專利名稱：反射陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及反射陣列。具體地說，本發(fā)明涉及“使用了左手傳輸線模型、超材料或 EBG(電氣帶隙)構(gòu)造的反射陣列的設(shè)計”、“應(yīng)用反射陣列的傳播環(huán)境改善技術(shù)”、“應(yīng)用反射陣列的反射波的方向控制技術(shù)”以及“應(yīng)用反射陣列的MIMO傳輸容量增加”等。
背景技術(shù)：
近年來，對超材料的研究很盛行，如非專利文獻(xiàn)1所示那樣研究了以下這樣的技術(shù)，即通過使蘑菇構(gòu)造具有錐度而使反射波產(chǎn)生相位差，來控制輻射方向。圖1表示具有非專利文獻(xiàn)1所記載的現(xiàn)有的具有錐度的蘑菇構(gòu)造的反射陣列1。 如圖1所示，反射陣列1具備多個貼片(patch) 10、形成在各個貼片10上的過孔20、底板30 和基板40。由從Ll到Lll的11個長度不同的貼片10構(gòu)成這樣的現(xiàn)有的具有錐度的蘑菇構(gòu)造。圖2表示圖1的構(gòu)造的詳細(xì)尺寸。從圖1和圖2可知，使貼片的長度與相位相關(guān)聯(lián)地設(shè)計了現(xiàn)有的使用蘑菇構(gòu)造的反射陣列1。根據(jù)日本特開2010-6沈89號，圖1和圖2可以認(rèn)為是將具有電場與Y方向平行并且與X方向垂直的偏振波的波的反射波控制為X方向的現(xiàn)有的設(shè)計方法。接著，在圖3中表示利用了將具有同樣的偏振波，即電場與Y方向平行并且與X方向垂直的偏振波的波的反射波控制為Y方向的現(xiàn)有的蘑菇構(gòu)造的反射陣列1的構(gòu)造(參考日本特開2010-62689號)。在圖3中，“T”表示相鄰的過孔20之間的間隔，“PT”表示相鄰的貼片10的間隔，“Τ = PT”成立。各貼片的Y方向的長度是“2XWyi”。如果設(shè)“gyi = T-(2 X Wyi) ”，則用“(gyi+gyi+1)/2”表示相鄰的第i個貼片與第(i+1) 個貼片之間的間隙。利用了圖1和圖3所示的蘑菇構(gòu)造的現(xiàn)有的反射陣列1與現(xiàn)有的利用了微帶貼片的反射陣列的設(shè)計(參考非專利文獻(xiàn)2) —樣，使用蘑菇構(gòu)造的反射相位的值來決定貼片的長度。圖4表示出表示蘑菇構(gòu)造的反射相位與貼片大小的關(guān)系的計算例子。圖4表示在以2. 4mm間隔周期性地排列了相同大小的方形蘑菇構(gòu)造時的該蘑菇構(gòu)造的反射相位與貼片大小的關(guān)系。在相鄰的蘑菇之間的反射相位的差是對度的情況下，用圖4的三角表示這些蘑菇之間的貼片大小差。圖5表示具有周期性地排列的蘑菇構(gòu)造的反射陣列1。從圖5可知，在周期性地排列的蘑菇構(gòu)造中，用“!H2XWy)”表示與“2XWy”的貼片的長度對應(yīng)的間隙的大小‘、/’?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1 :K. Chang，J Ahn 以及 Y. J. Yoon 著，“High-impedance Surface with Nonidentical Lattices”，iffAT2008, p. 315 頁，pp. 474 477非專禾O 文獻(xiàn) 2 =David Μ. Pozar> Stephen D. Targonski 以及 H. D. Syrigos 著， "Design of Millimeter Wave Microstrip Reflectarrays", IEEE TRANSACTIONS ONANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 45，No. 2，1997 年 2 月，pp. 287 296非專利文獻(xiàn)3 :D. Sievenpiper著,“High-impedance Electromagnetic Surface，，， Ph. D. dissertation, Department of Electrical Enginnering, Univ. California, Los Angeles, CA,1999 年

發(fā)明內(nèi)容
如以上所示那樣，現(xiàn)有的利用了蘑菇構(gòu)造的反射陣列的設(shè)計法與利用了微帶貼片的反射陣列的設(shè)計法一樣，使用蘑菇構(gòu)造的反射相位的值來決定貼片的長度。在非專利文獻(xiàn)2所示的微帶貼片的情況下，貼片的大小約為半波長，反射相位在貼片共振的頻率下為O。因此，可以認(rèn)為反射相位由貼片的大小決定。另一方面，在EBG構(gòu)造或左手材料的情況下，可以根據(jù)左手傳輸線模型來考慮反射相位。在此，利用圖6和圖8簡單地說明原理。圖6(a)和圖6(b)是現(xiàn)有的右手傳輸線模型。在此，如果能夠如圖7那樣，替換電感“L”和電容“C”的位置，則能夠作出相位常數(shù)為負(fù)的左手傳輸線模型。為了實現(xiàn)它而考察了圖8(a)和圖8(b)所示的蘑菇構(gòu)造(參考非專利文獻(xiàn)3)，如公式1那樣，利用蘑菇構(gòu)造的貼片間的間隙“gy”來構(gòu)成傳輸線路間的電容 “C”。在此，符號使用與圖3—樣的符號。C= ￡o(1^￡r)Wx arccosh-g-公式(1)另外，設(shè)基板的厚度為“t”，基板的導(dǎo)磁率為“ μ ”，用公式(2)表示電感“L”。L = μ · t ......公式 O)另外，在基板沒有使用鐵磁性材料的情況下，一般也可以用“ μ ”自由空間的導(dǎo)磁率μ 0來近似基板的導(dǎo)磁率。另夕卜，使用“L”和“C”，用公式(3)表示表面阻抗”。Zs = j ω L/(I-O2LC) ......公式(3)可以使用上述公式和左手傳輸線模型，根據(jù)公式(4)來求出蘑菇構(gòu)造的反射波的相位。即，如果如圖3那樣配置蘑菇構(gòu)造而構(gòu)成反射板，設(shè)從Z軸方向入射平面波的情況下的反射系數(shù)“ Γ，，的相位為“ Φ ”，則使用自由空間阻抗“ η，，以及表面阻抗“Zs”，如公式(4) 那樣表示反射系數(shù)“ Γ ”。r = (zs-n)/(zs+n) = | γ |θχΡαΦ) ......公式如果設(shè)與相鄰的蘑菇構(gòu)造對應(yīng)的反射系數(shù)的相位的差為“Δ φ ”，則可以用公式 (5)表示反射波的希望方向“α ”。α =Sin-1GX · Δ φ ) / (2 π · PT)) ......公式(5)如以上所示那樣，在使用了蘑菇構(gòu)造的左手傳輸線模型的情況下，對于反射相位來說，由貼片間的間隙所決定的電容的值是支配性的。S卩，在通過使用比波長小很多的貼片的蘑菇構(gòu)造構(gòu)成了反射陣列的情況下，由間隙的大小決定左手傳輸線模型的電容的值，因此，對于反射相位來說，與貼片的長度相比， 間隙的間隔成為支配性的。另一方面，在利用了使用半波長左右的貼片的現(xiàn)有的微帶陣列的反射陣列的情況下，由貼片的長度決定共振頻率，因此，對于反射相位來說，與貼片之間的間隙相比，貼片的長度是支配性的。
這樣，在左手傳輸系統(tǒng)線路模型的情況下并不只限于由間隙的大小決定電容的值，如果使用非專利文獻(xiàn)2所示那樣的現(xiàn)有的反射陣列的設(shè)計方法，根據(jù)圖4的相位來決定各個貼片的長度，則間隙的值如圖3所示，為“(gyi+gyi+1)/2”，有無法成為“gyi”的缺點。圖9是橫軸為間隙、縱軸為反射相位的曲線圖。在圖9中，三角的記號是對如圖4 那樣決定了貼片的長度時的各間隙的大小“(gyi+gyi+1)/2”所對應(yīng)的相位的值進(jìn)行標(biāo)繪所得的結(jié)果。圓記號是如反射相位的差為M度那樣選擇了間隙的值時的相位的值，可知兩者為不同的值。圖10用曲線A表示基于上述公式(1) 公式(5)的理論公式的值?？芍碚撝岛头治鲋档内厔萘己玫匾恢隆＜?，反射陣列的反射相位的分析值與基于左手傳輸線模型的理論值良好地一致。圖11表示利用了決定貼片的長度的現(xiàn)有的反射陣列的設(shè)計法的情況下的相位差 (三角記號)、以及利用了決定間隙的大小的設(shè)計法的情況下的相位差(圓記號)。如圖11 所示那樣，在根據(jù)現(xiàn)有的反射陣列的設(shè)計法決定貼片的長度的情況下，相位差并不固定，在反射陣列的性能提高方面有限制。因此，鑒于上述問題而提出本發(fā)明，其目的在于提供一種在根據(jù)左手傳輸線模型使用超材料的情況下，與現(xiàn)有的方法相比提高了性能的反射陣列。本發(fā)明的第一特征是通過在底板(底板30)上排列多個蘑菇構(gòu)造而形成的反射陣列(反射陣列1)，其主旨在于，上述蘑菇構(gòu)造分別由1個四邊形的貼片(貼片10)和使上述貼片和上述底板短路的過孔(例如過孔20)構(gòu)成，相鄰的上述過孔的間隔被配置成在上述底板的垂直方向(與電場的方向相同的方向)上相等，調(diào)整相鄰的上述貼片之間的間隙的大小，以使來自上述貼片的反射波的反射相位的值成為希望值。另外，上述過孔的間隔可以被配置為在水平方向和垂直方向上都相等。本發(fā)明的第二特征是通過在底板上排列多個蘑菇構(gòu)造而形成的反射陣列，其主旨在于，上述蘑菇構(gòu)造分別由1個四邊形的貼片和使上述貼片和上述底板短路的過孔構(gòu)成， 如果設(shè)從第i個貼片的端邊到第i+Ι個貼片的端邊的間隔“PT”對于全部的i為相等的值， 相鄰的第i個貼片“P/’與第i+Ι個貼片“Pi+廣之間的間隙的大小為“gyi”，則第i個貼片的長度是“2XWyi”，第i個過孔"Vhi”與第i+Ι個過孔“Vhi+1 ”之間的間隔“IVh/，是“Wyi+gyi+Wyi+1”。本發(fā)明的第三特征是通過在底板上排列多個蘑菇構(gòu)造而形成的反射陣列，其主旨在于，上述蘑菇構(gòu)造分別由1個四邊形的貼片構(gòu)成，將相鄰的上述貼片之間的間隙的平分后的中心、與將和上述間隙相鄰的相鄰間隙的平分后的中心的間隔被配置成至少在上述底板的垂直方向(與電場的方向相同的方向)上相等，調(diào)整上述間隙的大小，以使來自上述貼片的反射波的反射相位的值成為希望值。另外，上述間隔也可以被配置成在水平方向和垂直方向上都相等。本發(fā)明的第四特征是通過在底板(底板30)上排列多個蘑菇構(gòu)造而形成的反射陣列(反射陣列1)，其主旨在于，上述蘑菇構(gòu)造分別由1個四邊形的貼片(貼片10)和由上述底板構(gòu)成的沒有過孔的蘑菇構(gòu)造構(gòu)成，等間隔地配置構(gòu)成上述蘑菇構(gòu)造的貼片與貼片之間的間隙的中心，調(diào)整相鄰的上述貼片之間的間隙的大小，以使來自上述貼片的反射波的反射相位的值成為希望值。
在本發(fā)明的第一 第四特征中，也可以在相當(dāng)于上述反射相位“ Φ，，的間隙“ Ag” 的值不存在的情況下，不將上述蘑菇構(gòu)造排列在上述反射陣列的表面，不將上述底板設(shè)置在上述反射陣列的背面，并且在相當(dāng)于上述反射相位“ Φ，，的間隙“ Ag”的值存在的情況下，將上述蘑菇構(gòu)造排列在上述反射陣列的表面，將上述底板設(shè)置在上述反射陣列的背面。 在本發(fā)明的第一特征中，也可以是如果設(shè)上述過孔的間隔為“Τ”，相鄰的第i個貼片“P/， 與第i+Ι個貼片“Pw”之間的間隙的大小為“gyi”，則上述間隙被配置在相鄰的第i個過孔 “Vh/’與第i+Ι個過孔“Vhi+1 ”之間，根據(jù)與入射波對應(yīng)的來自各貼片的反射波的相位的值來決定上述間隙的大小“gyi”，如果設(shè)從上述過孔的間隔“T”減去上述間隙的大小“所得的差分為“2XWyi”，從上述過孔“Vhi”和“Vhi+1 ”到上述間隙的貼片的長度分別為"Wyi”， 則第i個貼片的長度是"Wy(H)+Wyi”。本發(fā)明的第五特征是由上述蘑菇構(gòu)造構(gòu)成的反射陣列，其主旨在于，決定在上述蘑菇之間產(chǎn)生的間隙的大小，使得反射相位的等相位面朝向希望的反射方向，并且按照相等的間隔PT配置該間隙，將按照間隔PT與間隙gyi的差分構(gòu)成的貼片的長度的一半配置在間隙的兩端，用gyi+Gyi+1規(guī)定貼片的長度。另外，本發(fā)明的第六特征是通過在底板上排列多個蘑菇構(gòu)造而形成的反射陣列， 其主旨在于，上述蘑菇構(gòu)造分別由1個四邊形的貼片構(gòu)成，設(shè)相鄰的貼片的間隔為間隙，根據(jù)該間隙的值與反射相位的關(guān)系而決定各間隙的值，使得反射波的等相位面與希望方向垂直。在上述的特征中，也可以在將該間隙的中心排列為等間隔T，將相鄰的貼片i與貼片i+i之間的間隙為gij時，將貼片i的電場方向的長度設(shè)為((T-gHj + Cr-gu+i))/〗。在上述的特征中，也可以將該間隙的端點排列為等間隔PT，將貼片i的電場方向的長度設(shè)為(T-gi,i+1)/2。在上述的特征中，也可以將使底板與貼片短路的過孔設(shè)置在各蘑菇中，從各間隙的中心將該過孔配置為等間隔T/2。在上述的特征中，也可以將使底板與貼片短路的過孔設(shè)置在各蘑菇中，將該過孔配置在各貼片的中央。在上述的特征中，也可以不構(gòu)造上述過孔，而將其設(shè)為用于決定貼片上的位置的標(biāo)記，由上述底板和上述貼片構(gòu)成蘑菇。


圖1是表示現(xiàn)有的反射陣列的構(gòu)造的圖。圖2是表示現(xiàn)有的反射陣列的構(gòu)造的詳細(xì)尺寸的表。圖3是表示現(xiàn)有的反射陣列的構(gòu)造的圖。圖4是表示現(xiàn)有的反射陣列的構(gòu)造中的反射相位與貼片大小的關(guān)系的一個例子的曲線圖。圖5是表示現(xiàn)有的反射陣列的構(gòu)造的圖。圖6是用于說明右手傳輸線模型的圖。圖7是用于說明左手傳輸線模型的圖。圖 8 是用于說明 “2D LH Mushroom Structure” 的圖。
圖9是表示現(xiàn)有的反射陣列的構(gòu)造中的反射相位與間隙的關(guān)系的一個例子的曲線圖。圖10是表示現(xiàn)有的反射陣列的構(gòu)造中的反射相位與間隙的關(guān)系的一個例子的曲線圖。圖11是表示現(xiàn)有的反射陣列的構(gòu)造中的相鄰的元件之間的相位差的一個例子的曲線圖。圖12是表示本發(fā)明的第1實施方式的反射陣列的構(gòu)造的圖。圖13是表示本發(fā)明的第1實施方式的反射陣列的詳細(xì)構(gòu)造的圖。圖14是表示本發(fā)明的第1實施方式的反射陣列的構(gòu)造的詳細(xì)尺寸的表。圖15是用于說明本發(fā)明的第1實施方式的反射陣列的構(gòu)造的效果的圖。圖16是表示本發(fā)明的第2實施方式的反射陣列的構(gòu)造的圖。圖17是用于說明本發(fā)明的第2實施方式的反射陣列的構(gòu)造的效果的圖。圖18是表示本發(fā)明的第3實施方式的反射陣列的詳細(xì)構(gòu)造的圖。圖19是表示本發(fā)明的第3實施方式的反射陣列的構(gòu)造的詳細(xì)尺寸的表。圖20是用于說明本發(fā)明的第3實施方式的反射陣列的構(gòu)造的效果的圖。圖21是表示本發(fā)明的第4實施方式的反射陣列的構(gòu)造的圖。圖22是本發(fā)明的第4實施方式的反射陣列中的反射波的相位的輪廓圖。圖23是用于與本發(fā)明的第4實施方式的反射陣列進(jìn)行比較的反射波的相位的輪廓圖。圖M是用于說明本發(fā)明的第4實施方式的反射陣列的構(gòu)造的效果的圖。圖25是用于說明本發(fā)明的第4實施方式的反射陣列的構(gòu)造的效果的圖。圖沈是表示本發(fā)明的第4實施方式的反射陣列的構(gòu)造中的反射相位與間隙的關(guān)系的一個例子的曲線圖。圖27是表示本發(fā)明的第4實施方式的反射陣列的詳細(xì)構(gòu)造的圖。圖觀是表示本發(fā)明的第5實施方式的反射陣列構(gòu)造的圖。圖四是表示本發(fā)明的第5實施方式的反射陣列的全體構(gòu)造的圖。
具體實施例方式以下，參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。(本發(fā)明的第1實施方式)圖12表示本發(fā)明的第1實施方式的使用了超材料的反射陣列1。如圖12所示，通過在底板30上排列多個蘑菇構(gòu)造而形成反射陣列1。蘑菇構(gòu)造分別由1個四邊形的貼片10和將貼片10與底板30短路的過孔20構(gòu)成。 相鄰的過孔20的間隔被配置為在底板30的水平方向(X方向)和垂直方向(Y方向)分別相等。另外，水平方向的間隔和垂直方向的間隔并不一定相同，也可以是不同的間隔。調(diào)整相鄰的貼片10之間的間隙的大小，以使反射陣列1的反射波的反射相位的值成為希望值。以下，進(jìn)一步具體進(jìn)行說明。在本實施方式中，設(shè)“ Δ φ ”為M度，“PT”為2. 4mm，頻率為“8. 8GHz”，公式(5)中的“α，，為70度。
在圖12中，設(shè)過孔的間隔為“T”，相鄰的第i個貼片“P/’與第i+Ι個貼片“Pw”之間的間隙為“gyi”。各間隙被配置在相鄰的第i個過孔“Vh/’與第i+Ι個過孔“Vhi+1 ”之間。根據(jù)與入射波對應(yīng)的來自各貼片的反射波的相位的值，根據(jù)圖9決定間隙的大小“的值。在設(shè)從過孔的間隔“T”減去間隙的大小“所得的差分為“2XWyi”時，設(shè)從過孔"Vhi，，到間隙“gyi，，的貼片的長度為"Wyi ”，從過孔“Vhi+1，，到間隙“gyi，，的貼片的長度為 “Wyi”，如圖11所示那樣決定各貼片的長度。這時，第i個貼片的長度為"Wy(H)+Wyi ”。通過如圖11那樣進(jìn)行設(shè)計，能夠保持等間隔的間距地使間隙成為希望的值。圖13表示本發(fā)明的第1實施方式的反射陣列的詳細(xì)構(gòu)造，圖14表示本發(fā)明的第 1實施方式的反射陣列的詳細(xì)尺寸。圖15表示本發(fā)明的第1實施方式的反射陣列的效果。圖15表示出Z-Y平面的遠(yuǎn)區(qū)散射場的計算值。在圖15中，實線B表示本發(fā)明的用間隙的值設(shè)計的使用了超材料的反射陣列中的結(jié)果，實線A表示現(xiàn)有的用貼片的值設(shè)計的使用了超材料的反射陣列中的結(jié)果。在希望的-70度方向的輻射，本實施方式的反射陣列的電平提高，與此相對，在作為不需要的方向的正規(guī)反射方向(0度方向)的輻射，本實施方式的反射陣列的電平降低， 可以確認(rèn)本實施方式的反射陣列的效果。S卩，根據(jù)本實施方式的反射陣列，反射相位容易與左手傳輸線模型的理論值一致， 能夠抑制如根據(jù)現(xiàn)有的反射陣列的設(shè)計方法決定貼片的長度的情況下那樣相位差不固定的狀態(tài)。即，能夠大幅度提高反射陣列的性能。另外，在本實施方式中使用了過孔20，但也可以代替過孔20而使用基于短路線路的導(dǎo)通體(導(dǎo)體柱)。(本發(fā)明的第2實施方式)圖16表示本發(fā)明的第2實施方式的使用了超材料的反射陣列1。以下主要說明與上述的本發(fā)明的第1實施方式不同的部分，對于相同的部分適當(dāng)?shù)厥÷云湔f明。在圖16中，設(shè)從第i個貼片的端邊到第i+Ι個貼片的端邊的間隔“PT”對于全部的i都是相等的值，相鄰的第i個貼片“P/’與第i+Ι個貼片“Pw”之間的間隙為“gyi”。這時，如果設(shè)第i個貼片的長度為“2XWyi”，則第i個過孔“Vh/’與第i+Ι個過孔 “Vhi+1 ” 的間隔"IVhi"為 “Wyi+gyi+Wyi+1”。由此，可以使全部貼片成為按照圖9的相位設(shè)計的間隙間隔。但是，在第2實施方式的反射陣列的情況下，各過孔的間隔并不固定，對于每個貼片為按照“Wyi+gyi+Wyi+1 ”計算的值。參考圖17，說明本發(fā)明的第2實施方式的反射陣列的效果。圖17表示Z-Y平面的遠(yuǎn)區(qū)散射場的計算值。在圖17中，實線A表示本發(fā)明的按照間隙的值設(shè)計出的使用了超材料的反射陣列中的結(jié)果，實線B表示現(xiàn)有的按照貼片的值設(shè)計出的使用了超材料的反射陣列中的結(jié)果。在希望的-70度方向的輻射，本實施方式的反射陣列的電平升高，與此相對，在作為不需要的方向的正規(guī)反射方向(0度方向)的輻射，本實施方式的反射陣列的電平降低，可以確認(rèn)本實施方式的反射陣列的效果。(本發(fā)明的第3實施方式)圖18表示本發(fā)明的第3實施方式的使用了超材料的反射陣列。圖18表示用于使反射波朝向-45度的方向的本發(fā)明的第3實施方式的反射陣列的詳細(xì)構(gòu)造，圖19表示本發(fā)明的第3實施方式的反射陣列的詳細(xì)尺寸。圖20與現(xiàn)有的結(jié)果進(jìn)行比較來表示本實施方式的遠(yuǎn)區(qū)散射場。根據(jù)圖20可以確認(rèn)，在本實施方式的反射陣列中，希望的-45度方向的輻射的電平稍高，作為不需要方向的 0度方向的輻射的電平下降。(本發(fā)明的第4實施方式)圖21表示本發(fā)明的第4實施方式的使用了超材料的反射陣列。如圖21所示，本發(fā)明的第4實施方式的反射陣列與本發(fā)明的第3實施方式的反射陣列一樣，其目的在于-45度方向的輻射，通過周期性地將圖18所示的構(gòu)造排列在X方向和Y方向而構(gòu)成。圖沈表示本設(shè)計中所使用的間隙和反射相位(reflection phase)的關(guān)系。在圖 26中，三角形所示的值是設(shè)計值，每18度地選擇相位。這時可以選擇的范圍從-1 度到 72度，對于其他范圍的相位不存在能夠選擇的構(gòu)造。在此，不排列貼片的部分是不存在得到希望的反射相位的間隙的地方。在本實施方式的反射陣列中，剝?nèi)チ瞬慌帕匈N片的部分的背面的金屬。圖27表示剝?nèi)チ瞬慌帕匈N片的部分的背面的金屬的構(gòu)造。圖22表示這時的來自反射板的反射波的相位。圖22是本實施方式的反射陣列中的反射波的相位的輪廓圖。根據(jù)圖22可知，等相位面聚集在從Z軸45度的方向上。圖23是為了與圖22進(jìn)行比較而表示的將全部背面設(shè)為金屬的情況下的反射波的相位的輪廓圖。如圖23所示那樣，在表面有貼片的地方，相位聚集在希望方向，但在表面沒有貼片的地方，由于要向正規(guī)反射的方向進(jìn)行輻射，所以能夠確認(rèn)反射波的相位無法在希望方向上作出等相位。圖M表示出與本發(fā)明的第1實施方式一樣，在與重視間隙間隔的元件排列對應(yīng)的模型中，對將背面的全面設(shè)為金屬的情況下的Y-Z面的遠(yuǎn)區(qū)輻射場與只在排列了貼片的情況下設(shè)為金屬的情況下的Y-Z面的遠(yuǎn)區(qū)輻射場的比較結(jié)果。在圖M中，表面的元件的排列與第1實施方式一樣，設(shè)計中的波束的控制角為-70度。在圖M中，實線A是將背面的全面設(shè)為金屬的情況，實線B是只將貼片的背面設(shè)為金屬的情況。在這些情況下波束都是朝向希望的-70度方向。但是，在將背面的全部設(shè)為金屬的情況下，成為鏡面反射的0度方向的輻射的電平比-70度方向的輻射的電平高。即，可知如本發(fā)明的第4實施方式那樣，只將貼片的背面設(shè)為金屬底板并剝?nèi)チ速N片的內(nèi)面的金屬的模型的特性更好。圖25表示出與本發(fā)明的第2實施方式一樣，在與重視間隙間隔的元件排列對應(yīng)的模型中，將背面全面設(shè)為金屬的情況下的η面的遠(yuǎn)區(qū)輻射場、和只在排列了貼片的情況下設(shè)為金屬的情況下的η面的遠(yuǎn)區(qū)輻射場的比較結(jié)果。
在圖25中，表面的元件的排列與第1實施方式一樣，設(shè)計中的波束的控制角為-70度。在圖25中，實線A是將背面的全面設(shè)為金屬的情況，實線B是只將貼片的背面設(shè)為金屬的情況。在這些情況下，波束都是朝向希望的-70度方向。但是，在將背面的全部設(shè)為金屬的情況下，成為鏡面反射的0度方向的輻射的電平比-70度方向的輻射的電平高。即，可知如本發(fā)明的第4實施方式那樣，只將貼片的背面設(shè)為金屬底板并剝?nèi)ベN片的內(nèi)面的金屬的模型的特性更好。(本發(fā)明的第5實施方式)圖觀表示本發(fā)明的第5實施方式的使用了超材料的反射陣列1。另外，圖四表示本發(fā)明的第5實施方式的反射陣列1的全體構(gòu)造。如圖觀所示那樣，在本實施方式的反射陣列1中，蘑菇構(gòu)造分別由1個四邊形的貼片10構(gòu)成，不設(shè)置上述實施方式那樣的過孔 20。即，本實施方式的反射陣列1具有貼片10與底板30不連接的所謂的“無過孔的蘑菇構(gòu)造”(也稱為EBG、HIS)。另外，如圖四所示那樣，在底板30的水平方向(X方向)和垂直方向(Y方向)上配置了多個貼片10。具體地說，在本實施方式的反射陣列1中，將相鄰的貼片之間的間隙進(jìn)行平分后的中心和對與該間隙相鄰的相鄰間隙進(jìn)行平分后的中心的間隔被配置為在底板的水平方向(X方向)和垂直方向(Y方向)分別相等。調(diào)整該間隙的大小，以使來自貼片的的反射波的反射相位的值成為希望值。在圖觀中，相鄰的第i個貼片“P/，與第i+Ι個貼片“Pw”之間的間隙為“gyi”。與上述本發(fā)明的第1實施方式一樣，由與入射波對應(yīng)的來自各貼片的反射波的相位的值決定間隙的大小“gyi”的值(參考圖9)。在本實施方式的反射陣列1中，將長度是“Wyl”的貼片與相鄰于該貼片的長度是 “Wy2”的貼片之間的間隙“”平分后的中心設(shè)為CT1。同樣，將長度是“wy2”的貼片與長度是“wy3”的貼片之間的間隙“”平分后的中心設(shè)為CT2。進(jìn)而，將長度是“Wy3”的貼片與長度是“Wy4”的貼片之間的間隙“”平分后的中心設(shè)為CT3。在本實施方式的反射陣列1中，配置為中心CTl與中心CT2的間隔T、和中心CT2 與中心CT3的間隔T相等。根據(jù)這樣的反射陣列1，與本發(fā)明的第1實施方式的反射陣列1 一樣，反射相位容易與左手傳輸線模型的理論值一致，能夠抑制根據(jù)現(xiàn)有的反射陣列的設(shè)計法決定貼片的長度的情況下那樣相位差不固定的狀態(tài)。即，能夠大幅度地提高反射陣列的性能。以上，利用上述實施方式詳細(xì)說明了本發(fā)明，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以明了本發(fā)明并不只限于本說明書中說明的實施方式。本發(fā)明在不脫離根據(jù)權(quán)利要求書的記載而確定的本發(fā)明的宗旨和范圍的情況下，可以作為修改和變更方式來實施。因此，本說明書的記載以示例說明為目的，對本發(fā)明并沒有任何限制的意義。另外，通過參照，將日本專利申請第2009-131585號(2009年5月四日申請)的全部內(nèi)容組合到本申請說明書中。產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，能夠提供在根據(jù)左手傳輸線模型使用超材料的情況下，與現(xiàn)有的方法相比提高了性能的反射陣列，因此對于無線通信等是有用的。
符號說明1 反射陣列10:貼片20:過孔30:底板40:基板
權(quán)利要求
1.一種反射陣列，通過在底板上排列多個蘑菇構(gòu)造而形成，其特征在于，上述蘑菇構(gòu)造分別由1個四邊形的貼片和使上述貼片與上述底板短路的過孔構(gòu)成， 將相鄰的上述過孔的間隔配置成在上述底板的垂直方向上相等， 調(diào)整相鄰的上述貼片之間的間隙的大小，以使來自上述貼片的反射波的反射相位的值成為希望值。
2.一種反射陣列，通過在底板上排列多個蘑菇構(gòu)造而形成，其特征在于，上述蘑菇構(gòu)造分別由1個四邊形的貼片和使上述貼片與上述底板短路的過孔構(gòu)成， 如果設(shè)從第i個貼片的端邊到第i+1個貼片的端邊的間隔“PT”對于全部的i為相等的值，相鄰的第i個貼片“P/’與第i+Ι個貼片“pw”之間的間隙的大小為“gyi”，則第i個貼片的長度是“2 X Wyi ”，第i個過孔“Vh/，與第i+Ι個過孔“Vhi+1 ”之間的間隔“IVhi”是“Wyi+gyi+Wyi+1”。
3.一種反射陣列，通過在一個底板上排列多個蘑菇構(gòu)造而形成，其特征在于， 上述蘑菇構(gòu)造分別由1個四邊形的貼片構(gòu)成，將相鄰的上述貼片之間的間隙平分后的中心、與將和上述間隙相鄰的相鄰間隙平分后的中心的間隔被配置成在上述底板的垂直方向上相等，調(diào)整上述間隙的大小，以使來自上述貼片的反射波的反射相位的值成為希望值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一項所述的反射陣列，其特征在于，在相當(dāng)于上述反射相位“ Φ，，的間隙“ △ g”的值不存在的情況下，不將上述蘑菇構(gòu)造排列在上述反射陣列的表面，不將上述底板設(shè)置在上述反射陣列的背面，并且在相當(dāng)于上述反射相位“ Φ，，的間隙“ Δ g”的值存在的情況下，將上述蘑菇構(gòu)造排列在上述反射陣列的表面，將上述底板設(shè)置在上述反射陣列的背面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射陣列，其特征在于，如果設(shè)上述過孔的間隔為“T”，相鄰的第i個貼片“P/，與第i+Ι個貼片“Pi+1 ”之間的間隙的大小為“gyi”，則上述間隙被配置在相鄰的第i個過孔“Vhi”與第i+Ι個過孔“Vhi+1 ” 之間，根據(jù)與入射波對應(yīng)的來自各貼片的反射波的相位的值來決定上述間隙的大小“gyi”， 如果設(shè)從上述過孔的間隔“Τ”減去上述間隙的大小“gyi”所得的差分為“2XWyi”，從上述過孔“Vh/，和“Vhw”到上述間隙的貼片的長度分別為“Wyi”，則第i個貼片的長度是 “^-D+V，。
全文摘要
本發(fā)明的反射陣列，通過在底板上排列多個蘑菇構(gòu)造而形成，蘑菇構(gòu)造分別由1個四邊形的貼片和使貼片與底板短路的過孔構(gòu)成。相鄰的過孔被配置成在底板的水平方向和垂直方向上分別為等間隔。調(diào)整相鄰的貼片之間的間隙的大小，以使來自貼片的反射波的反射相位的值成為希望值。
文檔編號H01Q15/14GK102449847SQ201080023819
公開日2012年5月9日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月29日
發(fā)明者一色宏治, 上林真司, 丸山珠美, 古野辰男, 大矢智之 申請人:株式會社Ntt都科摩