JP7784281B2 - Reflectarray and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、リフレクトアレーに関し、特に、反射板の入射角と、指向性の最大点の方向を一致させたアンテナを構成し、リフレクトアレー反射板の方向調整を容易にしたリフレクトアレー、および、その製造方法に関する。
The present invention relates to a reflectarray, and more particularly to a reflectarray that configures an antenna in which the angle of incidence of a reflector coincides with the direction of the maximum point of directivity, thereby facilitating adjustment of the direction of the reflector of the reflector, and a manufacturing method thereof.
通信において、リフレクトアレーは様々な場面で用いられている。
例えば、基地局は基地局アンテナを用いて携帯電話などの通信端末との間で通信電波の送受信を行っている。５Ｇ規格などにおいて周波数が高くなると、電波の直進性が高くなることから、遮蔽物などが存在すると、通信が難しくなる場合がある。
このような場合にも、メタマテリアルなどを用いたリフレクトアレーを利用して電波の方向を変えることにより、基地局から直接見通せない場所に存在する通信端末に対しても、通信電波の送受信が容易となる。
図１は、ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ方式の基地局アンテナ２と、メタマテリアル反射板１１０であるリフレクトアレー１００を用いた例を、図２はメタマテリアル反射板１１０であるリフレクトアレー１００を示す。
基地局アンテナ２から所定の入射角度ＩＮで入射した通信電波は、所定の反射角ＯＵＴ度で反射される。なお、以下、入射角度ＩＮ、反射角度ＯＵＴのことをそれぞれ、入射角ＩＮ、反射角ＯＵＴと述べることがある。また、入射角度ＩＮ、反射角度ＯＵＴは、それぞれ、入射方向、反射方向の意味で用いることがある。
このリフレクトアレー１００は、入射角度と反射角度を任意に設計できる。ここで、入射角度と反射角度は、入射する電波に対して最大の反射を生じる、入射および反射の角度である。また、一般に、入射方向と反射方向は逆方向でも最大の反射を生じる。つまり、設計された反射方向から入射する電波に対しても、設計された入射方向に最大の反射を生じることにもなる。
特許文献１には、メタマテリアルを用いた反射板が記載されている。また、メタマテリアルを用いたアンテナも知られている（特許文献２）。特許文献３の段落０１８１には「反射板の材質として（中略）メタマテリアル構造等」と記載され、特許文献４の段落００１４には、「パッシブリフレクタにおいては、特にメタマテリアル反射板は任意に伝搬方向およびビーム幅を設計することが可能である。」と記載されている。
Reflectarrays are used in a variety of applications in communications.
For example, base stations use base station antennas to transmit and receive radio waves to and from communication terminals such as mobile phones. As frequencies increase in 5G standards, the directionality of radio waves increases, and communication can become difficult if there are obstructions.
Even in such cases, by using a reflectarray that uses metamaterials or the like to change the direction of radio waves, it becomes easier to send and receive communication radio waves to and from communication terminals that are located in places that are not directly visible from the base station.
FIG. 1 shows an example in which a massive MIMO base station antenna 2 and a reflectarray 100 that is a metamaterial reflector 110 are used, and FIG. 2 shows the reflectarray 100 that is a metamaterial reflector 110.
Communication radio waves incident from the base station antenna 2 at a predetermined incident angle IN are reflected at a predetermined reflection angle OUT. Note that, hereinafter, the incident angle IN and reflection angle OUT may be referred to as the incident angle IN and reflection angle OUT, respectively. The incident angle IN and reflection angle OUT may also be used to mean the incident direction and reflection direction, respectively.
The reflectarray 100 can be designed with any angle of incidence and angle of reflection. Here, the angles of incidence and reflection are the angles of incidence and reflection that cause maximum reflection of incident radio waves. Generally, maximum reflection also occurs when the incident direction and reflection direction are opposite. In other words, even for radio waves incident from the designed reflection direction, maximum reflection occurs in the designed incident direction.
Patent Document 1 describes a reflector using a metamaterial. Antennas using metamaterials are also known (Patent Document 2). Paragraph 0181 of Patent Document 3 states, "The material of the reflector is (omitted) a metamaterial structure, etc." Paragraph 0014 of Patent Document 4 states, "In passive reflectors, metamaterial reflectors in particular allow the propagation direction and beam width to be designed as desired."
前述のようなメタマテリアルを反射板として用いたリフレクトアレーは入射角度と反射角度を任意に設計できる。つまり、リフレクトアレーの入射角は垂直・水平方向に自由に設定できるが、リフレクトアレーの設置時には、反射板の入射角を正確に基地局アンテナに向ける必要があり、設計された入射角度の方向と基地局の方向（入射波の方向）を正確に合わせる必要がある。
従来は入射角を基地局アンテナに向ける調整は目視に頼っていたため、正確に角度を合わせることが難しく、また時間を要していた。
そこで、本発明は、リフレクトアレー上に、リフレクトアレーの入射角と、指向性の最大点の方向を一致させたアンテナを構成し、リフレクトアレー１００の方向調整を容易にしたリフレクトアレー、および、その製造方法を提供することを目的とする。なお、以下では、指向性の最大点の方向を指向性の最大方向と称することがある。
A reflectarray that uses the aforementioned metamaterial as a reflector can arbitrarily design the angle of incidence and reflection. In other words, the angle of incidence of the reflectarray can be freely set in the vertical or horizontal direction, but when installing the reflectarray, the angle of incidence of the reflector must be precisely directed toward the base station antenna, and the direction of the designed angle of incidence must be precisely aligned with the direction of the base station (direction of the incident wave).
Previously, adjusting the angle of incidence toward the base station antenna was done visually, making it difficult and time-consuming to align the angle accurately.
Therefore, an object of the present invention is to provide a reflectarray and a manufacturing method thereof in which an antenna is configured on the reflectarray such that the angle of incidence of the reflectarray matches the direction of the maximum directivity point, thereby facilitating adjustment of the direction of the reflectarray 100. Note that, hereinafter, the direction of the maximum directivity point may be referred to as the maximum directivity direction.
本発明の請求項１に係るリフレクトアレーは、
メタマテリアル反射板と補助アンテナを有し、
メタマテリアル反射板と補助アンテナの位置関係が固定され、
メタマテリアル反射板の設計入射方向と補助アンテナの指向性の最大方向が略同じであることを特徴とする、リフレクトアレーである。
本発明の請求項２に係るリフレクトアレーは、
メタマテリアル反射板と補助アンテナの位置関係が固定されたまま、メタマテリアル反射板および補助アンテナの位置または方向を調整する調整部を有することを特徴とする、請求項１に記載のリフレクトアレーである。
本発明の請求項３に係るリフレクトアレーは、
メタマテリアル反射板と補助アンテナが同一平面上に形成されていることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載のリフレクトアレーである。
本発明の請求項４に係るリフレクトアレーは、
複数の補助アンテナが中心から放射状に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載のリフレクトアレーである。
本発明の請求項５に係るリフレクトアレーは、
２つの補助アンテナが対角線上に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載のリフレクトアレーである。
本発明の請求項６に係るリフレクトアレーは、
４つの補助アンテナが四隅に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載のリフレクトアレーである。
本発明の請求項７に係るリフレクトアレーは、
補助アンテナがメタマテリアル反射板のフレネル半径の外側に配置されていることを特徴とする、請求項５または６のいずれかに記載のリフレクトアレーである。
本発明の請求項８に係るリフレクトアレーは、
補助アンテナと接続された補助通信部を有することを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載のリフレクトアレーである。
本発明の請求項９に係るリフレクトアレーは、
メタマテリアル反射板を複数備え、
複数のメタマテリアル反射板の設計入射方向と補助アンテナの位置関係が固定されていることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれかに記載のリフレクトアレーである。
本発明の請求項１０に係るリフレクトアレーは、
メタマテリアル反射板と補助アンテナが、プリント基板上に形成されていることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれかに記載のリフレクトアレーである。
本発明は、以上の構成により、リフレクトアレーの方向調整を容易にすることができる。
本発明の請求項１１に係るリフレクトアレーの製造方法は、
請求項１０に記載のリフアレクトアレーの製造方法であって、プリント基板上にプリントパターンとしてエッチングによりメタマテリアル反射板と補助アンテナを製造することを特徴とする、リフアレクトアレーの製造方法である。
本発明は、以上の構成により、上述の効果を奏するリフレクトアレーを、同一の工程で製造することができ、低コスト化と共に、製造時にメタマテリアル反射板と補助アンテナを精度よく微調整することが可能となる。
A reflectarray according to claim 1 of the present invention comprises:
It has a metamaterial reflector and an auxiliary antenna,
The relative positions of the metamaterial reflector and auxiliary antenna are fixed.
This reflectarray is characterized in that the designed incident direction of the metamaterial reflector and the maximum direction of the directivity of the auxiliary antenna are approximately the same.
A reflectarray according to claim 2 of the present invention comprises:
The reflectarray according to claim 1, further comprising an adjustment unit that adjusts the positions or directions of the metamaterial reflector and the auxiliary antenna while keeping the positional relationship between the metamaterial reflector and the auxiliary antenna fixed.
A reflectarray according to claim 3 of the present invention comprises:
3. The reflectarray according to claim 1, wherein the metamaterial reflector and the auxiliary antenna are formed on the same plane.
A reflectarray according to claim 4 of the present invention comprises:
4. The reflectarray according to claim 3, wherein a plurality of auxiliary antennas are arranged radially from a center.
A reflectarray according to claim 5 of the present invention comprises:
4. The reflectarray according to claim 3, wherein the two auxiliary antennas are arranged diagonally.
A reflectarray according to claim 6 of the present invention comprises:
The reflectarray according to claim 3, wherein four auxiliary antennas are arranged at four corners.
A reflectarray according to claim 7 of the present invention comprises:
7. The reflectarray according to claim 5, wherein the auxiliary antenna is arranged outside the Fresnel radius of the metamaterial reflector.
A reflectarray according to claim 8 of the present invention comprises:
8. The reflectarray according to claim 1, further comprising an auxiliary communication unit connected to the auxiliary antenna.
A reflectarray according to claim 9 of the present invention comprises:
Equipped with multiple metamaterial reflectors,
9. The reflectarray according to claim 1, wherein the positional relationship between the design incident directions of the plurality of metamaterial reflectors and the auxiliary antenna is fixed.
A reflectarray according to claim 10 of the present invention comprises:
9. The reflectarray according to claim 1, wherein the metamaterial reflector and the auxiliary antenna are formed on a printed circuit board.
With the above-described configuration, the present invention can facilitate adjustment of the direction of the reflectarray.
A method for manufacturing a reflectarray according to claim 11 of the present invention includes the steps of:
11. The method for manufacturing a reflector array according to claim 10, wherein the metamaterial reflector and the auxiliary antenna are manufactured by etching as a print pattern on a printed circuit board.
With the above-described configuration, the present invention makes it possible to manufacture a reflectarray that achieves the above-described effects in the same process, thereby reducing costs and enabling precise fine adjustment of the metamaterial reflector and auxiliary antenna during manufacturing.
図３は、本発明の一実施例におけるリフレクトアレー１００の構成例を示す。
リフレクトアレー１００は、メタマテリアル反射板１１０と補助アンテナ１２０を有する。
メタマテリアル反射板１１０と補助アンテナ１２０の位置関係が固定される。ここで、位置関係とは、位置と共にメタマテリアル反射板１１０と補助アンテナ１２０の角度、つまり向きも含む。
FIG. 3 shows an example of the configuration of a reflectarray 100 according to an embodiment of the present invention.
The reflectarray 100 includes a metamaterial reflector 110 and an auxiliary antenna 120 .
The positional relationship between metamaterial reflector 110 and auxiliary antenna 120 is fixed. Here, the positional relationship includes not only the positions but also the angle, that is, the orientation, between metamaterial reflector 110 and auxiliary antenna 120.
メタマテリアル反射板の設計入射方向１１０ＩＭと補助アンテナ１２０の指向性の最大方向が略同じである。
このアンテナは、反射板の入射角ＩＮの最大点とアンテナの指向性の最大点を一致させておくため、アンテナ出力にスペクトルアナライザーやスキャナーなどの測定器を接続し、受信レベルが最大になるように方向を調整すると、自動的にリフレクトアレー反射板が基地局の方向に正確に向くようになる。
従来、目視に頼っていた方向調整が測定器を使用した調整となるため、リフレクトアレー１００の入射角ＩＮを正確に基地局アンテナ２に向けることができ、調整時間も短縮できる。
The designed incident direction 110IM of the metamaterial reflector and the maximum direction of the directivity of the auxiliary antenna 120 are substantially the same.
In order to ensure that the maximum point of the reflector's incident angle IN coincides with the maximum point of the antenna's directivity, a measuring device such as a spectrum analyzer or scanner is connected to the antenna output, and the direction is adjusted to maximize the reception level, so that the reflectarray reflector automatically points accurately in the direction of the base station.
Since the direction adjustment, which has conventionally been done visually, can be adjusted using a measuring instrument, the incident angle IN of the reflectarray 100 can be accurately directed toward the base station antenna 2, and the adjustment time can also be shortened.
図４は、本発明の一実施例におけるリフレクトアレー１００の構成例を示す。
本実施例では、メタマテリアル反射板１１０と補助アンテナ１２０が同一平面上に形成されている。ここで、同一平面上とは、ほぼ同一であればよい。例えば、アンテナの形成される面積に対して数％程度の凹凸があってもよく、完全に同一平面である必要はない。
リフレクトアレー反射板と同一平面に、反射板の入射角ＩＮと指向方向の最大点を一致させた補助アンテナ１２０がアレーアンテナとして構成されている。
本構成により、リフレクトアレー反射板と同一平面上に、反射板の入射角ＩＮと、指向性の最大点の方向を一致させた補助アンテナ１２０を構成し、リフレクトアレー反射板の方向調整を容易にした反射板構造となる。
FIG. 4 shows an example of the configuration of a reflectarray 100 according to an embodiment of the present invention.
In this embodiment, the metamaterial reflector 110 and the auxiliary antenna 120 are formed on the same plane. Here, "on the same plane" means that they are approximately on the same plane. For example, there may be irregularities of a few percent relative to the area where the antenna is formed, and they do not have to be completely on the same plane.
An auxiliary antenna 120 is configured as an array antenna on the same plane as the reflectarray reflector, with the incident angle IN of the reflector coinciding with the maximum point of the directivity direction.
With this configuration, auxiliary antenna 120 is constructed on the same plane as the reflectarray reflector, with the incident angle IN of the reflector coinciding with the direction of the maximum directivity point, resulting in a reflector structure that makes it easy to adjust the direction of the reflectarray reflector.
一実施例において、メタマテリアル反射板１１０と補助アンテナ１２０が、プリント基板上に形成される構成とすることもできる。
本構成により、補助アンテナ１２０を、プリント基板上にプリントパターンとしてエッチングで製造することができる。リフレクトアレー反射板も同じ方法で製造されているため、反射板とアンテナを同一プロセスで製作することが可能である。
In one embodiment, the metamaterial reflector 110 and the auxiliary antenna 120 may be formed on a printed circuit board.
With this configuration, the auxiliary antenna 120 can be manufactured by etching a printed pattern on a printed circuit board. Because the reflectarray reflector is also manufactured using the same method, the reflector and antenna can be manufactured using the same process.
図５は、本発明の一実施例におけるリフレクトアレー１００の構成例を示す。
本実施例では、複数の補助アンテナ１２０が中心から放射状に配置されている。本実施例では略正三角形のメタマテリアル反射板１１０の３つの端部に、３つの補助アンテナ１２０が配置されているが、正方形や長方形などのメタマテリアル反射板１１０の四隅に４つの補助アンテナ１２０を設ける構成でも、あるいは円形のメタマテリアル反射板１１０の端部に、円の中心から略等角度の位置に複数個の補助アンテナ１２０を設ける構造でもよい。
FIG. 5 shows an example of the configuration of a reflectarray 100 according to an embodiment of the present invention.
In this embodiment, multiple auxiliary antennas 120 are arranged radially from the center. In this embodiment, three auxiliary antennas 120 are arranged at three ends of a substantially equilateral triangular metamaterial reflector 110, but a configuration in which four auxiliary antennas 120 are provided at the four corners of a square or rectangular metamaterial reflector 110, or a configuration in which multiple auxiliary antennas 120 are provided at the ends of a circular metamaterial reflector 110 at positions approximately equiangular from the center of the circle, may also be used.
図６は、本発明の一実施例におけるリフレクトアレー１００の構成例を示す。
本実施例では、２つの補助アンテナ１２０が対角線上に配置されている。ここで、「対角線上」とは、メタマテリアル反射板１１０を中心とする対角線を示す。つまり、対角線の中点はメタマテリアル反射板１１０の中点と略一致する。
補助アンテナ１２０が対角線上に配置されることで、補助アンテナ１２０の反射波の方向をメタマテリアル反射板１１０の入射方向により近づけることができる。
FIG. 6 shows an example of the configuration of a reflectarray 100 according to an embodiment of the present invention.
In this embodiment, two auxiliary antennas 120 are arranged diagonally. Here, "diagonally" refers to a diagonal line centered on metamaterial reflector 110. In other words, the midpoint of the diagonal line substantially coincides with the midpoint of metamaterial reflector 110.
By arranging auxiliary antenna 120 on the diagonal line, the direction of the reflected wave from auxiliary antenna 120 can be made closer to the incident direction of metamaterial reflector 110.
図７および図８は、本発明の一実施例におけるリフレクトアレー１００の構成例を示す。
本実施例では、４つの補助アンテナ１２０が四隅に配置されている。さらに、各補助アンテナ１２０はメタマテリアル反射板１１０の端部においてフィーダ１１５で接続されている。
図８に示されるように、本実施例においても、図において入射角ＩＮで示される、メタマテリアル反射板の設計入射方向１１０ＩＭと、図において反射角ＯＵＴで示される、補助アンテナの指向性の最大方向１２０ＲＭが、略同じである。
補助アンテナ１２０が四隅に配置されることで、補助アンテナ１２０の反射波をメタマテリアル反射板１１０の入射方向により近づけることができる。特にメタマテリアル反射板１１０が略長方形、さらには略正方形である場合に、効果が顕著であるが、それ以外の場合にも、有効であることは言うまでもない。
7 and 8 show an example of the configuration of a reflectarray 100 according to an embodiment of the present invention.
In this embodiment, four auxiliary antennas 120 are arranged at the four corners of the metamaterial reflector 110. Furthermore, each auxiliary antenna 120 is connected to a feeder 115 at the end of the metamaterial reflector 110.
As shown in Figure 8, in this embodiment as well, the design incident direction 110IM of the metamaterial reflector, indicated by the incident angle IN in the figure, and the maximum direction 120RM of the directivity of the auxiliary antenna, indicated by the reflection angle OUT in the figure, are approximately the same.
By arranging auxiliary antennas 120 at the four corners, the reflected waves of auxiliary antennas 120 can be brought closer to the incident direction of metamaterial reflector 110. This effect is particularly noticeable when metamaterial reflector 110 is approximately rectangular or even approximately square, but it goes without saying that this is also effective in other cases.
図９は、本発明の一実施例におけるリフレクトアレー１００の構成例を示す。
本実施例では、補助アンテナ１２０がメタマテリアル反射板１１０のフレネル半径１１０Fの外側に配置されている。
本構成により、メタマテリアル反射板１１０の性能を確保しつつ、メタマテリアル反射板１１０に影響の少ないフレネル半径１１０Fの外側を有効活用することができる。
特に、製造時にはメタマテリアル反射板１１０を略長方形や略正方形とすることで低コスト化できることが多いが、この場合もフレネル半径１１０Fの外となる四隅も有効活用できる。。特に、メタマテリアル反射板１１０を中心とする長方形や正方形の四隅に補助アンテナ１２０を設けた場合には、補助アンテナ１２０の反射波の方向をメタマテリアル反射板１１０の設計入射方向１１０ＩＭにより近づけることができるという効果も奏する。
FIG. 9 shows an example of the configuration of a reflectarray 100 according to an embodiment of the present invention.
In this embodiment, the auxiliary antenna 120 is disposed outside the Fresnel radius 110F of the metamaterial reflector 110.
This configuration ensures the performance of metamaterial reflector 110 while effectively utilizing the area outside Fresnel radius 110F, which has little effect on metamaterial reflector 110.
In particular, manufacturing costs can often be reduced by making metamaterial reflector 110 approximately rectangular or square, and in this case, the four corners outside Fresnel radius 110F can also be effectively utilized. In particular, when auxiliary antennas 120 are provided at the four corners of a rectangle or square with metamaterial reflector 110 at its center, there is also the effect of being able to move the direction of the reflected wave from auxiliary antenna 120 closer to the designed incident direction 110IM of metamaterial reflector 110.
図１０は、本発明の一実施例におけるリフレクトアレー１００の構成例を示す。
本実施例では、リフレクトアレー１００は調整部１３０を有する。
調整部１３０は、メタマテリアル反射板１１０と補助アンテナ１２０の位置関係が固定されたまま、メタマテリアル反射板１１０および補助アンテナ１２０の位置または方向を調整する。調整は、手動で行える。
本実施例においても、図において入射角ＩＮで示される、メタマテリアル反射板の設計入射方向１１０ＩＭと、図において反射角ＯＵＴで示される、補助アンテナの指向性の最大方向１２０ＲＭが、略同じである。
調整は、調整部１３０内に調整通信部を設け、通信によりリモートで行ってもよい。本構成により、設置後の微調整が容易となる。
本リフレクトアレー１００は、通信機器を接続することで、方向調整の用途だけでなく通信用アンテナとして使うことも可能となる。
FIG. 10 shows an example of the configuration of a reflectarray 100 according to an embodiment of the present invention.
In this embodiment, the reflectarray 100 includes an adjustment unit 130 .
Adjustment unit 130 adjusts the positions or directions of metamaterial reflector 110 and auxiliary antenna 120 while keeping the positional relationship between metamaterial reflector 110 and auxiliary antenna 120 fixed. The adjustment can be performed manually.
In this embodiment as well, the design incident direction 110IM of the metamaterial reflector, indicated by the incident angle IN in the figure, and the maximum direction 120RM of the directivity of the auxiliary antenna, indicated by the reflection angle OUT in the figure, are approximately the same.
The adjustment may be performed remotely via communication by providing an adjustment communication unit within the adjustment unit 130. This configuration makes it easy to perform fine adjustments after installation.
By connecting communication equipment to the reflectarray 100, it is possible to use it not only for direction adjustment but also as a communication antenna.
図１１は、本発明の一実施例におけるリフレクトアレー１００の構成例を示す。
本実施例では、リフレクトアレー１００は 補助アンテナ１２０と接続された補助通信部１４０を有する。
FIG. 11 shows an example of the configuration of a reflectarray 100 according to an embodiment of the present invention.
In this embodiment, the reflectarray 100 has an auxiliary communication unit 140 connected to the auxiliary antenna 120 .
アンテナ出力に、補助通信部１４０として、監視カメラやセンサなど、データ通信用の無線機器や無線端末などが接続されている。
本構成により、アンテナで基地局との通信を確保しながら、反射板は基地局アンテナ２からの電波が直接届かない弱電界エリアをエリア化できる。
To the antenna output, wireless devices for data communication, such as surveillance cameras and sensors, and wireless terminals are connected as auxiliary communication units 140 .
With this configuration, the antenna can ensure communication with the base station, while the reflector can separate weak electric field areas where radio waves from the base station antenna 2 do not directly reach.
図１２は、本発明の一実施例におけるリフレクトアレー１００の構成例を示す。
本実施例では、メタマテリアル反射板１１０を複数備える。特に本例では、４つのメタマテリアル反射板１１０を備え、それぞれが、別の基地局からの入射に対応できるよう設計されている。
FIG. 12 shows an example of the configuration of a reflectarray 100 according to an embodiment of the present invention.
This embodiment includes a plurality of metamaterial reflectors 110. In particular, this embodiment includes four metamaterial reflectors 110, each designed to accommodate incidence from a different base station.
複数のメタマテリアル反射板１１０は、その設計入射方向と補助アンテナ１２０の位置関係が固定されている。
メタマテリアル反射板１１０は、４つに限られず、２つ、３つなど他の数でも良いことは言うまでもない。また、メタマテリアル反射板１１０は、曲面状に設置されることにより、設計入射角ＩＮが連続的に変化する構成でもよい。
本構成により、１つのリフレクトアレー１００により、複数の位置の基地局に対応ができ、かつ、設置時などの調整も容易となる。
The multiple metamaterial reflectors 110 have a fixed positional relationship between their designed incident directions and the auxiliary antennas 120 .
It goes without saying that the number of metamaterial reflectors 110 is not limited to four and may be any other number such as two or three. Furthermore, the metamaterial reflector 110 may be configured to have a curved surface so that the design angle of incidence IN changes continuously.
This configuration allows one reflectarray 100 to serve base stations at multiple locations, and also makes adjustments during installation easier.
上述のリフレクトアレー１００は、補助アンテナ１２０をプリント基板上にプリントパターンとしてエッチングで製造することができる。リフレクトアレー反射板も同じ方法で製造されているため、反射板とアンテナを同一プロセスで製作することが可能である。
図１３は、本発明の一実施例におけるリフレクトアレー１００の製造方法を示す。
本製造方法は、上述のリフレクトアレー１００のメタマテリアル反射板１１０と補助アンテナ１２０を、プリント基板上に形成するリフアレクトアレーの製造方法であって、プリント基板上にプリントパターンとしてエッチングによりメタマテリアル反射板１１０と補助アンテナ１２０を製造する。
The reflectarray 100 can be manufactured by etching the auxiliary antenna 120 as a print pattern on a printed circuit board. The reflectarray reflector is also manufactured in the same way, so the reflector and antenna can be manufactured in the same process.
FIG. 13 shows a method for manufacturing the reflectarray 100 according to one embodiment of the present invention.
This manufacturing method is a method for manufacturing a reflectarray in which the metamaterial reflector 110 and auxiliary antenna 120 of the above-mentioned reflectarray 100 are formed on a printed circuit board, and the metamaterial reflector 110 and auxiliary antenna 120 are manufactured by etching as a printed pattern on the printed circuit board.
具体的には、製造が開始されると（Ｓ０）、まず、レジスト形成ステップ（Ｓ１）においてレジストを形成し、次いでエッチングステップ（Ｓ２）においてエッチングを行い、レジスト除去ステップ（Ｓ３）においてレジストを除去する。その後、洗浄ステップ（Ｓ４）において洗浄を行い、次いで、検査ステップ（Ｓ５）において検査を行う。そして、製造が完了する（Ｓ６）。
本実施例では、リフレクトアレー反射板などのメタマテリアル反射板１１０と、補助アンテナ１２０であるアレーアンテナを、同じ工程で、プリント基板上にエッチングで製造する。具体的には、レジスト形成ステップ（Ｓ１）、エッチングステップ（Ｓ２）、レジスト除去ステップ（Ｓ３）で、メタマテリアル反射板１１０と補助アンテナ１２０を同時に製造する。
この製造方法によれば、製造時にはリフレクトアレー反射板などのメタマテリアル反射板１１０と、補助アンテナ１２０を同一プロセスで製作することが可能となる。
本発明は、以上の構成により、上述の効果を奏するリフレクトアレー１００を、同一の工程で製造することができ、低コスト化と共に、製造時にメタマテリアル反射板１１０と補助アンテナ１２０を精度よく微調整することが可能となる。
また、メタマテリアル反射板１１０と補助アンテナ１２０を同じ方法で製造するものであれば、上記の構成に限られない。詳細に見た場合には、メタマテリアル反射板１１０と補助アンテナ１２０を順に製造するものなども、本構成に含まれる。例えば、メタマテリアル反射板１１０と補助アンテナ１２０を連続したプロセスで製造できる場合にも、実質的な製造プロセスが短縮でき、メタマテリアル反射板１１０と補助アンテナ１２０の位置関係などを高い精度で調整することも可能となる。
Specifically, when manufacturing starts (S0), first, a resist is formed in a resist forming step (S1), then etching is performed in an etching step (S2), and the resist is removed in a resist removing step (S3). After that, cleaning is performed in a cleaning step (S4), and then inspection is performed in an inspection step (S5). Then, manufacturing is completed (S6).
In this example, metamaterial reflector 110, such as a reflectarray reflector, and an array antenna, which is auxiliary antenna 120, are manufactured by etching on a printed circuit board in the same process. Specifically, metamaterial reflector 110 and auxiliary antenna 120 are manufactured simultaneously through a resist formation step (S1), an etching step (S2), and a resist removal step (S3).
According to this manufacturing method, it is possible to manufacture the metamaterial reflector 110 such as a reflectarray reflector and the auxiliary antenna 120 in the same process.
With the above-described configuration, the present invention makes it possible to manufacture the reflectarray 100 that achieves the above-described effects in the same process, thereby reducing costs and enabling precise fine adjustment of the metamaterial reflector 110 and the auxiliary antenna 120 during manufacturing.
Furthermore, the present invention is not limited to the above configuration as long as metamaterial reflector 110 and auxiliary antenna 120 are manufactured by the same method. Looking at the details, this configuration also includes a configuration in which metamaterial reflector 110 and auxiliary antenna 120 are manufactured in sequence. For example, even if metamaterial reflector 110 and auxiliary antenna 120 can be manufactured in a continuous process, the actual manufacturing process can be shortened, and the positional relationship between metamaterial reflector 110 and auxiliary antenna 120 can be adjusted with high precision.
本発明は以上の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な実施例を含むことは言うでもない。
メタマテリアル反射板、補助アンテナはメタマテリアル以外の反射板で構成することもできる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various embodiments are included within the scope of the present invention.
The metamaterial reflector and auxiliary antenna can also be made of a reflector other than a metamaterial.
１００ リフレクトアレー
１１０、１１１、１１２、１１３ メタマテリアル反射板
１１５ フィーダ
１１０ＩＭ メタマテリアル反射板の設計入射方向
１１０Ｆ フレネル半径
１２０ 補助アンテナ
１２０ＲＭ 補助アンテナの指向性の最大方向
１３０ 調整部
１４０ 補助通信部
２ 基地局アンテナ
ＩＮ 入射角
ＯＵＴ 反射角
100 Reflectarray 110, 111, 112, 113 Metamaterial reflector 115 Feeder 110IM Design incident direction of metamaterial reflector 110F Fresnel radius 120 Auxiliary antenna 120RM Maximum direction of directivity of auxiliary antenna 130 Adjustment unit 140 Auxiliary communication unit 2 Base station antenna IN Incident angle OUT Reflection angle
Claims (11)
前記メタマテリアル反射板と前記補助アンテナの位置関係が固定され、
前記メタマテリアル反射板の設計入射方向と前記補助アンテナの指向性の最大方向とが略同じであることを特徴とする、リフレクトアレー。
It has a metamaterial reflector and an auxiliary antenna,
a positional relationship between the metamaterial reflector and the auxiliary antenna is fixed;
A reflectarray, wherein a designed incident direction of the metamaterial reflector and a maximum direction of directivity of the auxiliary antenna are substantially the same.
2. The reflectarray according to claim 1, further comprising an adjustment unit that adjusts positions or directions of the metamaterial reflector and the auxiliary antenna while maintaining a fixed positional relationship between the metamaterial reflector and the auxiliary antenna.
3. The reflectarray according to claim 1, wherein the metamaterial reflector and the auxiliary antenna are formed on the same plane.
The reflectarray according to claim 3 , wherein a plurality of the auxiliary antennas are arranged radially from the center of the metamaterial reflector .
The reflectarray according to claim 3 , wherein the two auxiliary antennas are arranged on a diagonal line of the metamaterial plate that passes through the center of the metamaterial reflector .
The reflectarray according to claim 3 , wherein the four auxiliary antennas are arranged at four corners of the metamaterial reflector, which is square or rectangular .
7. The reflectarray according to claim 5, wherein the auxiliary antenna is disposed outside a Fresnel radius of the metamaterial reflector.
8. The reflectarray according to claim 1, further comprising an auxiliary communication unit connected to the auxiliary antenna.
前記複数のメタマテリアル反射板の設計入射方向と前記補助アンテナの位置関係が固定されていることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれかに記載のリフレクトアレー。
A plurality of the metamaterial reflectors are provided,
9. The reflectarray according to claim 1, wherein a positional relationship between the design incident directions of the plurality of metamaterial reflectors and the auxiliary antenna is fixed.
10. The reflectarray according to claim 1, wherein the metamaterial reflector and the auxiliary antenna are formed on a printed circuit board.
11. The method for manufacturing a reflector array according to claim 10, wherein the metamaterial reflector and the auxiliary antenna are manufactured by etching as a print pattern on the printed circuit board.
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