよい。中間層１６として、たとえば厚さ１０μｍ以上４００μｍ以下の接着フィルムを用いることができる。グラウンド層１３側に設けられる中間層１２も同様である。
　実施形態の電磁波反射装置は、上述した構成例に限定されない。垂直入射に対する反射角度は、導電パターン１５１のサイズ、形状、ピッチ、誘電体層１４の誘電率を設計することで、３５°以上９０°未満の範囲で適切に設計することができる。電磁波反射装置の反射パネル１０の面内サイズは、３０ｃｍ×３０ｃｍから３ｍ×３ｍの範囲で、適宜選択可能である。反射パネル１０の全面をメタサーフェスにしてもよいし、一部をメタサーフェスにして、残りを鏡面反射面にしてもよい。その場合も、反射面の全面を耐湿性、耐久性の高い接着フィルム（中間層）で覆って、誘電体基板を貼り合わせてもよい。
　この出願は、２０２２年６月１日に出願された日本国特許出願第２０２２－０８９８５０号に基づいてその優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を含む。
１０、１０－１、１０－２、１０－３　反射パネル
１１、１７　誘電体基板
１２、１６　中間層
１３　グラウンド層
１４　誘電体層
１５１　導電パターン
１５３　接着層
５０　フレーム（サイドフレーム）
５７　トップフレーム
５８　ボトムフレーム
６０、６０－１、６０－２、６０－３　電磁波反射装置
１００　電磁波反射フェンス
２１０　単位セル

Claims (9)

  1. 　１ＧＨｚ以上、１７０ＧＨｚ以下の周波数帯から選択される所望の帯域の電波を反射する反射パネルと、
    　前記反射パネルを保持するフレームと、
    を備え、
    　前記反射パネルは、誘電体層と、前記誘電体層の一方の表面に設けられる周期的な導電パターンと、前記誘電体層の他方の表面に設けられるグラウンド層と、前記導電パターンを前記誘電体層の前記一方の表面に接合する接着層と、を有し、
    　前記接着層は前記誘電体層の前記一方の表面の全面を覆い、
    　１ＧＨｚ以上３０ＧＨｚ以下の範囲で、前記接着層の比誘電率が２．０以上３．０未満、かつ誘電正接が０．００より大きく０．１０未満であるか、または、前記接着層の比誘電率は３．０以上４．５未満、かつ誘電正接が０．００より大きく０．０２以下である、
    電磁波反射装置。
  2. 　前記１ＧＨｚ以上３０ＧＨｚ以下の周波数で、前記接着層の比誘電率は２．２以上２．７以下、前記誘電正接は０．０９以下である、
    請求項１に記載の電磁波反射装置。
  3. 　前記導電パターンの厚さは０．０１ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下であり、前記誘電体層に対する前記導電パターンの占有率は１０．０％以上４５．０％以下である、
    請求項１に記載の電磁波反射装置。
  4. 　前記接着層と前記導電パターンを覆う中間層、
    をさらに有する、
    請求項１に記載の電磁波反射装置。
  5. 　前記中間層により、前記導電パターンの上に接合される誘電体基板、
    をさらに有する請求項４に記載の電磁波反射装置。
  6. 　請求項１から５のいずれか１項に記載の電磁波反射装置を、前記フレームによって複数枚連結した電磁波反射フェンス。
  7. 　前記反射パネルの少なくとも一部は、入射角と反射角が異なるメタサーフェスである、
    請求項６に記載の電磁波反射フェンス。
  8. 　電磁波反射装置に用いられる反射パネルであって、
    　誘電体層と、
    　前記誘電体層の一方の表面に設けられる周期的な導電パターンと、
    　前記誘電体層の他方の表面に設けられるグラウンド層と、
    　前記導電パターンを前記誘電体層の前記一方の表面に接合する接着層と、を有し、
    　前記接着層は前記誘電体層の前記一方の表面の全面を覆い、
    　１ＧＨｚ以上３０ＧＨｚ以下の範囲で、前記接着層の比誘電率は２．０以上３．０未満、かつ誘電正接が０．００より大きく０．１０未満であるか、または、前記接着層の比誘電率は３．０以上４．５未満、かつ誘電正接が０．００より大きく０．０２以下である、
    反射パネル。
  9. 　前記１ＧＨｚ以上３０ＧＨｚ以下の周波数で、前記接着層の比誘電率は２．２以上２．７以下、前記誘電正接は０．００より大きく０．０９以下である、
    請求項８に記載の反射パネル。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014534459A (ja) * 2011-10-10 2014-12-18 ラムダ ガード テクノロジーズ リミテッド メタマテリアルで作成されたフィルタ
WO2021199504A1 (ja) * 2020-03-31 2021-10-07 Ａｇｃ株式会社 無線伝達システム

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