特開 2024-168423 電波反射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024168423

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】電波反射装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 15/14 20060101AFI20241128BHJP

   H01Q 3/08 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

H01Q15/14 A

H01Q3/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023085107

(22)【出願日】2023-05-24

(71)【出願人】

【識別番号】592245432

【氏名又は名称】スタッフ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】関根 秀一

(72)【発明者】

【氏名】小荒田 新一

【テーマコード（参考）】

5J020

5J021

【Ｆターム（参考）】

5J020AA03

5J020BA04

5J020CA02

5J020CA04

5J020DA03

5J021BA01

5J021DA04

5J021DA06

5J021GA02

5J021HA10

5J021JA07

(57)【要約】

【課題】電波の反射装置の可動域や設置空間を小さく抑える。
【解決手段】 第１の方向から入射する電波を第２の方向に反射する電波反射装置は、複数の短冊状の反射板１２１～１２３を備え、上記反射板１２１～１２３が、板面に垂直な方向から見たときに反射板１２１～１２３の幅方向に互いに重ならない部分を有するとともに、互いに板面に垂直な方向に所定の間隔を空けて配置され、互いに所定の角度を有するように設けられている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の方向から入射する電波を第２の方向に反射する電波反射装置であって、
複数の短冊状の反射板を備え、
上記反射板が、板面に垂直な方向から見たときに反射板の幅方向に互いに重ならない部分を有するとともに、互いに板面に垂直な方向に所定の間隔を空けて配置され、互いに所定の角度を有するように設けられていることを特徴とする電波反射装置。

【請求項2】

請求項１の電波反射装置であって、
上記反射板の長手方向に平行な軸回りの上記反射板の一体的な回動、各反射板の上記反射板の長手方向に平行な軸回りの相対的な回動、および各反射板の間隔の変更の少なくとも何れかが可能であることを特徴とする電波反射装置。

【請求項3】

請求項１から請求項２のうち何れか１項の電波反射装置であって、
上記反射板に垂直な方向と交差する方向の軸回りに回動可能であることを特徴とする電波反射装置。

【請求項4】

請求項１から請求項２のうち何れか１項の電波反射装置であって、
互いに隣り合う上記反射板の間隔がそれぞれ異なり、および／または互いに隣り合う上記反射板が成す角度がそれぞれ互いに異なることを特徴とする電波反射装置。

【請求項5】

請求項１から請求項２のうち何れか１項の電波反射装置であって、
上記反射板の表面に誘電体層が設けられていることを特徴とする電波反射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電波の反射方向を所定の方向に向けるためなどに用いられる電波反射装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、モバイル通信では、比較的高い周波数の電波が用いられる。そのような電波は、遮蔽物によって伝搬が遮蔽され、通信可能なエリアに問題（不感地帯）が生じる場合がある。そのような不感地帯への対応策として、所定の方向に向けて設置された平板状の反射板を用いることが検討されている（例えば、非特許文献１、１２３ページ参照。）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】東日本電信電話株式会社、“令和３年度 課題解決型ローカル 5G 等の実現に向けた開発実証 中山間地域での EV ロボット遠隔制御等による果樹栽培支援に向けたローカル５G の技術的条件及び利活用に関する調査検討 成果報告書”、１２３ページ、［online］、令和４年３月２５日、東日本電信電話株式会社、［２０２３年４月１日検索］、インターネット <URL：http://go5g.go.jp/sitemanager/wp-content/uploads/2022/05/令和３年度ローカル５G開発実証_成果報告書_No.1_全体版.pdf>

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような平板状の反射板によって反射波を任意の方向に向けるためには、反射板を所定の方向に向くように設置する必要がある。そのため、反射板の向きを調整するための可動域や設置空間が大きくなりがちである。すなわち、電波の反射板では、他の反射機能を有する技術とは異なり、反射板が用いられる実際の現場において、波源の位置と反射板の位置の最適となる関係が、ケースバイケースで非常に自由度が高いため、それに対応するための調整機能が必要になることが多い。

【0005】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、電波の反射装置の可動域や設置空間を小さく抑えられるようにすることを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するために、
本発明は、
第１の方向から入射する電波を第２の方向に反射する電波反射装置であって、
複数の短冊状の反射板を備え、
上記反射板が、板面に垂直な方向から見たときに反射板の幅方向に互いに重ならない部分を有するとともに、互いに板面に垂直な方向に所定の間隔を空けて配置され、互いに所定の角度を有するように設けられていることを特徴とする。

【0007】

これにより、１枚の反射板を用いる場合に比べて、寸法を低減することができ、電波反射装置の設置空間を小さく抑えることができる。

【発明の効果】

【0008】

本発明では、電波の反射装置の可動域や設置空間を小さく抑えることが容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態１の電波反射装置１００の外観を示す斜視図。

【図2】電波反射装置１００の反射板１２１～１２３を示す斜視図。

【図3】反射板１２１～１２３の所定の回動位置を示す正面図。

【図4】反射板１２１～１２３の他の回動位置を示す正面図。

【図5】電波反射装置１００の反射板１２１～１２３設置スペースを示す説明図。

【図6】比較対象の反射板の設置スペースを示す説明図。

【図7】実施形態２の反射板１２１～１２３の配置を示す説明図。

【図8】反射板１２１・１２２の反射特性を示すグラフ。

【図9】反射板１２２・１２３の反射特性を示すグラフ。

【図10】反射板１２１～１２３の合成された反射特性を示すグラフ。

【図11】実施形態２の変形例の電波反射装置１００の要部を示す正面図。

【図12】実施形態３の反射板１２１～１２３の配置を示す説明図。

【図13】実施形態３の変形例の電波反射装置１００の要部を示す正面図。

【図14】実施形態４の電波反射装置１００の要部を示す正面図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態および変形例において、他の実施形態等と同様の機能を有する構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。また、各実施形態等で説明する内容は、論理的に可能な限り種々組み合わせ可能である。

【0011】

（実施形態１）
電波反射装置１００は、例えば、図１に示すように、建造物の壁面等に取り付けられるベース板１１１と、カバー１１２とによって囲まれた空間内に、図２～図４に示すように支柱１２４によって結合された複数の金属製の反射板１２１～１２３が設けられて構成されている。 上記反射板１２１～１２３は、それぞれ、円板の一部が例えば、反射する電波の８．５波長程度の長さ(図２の矢印L方向)、および３波長程度の幅（図２の矢印Ｗ方向）の短冊状に切り出された形状を有している。これらの反射板１２１～１２３は、板面に垂直な方向から見たときに各反射板１２１～１２３の幅方向（図２の矢印Ｗ方向）に互いに重ならない部分を有するとともに、互いに板面に垂直な方向に支柱１２４により所定の間隔、例えば、反射する電波の波長の０．５倍から０．７５倍の間隔を等間隔に空けて、かつ、互いに平行に配置されて設けられている。反射板１２１～１２３は、反射板１２１～１２３の長手方向（図２の矢印Ｌ方向）に平行な回動軸１２５を介して、支持部１２６に一体的に回動可能に設けられている。支持部１２６は、ベース板１１１に垂直な図示しない回動軸回りに回動可能に設けられている。

【0012】

上記のような電波反射装置１００では、例えば、図５に模式的に示すように、ベース板１１１に対して反射板１２１～１２３が成す角度を０度～３０度の範囲で設定し得るようにする場合、図６に示すように、反射板１２１～１２３に対応する１枚の反射板を用いる場合に比べて、ベース板１１１に垂直な方向の寸法を５分の４等に低減することができ、電波反射装置１００の設置空間を小さく抑えることができる。また、もし反射板１２１～１２３の角度を固定的に設定する場合であっても、ベース板１１１に垂直な方向の寸法を３分の１等に低減することもできる。

【0013】

図５において実線の状態を水平から０度として、二点鎖線の状態を回転した状態として、水平からの角度をθとし、反射板１２１と反射板１２２の間の垂直方向の間隔をｄ_１、反射板１２２と反射板１２３の間隔をｄ_２とすると、図６の一枚板の場合に対して厚さ方向にδＨだけ薄くできるとすれば、δＨは、
δＨ＝（ｄ_２＋ｄ_１）ｘｃｏｓθ
となる。

【0014】

もし、分割した反射板の枚数がｎであり、反射板の間の間隔がｄｎとして定義される場合には、δＨは、
δＨ＝(ｄ_ｎ－１＋ｄ_ｎ－２・・・・ｄ_１)ｘｃｏｓθ
となる。

【0015】

（実施形態２）
各反射板１２１～１２３の間隔は、等間隔に空けるのに限らず、所定の間隔に設定することによって、反射する電波の方向やビーム幅など、種々の指向性を得ることができる。具体的には、例えば、図７に示すように、各反射板１２１～１２３とベース板１１１との成す角度が０度とし、反射板１２１・１２２の間隔が反射する電波の波長の０．５倍、反射板１２２・１２３の間隔が０．７５倍とした場合、電波が４０度の入射角で入射したとすると、出射する電波の指向性は、反射板の間隔が０．５波長の場合の指向性（図８）と０．７５波長の場合の指向性（図９）を合成した図１０に示すようなビーム幅に広げる指向性を得ることができる。このようにビーム幅を広げることで、反射板が実際に配置された場所における調整が容易にできるという利点などを得ることもできる。

【0016】

さらに、現場での調整、または事前に行った伝搬シミュレーションの結果に基づく工場出荷時における調整をより容易にかつ柔軟にするなどのために、以下のような構成としてもよい。

【0017】

すなわち、各反射板１２１～１２３の間隔は予め固定的に設定されるのに限らず、電波反射装置１００の使用場所への設置時などの調整により設定し得るようにしてもよい。例えば、図１１に模式的に示すように、ガイド部材１３１に摺動自在に設けられた摺動部材１３２に反射板１２１～１２３を取り付け、反射板１２１～１２３が所定の間隔になる位置で摺動部材１３２を固定ピン１３３や押しねじなどで固定し得るようにしてもよい。これによって、電波反射装置１００の指向性をより柔軟かつ容易に設定することができる。

【0018】

なお、上記のように反射板１２１～１２３の間隔が設定される場合でも、反射板１２１～１２３全体のベース板１１１に対する角度等は固定的に設定されるようにしてもよいし、回動軸１２５等の回りに回動可能にされてもよい。これによって、反射板を配置する現場における調整、または事前にシミュレーションなどで設計を行った結果に基づく工場出荷時における調整などにより、反射板の反射ビームの形を、所望の形により高く一致させることなどが可能となる。

【0019】

（実施形態３）
各反射板１２１～１２３は互いに平行に設けられるのに限らず、例えば、図１２に示すように互いに２．５度の角度を成すように設定するなどしてもよい。これによっても、ビーム幅を広げるなど、指向性を種々に設定することができる。

【0020】

また、上記のような反射板１２１～１２３の角度の設定も、電波反射装置１００の設置時などの調整により設定し得るようにしてもよい。例えば、図１３に模式的に示すように、ガイド部材１３４に回動自在に設けられた回動部材１３５に反射板１２１～１２３を取り付け、反射板１２１～１２３が所定の角度を有する位置で回動部材１３５を固定ピン１３３や押しねじなどで固定し得るようにしてもよい。これによって、やはり、電波反射装置１００の指向性をより柔軟に設定することができる。

【0021】

なお、上記のように反射板１２１～１２３の互いに成す角度が設定される場合でも、反射板１２１～１２３全体のベース板１１１に対する角度等は固定的に設定されるようにしてもよいし、回動軸１２５等の回りに回動可能にされてもよい。

【0022】

（実施形態４）
例えば、図１４に示すように、反射板１２１～１２３の少なくとも一部の表面に誘電体層１４１・１４２を設け、反射板１２１～１２３の間の段差が反射電波の位相差に与える影響を調整するようにしたり、各反射板１２１～１２３の実際の間隔を柔軟に設定し得るようにしたりしてもよい。

【0023】

具体的には、例えば、簡単のために、反射板１２１～１２３に電波が反射板の表面に対して法線方向から入射する場合を考え、反射板１２１・１２３の間の距離（段差）をａとし、反射板１２１の表面に設けられた誘電体層の厚さをｄ、屈折率をｎとすると、誘電体層１４１の表面から反射板１２１の反射面までの実効的な距離はｎ×ｄとなるので、これを誘電体層１４１の表面から反射板１２３の反射面までの距離ｄ＋ａと等しくなるようにする場合には、
ｄ＝ａ／（ｎ－１）
となるように設定すればよい。これによって、電波が同一平面上の反射面で反射する場合と同じように、同じ位相で反射させることができる。

【0024】

これによって、反射板の物理的な距離を変えることなく、距離を変えたときと同等の特性を得ることが可能となり、電波反射装置１００の反射特性の自由度を上げ、反射波の調整をより容易にすることが可能となる。

【0025】

反射板１２２・１２３、および誘電体層１４２などについても同様である。ここで、誘電体層１４１・１４２の屈折率は異ならせたりしてもよい。

【0026】

（その他の事項）
上記の例では反射板１２１～１２３が金属製である例を示したが、これに限らず、電波を反射し得る種々の材質が適用されてもよい。また、誘電体を材料とする複数の誘電体板の表面に周期的または非周期的などに配置された複数の金属片を設けたり、金属を材料とする複数の金属板に周期的または非周期的などに抜かれた穴を形成するなどして、特定の周波数の電波を主に反射するなどの周波数特性を持たせるようにしてもよい。

【0027】

また、反射板１２１～１２３の幅や長さは、反射特性や設置スペースなどの条件に応じて、種々設定すればよい。例えば、反射波の特性を反射波の特性を考慮し、反射板の寸法に関してパラメータスタディーを実施したところ、反射板の幅は、反射させる電波の上限周波数の３波長以上で、反射板の間隔は下限周波数の１波長以下であることが望ましい場合があり得ることを確認した。このように設定することで、反射板の反射特性が周波数に依存して変化することを抑制することができ、幅広い周波数帯での動作を可能とすることなどができる。

【0028】

また、各反射板１２１～１２３は支柱１２４によって互いに結合させられるのに限らず、例えば、各反射板１２１～１２３の長手方向両端付近のフレームや長手方向中央付近のアームなどで固定、結合させられるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0029】

１００ 電波反射装置
１１１ ベース板
１１２ カバー
１２１～１２３ 反射板
１２４ 支柱
１２５ 回動軸
１２６ 支持部
１３１ ガイド部材
１３２ 摺動部材
１３３ 固定ピン
１３４ ガイド部材
１３５ 回動部材
１４１・１４２ 誘電体層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】