7811952 複合共振器および電波屈折板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2026-01-29

(45)【発行日】2026-02-06

(54)【発明の名称】複合共振器および電波屈折板

(51)【国際特許分類】

   H01Q 15/02 20060101AFI20260130BHJP

【ＦＩ】

H01Q15/02

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023566295

(86)(22)【出願日】2022-12-02

(86)【国際出願番号】 JP2022044589

(87)【国際公開番号】W WO2023106238

(87)【国際公開日】2023-06-15

【審査請求日】2024-06-05

(31)【優先権主張番号】P 2021198812

(32)【優先日】2021-12-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉川 博道

(72)【発明者】

【氏名】平松 信樹

【審査官】白井 亮

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００５／０２１２７０５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－０６２８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２３１１８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ １５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面方向に広がる第１導電体と、
前記第１導電体と第１方向に離れており、前記第１面方向に広がる第２導電体と、
前記第２導電体と前記第１方向に離れており、前記第１面方向に広がる第３導電体と、
前記第３導電体と前記第１方向に離れており、前記第１面方向に広がる第４導電体と、
前記第１導電体と、前記第２導電体と、前記第３導電体と、前記第４導電体との周囲に沿って複数設けられた前記第１方向と平行な接続導体と、を含み、
複数の前記接続導体は、前記第１導電体と、前記第２導電体と、前記第３導電体と、前記第４導電体とを電磁気的に接続するように構成されている、
複合共振器。

【請求項2】

前記第１導電体と、前記第２導電体とは、磁気的または容量的に接続され、
前記第２導電体と、前記第３導電体とは、磁気的または容量的に接続され、
前記第３導電体と、前記第４導電体とは、磁気的または容量的に接続されている、
請求項１に記載の複合共振器。

【請求項3】

互いに隣接する前記接続導体間の間隔は、受信電波の波長以下である、
請求項１または２に記載の複合共振器。

【請求項4】

互いに隣接する前記接続導体間の間隔は、前記受信電波の半波長以下である、
請求項３に記載の複合共振器。

【請求項5】

前記第２導電体と、前記第３導電体とは、前記第１導電体と、前記第４導電体とを磁気的または容量的に接続する結合孔を有する、
請求項１または２に記載の複合共振器。

【請求項6】

前記第１導電体と、前記第４導電体とは、枠状に構成されている、
請求項１または２に記載の複合共振器。

【請求項7】

請求項１に記載の複合共振器を複数含み、
複数の前記複合共振器は前記第１面方向に並んでいる、
電波屈折板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、複合共振器および電波屈折板に関する。

【背景技術】

【0002】

誘電体レンズを用いずに、電磁波を制御する技術が知られている。例えば、特許文献１には、共振器素子を配列した構造において、各素子のパラメータを変化させることで、電波を屈折させる技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－２３１１８２号公報

【発明の概要】

【0004】

本開示に係る複合共振器は、第１面方向に広がる第１導電体と、前記第１導電体と第１方向に離れており、前記第１面方向に広がる第２導電体と、前記第２導電体と前記第１方向に離れており、前記第１面方向に広がる第３導電体と、前記第３導電体と前記第１方向に離れており、前記第１面方向に広がる第４導電体と、前記第１導電体と、前記第２導電体と、前記第３導電体と、前記第４導電体との周囲に沿って複数設けられた前記第１方向と平行な接続導体と、を含み、複数の前記接続導体は、前記第１導電体と、前記第２導電体と、前記第３導電体と、前記第４導電体とを電磁気的に接続するように構成されている。

【0005】

本開示に係る複合共振器は、第１面方向に広がる第１導電体と、前記第１導電体と第１方向に離れており、前記第１面方向に広がる第２導電体と、前記第１導電体と、前記第２導電体との周囲に沿って複数設けられた前記第１方向と平行な接続導体と、を含み、複数の前記接続導体は、前記第１導電体と、前記第２導電体とを電磁気的に接続するように構成されている。

【0006】

本開示に係る電波屈折板は、本開示の複合共振器を複数含み、複数の前記複合共振器は前記第１面方向に並んでいる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、電波屈折板の概要を説明するための図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る単位構造の構成例を示す図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る単位構造の構成例の上面図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る単位構造の構成例の側面図である。

【図5】図５は、第１実施形態の変形例の第１の例に係る単位構造の構成例を示す図である。

【図6】図６は、第１実施形態の変形例の第２の例に係る単位構造の構成例を示す図である。

【図7】図７は、第１実施形態に係る電波屈折板の構成例を示す図である。

【図8】図８は、第１実施形態に係る単位構造の位相変化量を説明するための図である。

【図9】図９は、第２実施形態に係る電波屈折板の構成例を示す図である。

【図10】図１０は、第３実施形態に係る電波屈折板の構成例を示す上面図である。

【図11】図１１は、第３実施形態に係る電波屈折板の構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下に説明する実施形態により本開示が限定されるものではない。

【0009】

以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内のＸ軸と平行な方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸と直交する水平面内のＹ軸と平行な方向をＹ軸方向とし、水平面と直交するＺ軸と平行な方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面を適宜ＸＹ平面と称し、Ｘ軸およびＺ軸を含む平面を適宜ＸＺ平面と称し、Ｙ軸およびＺ軸を含む平面を適宜ＹＺ平面と称する。ＸＹ平面は、水平面と平行である。ＸＹ平面とＸＺ平面とＹＺ平面とは直交する。

【0010】

［概要］
（電波屈折板）
図１を用いて、電波屈折板の概要について説明する。図１は、電波屈折板の概要を説明するための図である。

【0011】

図１に示すように、電波屈折板１は、複数の単位構造１０と、基板１２と、を含む。

【0012】

複数の単位構造１０は、ＸＹ面方向に並んでいる、ＸＹ面方向は、第１面方向とも呼ばれ得る。すなわち、複数の単位構造１０は、２次元的に並んでいる。本実施形態では、複数の単位構造１０は、それぞれ、共振構造を有する。単位構造１０の構造については、後述する。基板１２は、例えば、誘電体で形成された誘電体基板であり得る。すなわち、本実施形態では、電波屈折板１は、共振構造を有する複数の単位構造１０を誘電体から構成された基板１２に、単位構造１０を２次元的に並ぶことで構成されている。

【0013】

［第１実施形態］
図２と、図３と、図４とを用いて、第１実施形態に係る単位構造の構成例について説明する。図２は、第１実施形態に係る単位構造の構成例を示す図である。図３は、第１実施形態に係る単位構造の構成例の上面図である。図４は、第１実施形態に係る単位構造の構成例の側面図である。

【0014】

図２に示すように、単位構造１０は、第１導電体１４と、第２導電体１６と、第３導電体１８と、第４導電体２０と、複数の接続導体２２と、を含む。単位構造１０は、複合共振器の一種である。

【0015】

第１導電体１４は、基板１２において、ＸＹ平面に平がるように並び得る。第１導電体１４は、例えば、枠状に形成された矩形の導体であり得る。図２に示す例では、第１導電体１４は、枠状に形成された矩形の導電体として示しているが、本開示はこれに限定されない。第１導電体１４の形状は、例えば、枠状に形成された円形、および枠状に形成された矩形を除く多角形であってもよい。第１導電体１４の形状は、設計に応じて、任意に変更し得る。

【0016】

第２導電体１６は、基板１２において、第１導電体１４からＺ軸方向の離れた位置で、ＸＹ平面に広がるように並び得る。第２導電体１６は、例えば、矩形に形成された導電体であり得る。第２導電体１６は、単位構造１０の基準導体（例えば、グラウンド導体）であり得る。第２導電体１６は、第１導電体１４と、第２導電体１６とを磁気的または容量的に接続するための結合孔１６ａを有する。図３に示すように、結合孔１６ａは、例えば、第２導電体１６の中央部に形成されている。結合孔１６ａは、第１導電体１４の内枠よりも小さい。結合孔１６ａは、矩形に形成されているが、本開示はこれに限定されない。図２に示す例では、第２導電体１６は、矩形の導電体として示しているが、本開示はこれに限定されない。第２導電体１６の形状は、例えば、円形、および矩形を除く多角形であってもよい。第２導電体１６の形状は、設計に応じて、任意に変更し得る。

【0017】

第３導電体１８は、基板１２において、第２導電体１６からＺ軸方向の離れた位置で、ＸＹ平面に広がるように並び得る。第３導電体１８は、例えば、矩形に形成された導電体であり得る。第３導電体１８は、単位構造１０の基準導体（例えば、グラウンド導体）であり得る。第３導電体１８は、第２導電体１６と、第３導電体１８とを磁気的または容量的に接続し、かつ第３導電体１８と、第４導電体２０とを磁気的または容量的に接続する結合孔１８ａを有する。結合孔１８ａは、例えば、第３導電体１８の中央部に形成されている。結合孔１８ａは、結合孔１６ａと同一の形状を有している。図２に示す例では、第３導電体１８は、矩形の導電体として示しているが、本開示はこれに限定されない。第３導電体１８の形状は、例えば、円形、および矩形を除く多角形であってもよい。第３導電体１８の形状は、設計に応じて、任意に変更し得る。第３導電体１８は、第２導電体１６と同一の形状に形成され得る。

【0018】

第４導電体２０は、基板１２において、第３導電体１８からＺ軸方向の離れた位置で、ＸＹ平面に広がるように並び得る。第４導電体２０は、例えば、枠状に形成された矩形の導体であり得る。図２に示す例では、第４導電体２０は、枠状に形成された矩形の導電体として示しているが、本開示はこれに限定されない。第４導電体２０の形状は、例えば、枠状に形成された円形、および枠状に形成された矩形を除く多角形であってもよい。第４導電体２０の形状は、設計に応じて、任意に変更し得る。第４導電体２０は、第１導電体１４と同一の形状に形成され得る。

【0019】

第１導電体１４と、第２導電体１６と、第３導電体１８と、第４導電体２０とは、同一の外形寸法を有している。

【0020】

接続導体２２は、第１導電体１４と、第２導電体１６と、第３導電体１８と、第４導電体２０とを電磁気的に接続する。接続導体２２は、一端が第１導電体１４に電磁気的に接続され、他端が第４導電体２０に電磁気的に接続されている。接続導体２２は、例えば、第１導電体１４から第４導電体２０にわたって形成されたＺ軸方向に平行なビアであり得る。接続導体２２は、第１導電体１４と、第２導電体１６と、第３導電体１８と、第４導電体２０との周囲に沿って複数設けられている。接続導体２２は、例えば、第１導電体１４と、第２導電体１６と、第３導電体１８と、第４導電体２０との周囲に沿って等間隔で設けられている。図４に示すように、互いに隣接する接続導体２２間の間隔Ｌは、例えば、単位構造１０が基地局などから受ける電波の波長以下であり得る。間隔Ｌは、例えば、単位構造１０が基地局などから受ける電波の半波長以下であることが好ましい。

【0021】

単位構造１０において、第１導電体１４と、第２導電体１６とは、磁気的または容量的に接続されている。第１導電体１４と、第２導電体１６とは、１つの共振器を構成している。

【0022】

単位構造１０において、第２導電体１６と、第３導電体１８とは、磁気的または容量的に接続されている。第２導電体１６と、第３導電体１８とは、１つの共振器を構成している。

【0023】

単位構造１０において、第３導電体１８と、第４導電体２０とは、磁気的または容量的に接続されている。第３導電体１８と、第４導電体２０とは、１つの共振器を構成している。

【0024】

単位構造１０は、第１導電体１４から第４導電体２０により３つの共振器が復号化されている。単位構造１０は、３つの共振器の伝搬特性によって位相シフト、バンドパスフィルタ、ハイパスフィルタ、およびロウパスフィルタのいずれか１つ、または複数の機能を奏しうる。

【0025】

［第１実施形態の変形例］
次に、第１実施形態の変形例について説明する。たとえば、図２に示した単位構造１０は、接続導体２２が、第２導電体１６と第３導電体１８とを貫通しているような構造となっているが、第１実施形態はこれに限られない。

【0026】

図５は、第１実施形態の変形例の第１の例に係る単位構造の構成例を示す図である。図５に示す単位構造１０ａのように、第２導電体１６と第３導電体１８との間に配される接続導体２２の一部分は、第１導電体１４と第２導電体１６との間に配される接続導体２２の一部分よりも、外側に配されるようにしてもよい。

【0027】

このように配されることで、第２導電体１６と第３導電体の接続導体２２で囲まれる領域が広がる。その結果、対応する電磁波の波長を長くすることができる。

【0028】

図６は、第１実施形態の変形例の第２の例に係る単位構造の構成例を示す図である。図６に示す単位構造１０ｂのように、図５に示す単位構造１０ａとは逆に、第２導電体１６と第３導電体１８との間に配される接続導体２２の一部分が、第１導電体１４と第２導電体１６との間に配される接続導体２２の一部分よりも、内側に配されるようにしてもよい。その結果、第２導電体１６と第３導電体の接続導体２２で囲まれる領域の対応する電磁波の波長を逆に短くすることができる。

【0029】

［電波屈折板］
図７を用いて、第１実施形態に係る電波屈折板の構成例について説明する。図７は、第１実施形態に係る電波屈折板の構成例を示す図である。

【0030】

図７に示すように、電波屈折板１Ａは、複数の単位構造１０Ａと、複数の単位構造１０Ｂと、複数の単位構造１０Ｃと、複数の単位構造１０Ｄと、を含む。単位構造１０Ａと、単位構造１０Ｂと、単位構造１０Ｃと、単位構造１０Ｄとは、ＸＹ平面に２次元的に並んでいる。単位構造１０Ａと、単位構造１０Ｂと、単位構造１０Ｃと、単位構造Ｄとは、ＸＹ平面において、格子状に並んでいる。単位構造１０Ａと、単位構造１０Ｂと、単位構造１０Ｃと、単位構造１０Ｄとは、入射してきた電磁波の位相を変化させて出射するように構成されている。電波屈折板１Ａにおいて、ＸＹ平面の面内方向であるＸ方向またはＹ方向における、隣接する２つの単位構造は、入射してきた電磁波の位相をシフトさせる位相差が異なるように構成されている。

【0031】

図７に示す例では、電波屈折板１ＡのＸ方向に沿った１列目には、複数の単位構造１０Ａが並んでいる。電波屈折板１ＡのＸ方向に沿った２列目には、複数の単位構造１０Ｂが並んでいる。電波屈折板１ＡのＸ方向に沿った３列目には、複数の単位構造１０Ｃが並んでいる。電波屈折板１ＡのＸ方向に沿った４列目には、複数の単位構造１０Ｄが並んでいる。電波屈折板１ＡのＸ方向に沿った５列目には、複数の単位構造１０Ａが並んでいる。電波屈折板１ＡのＸ方向に沿った６列目には、複数の単位構造１０Ｂが並んでいる。電波屈折板１ＡのＸ方向に沿った７列目には、複数の単位構造１０Ｃが並んでいる。電波屈折板１ＡのＸ方向に沿った８列目には、複数の単位構造１０Ｄが並んでいる。

【0032】

単位構造１０Ａの第２導電体１６Ａは、結合孔１６Ａａを有する。単位構造１０Ｂの第２導電体１６Ｂは、結合孔１６Ｂａを有する。単位構造１０Ｃの第２導電体１６Ｃは、結合孔１６Ｃａを有する。単位構造１０Ｄの第２導電体１６Ｄは、結合孔１６Ｄａを有する。

【0033】

単位構造１０Ａから単位構造１０Ｄは、それぞれ、各導電体の外径寸法が異なる。単位構造１０Ａ、単位構造１０Ｂ、単位構造１０Ｃ、単位構造１０Ｄの順に各導電体の外径寸法が小さくなるように構成されている。また、結合孔１６Ａａ、結合孔１６Ｂａ、結合孔１６Ｃａ、結合孔１６Ｄａの順に小さくなるように構成されている。

【0034】

すなわち、単位構造１０Ａから単位構造１０Ｄは、それぞれ、共振周波数が異なるように構成されている。すなわち、電波屈折板１Ａにおいて、各単位構造を並べる位置に応じて共振周波数を変化させることで、位相変化量を変化させている。

【0035】

本実施形態において、図７に示す例では、単位構造１０Ａと、単位構造１０Ｂと、単位構造１０Ｃと、単位構造１０Ｄとの４つの単位構造により、電波屈折板１Ａに入射した電磁波の位相を３６０°変化するように構成されている。

【0036】

図８を用いて、第１実施形態に係る単位構造の位相変化量について説明する。図８は、単位構造の位相変化量を説明するための図である。

【0037】

本実施形態において、図７に示す例では、単位構造１０Ａと、単位構造１０Ｂと、単位構造１０Ｃと、単位構造１０Ｄとの４つの単位構造により、電波屈折板１Ａに入射した電磁波の位相を３６０°変化するように構成されている。図８は、Ｙ軸方向の位相の変化量を示す。具体的には、図８は、電波屈折板１Ａに到来した平面波を平面波のまま方向を屈折させて出射する例を示している。ポイントＰ１は、入射する電磁波の位相を示し、位相変化量は０°である。ポイントＰ２は、Ｙ軸方向の１個目の単位構造１０Ａの位相の変化量を示し、位相変化量は９０°である。ポイントＰ３は、Ｙ軸方向の１個目の単位構造１０Ｂの位相変化量を示し、位相変化量は１８０°である。ポイントＰ４は、Ｙ軸方向の１個目の単位構造１０Ｃの位相変化量を示し、位相変化量は２７０°である。ポイントＰ５は、Ｙ軸方向の１個目の単位構造１０Ｄの位相変化量を示し、位相変化量は３６０°である。ポイントＰ６、ポイントＰ７、ポイントＰ８、およびポイントＰ９は、それぞれ、２個目の単位構造１０Ａ、単位構造１０Ｂ、単位構造１０Ｃ、および単位構造１０Ｄの位相変化量を示している。２個目の単位構造１０Ａ、単位構造１０Ｂ、単位構造１０Ｃ、および単位構造１０Ｄの位相変化量は、それぞれ、４５０°、５４０°、６３０°、および７２０°である。すなわち、本実施形態では、単位構造１０Ａと、単位構造１０Ｂと、単位構造１０Ｃと、単位構造１０Ｄの４つの単位構造で、電波屈折板１Ａに到来した電磁波の位相を３６０°変化させるように構成されている。

【0038】

単位構造１０は、単位セルと呼ばれうる。例えば、単位構造１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの各々は単位セルと呼ばれうる。構造の異なる複数の単位セルが並ぶ繰り返し単位は、スーパーセルと呼ばれうる。例えば、単位構造１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの並びをスーパーセルと呼びうる。スーパーセルは、０°から３６０°の位相変化が生じる等の機能を有しうる。電波屈折板１は、スーパーセルを一つのユニットとしてセル化することで大面積化されうる。なお、スーパーセルとなりうる位相変化の単位は、０°から３６０°に限られず、０°から３６０°×ｎ倍（ここでｎは自然数である。）までのものを１つの単位としうる。

【0039】

すなわち、図７に示す例では、Ｙ軸方向に並ぶ複数の単位構造において、Ｙ方向又は－Ｙ方向に進むにつれて、基準となる単位構造（例えば、単位構造１０Ａ）に対して位相差が大きくなるように構成されている。図７に示す例では、Ｙ軸方向に並ぶ複数の単位構造において、位相差は、Ｙ方向又は－Ｙ方向進むごとに第１位相差（例えば、９０°）で位相が進む、または遅くなるように構成されている。

【0040】

電波屈折板１Ａにおいて、隣り合う単位構造の間隔をｄ、隣り合う位相変化量の差をΔΦ、電波屈折板１Ａに到来した電磁波を屈折させる角度をθ、電波屈折板１Ａに到来した電磁波の波数をｋとすると、「ΔΦ＝ｋｄｓｉｎθ」という関係が成り立つ。図８に示す例では、位相変化量の勾配をＹ軸方向として説明したが、本開示はこれに限定されない。本開示では、位相変化量の勾配を任意の方向にとることによって、屈折させる方向を任意に設計することができる。また、図８に示す例では、位相変化量は線形に変化させるものとして説明したが、本開示はこれに限定されない。本開示では、例えば、位相変化量の勾配を曲線にすることによって、電波屈折板１Ａに到来した平面波を任意の場所に収束させたり、拡散させたりすることができる。

【0041】

なお、図８に示す例において、Ｘ軸方向で隣接する２つの単位構造が出射する電磁波の位相差は９０°であるものとして説明したが、本開示はこれに限定されない。隣接する２つの単位構造が出射する電磁波の位相差は、例えば、３０°、４５°、６０°などであってもよい。すなわち、隣接する２つの単位構造が出射する電磁波の位相差は、任意であってもよい。

【0042】

また、図８に示す例において、単位構造１０Ａと単位構造１０Ｂとが出射する電磁波の位相差、単位構造１０Ｂと単位構造１０Ｃとが出射する電磁波の位相差、単位構造１０Ｃと単位構造１０Ｄとが出射する電磁波の位相差、単位構造１０Ｄと単位構造１０Ａとが出射する電磁波の位相差は、それぞれ、９０°で同じであるが、本開示はこれに限定されない。単位構造１０Ａと単位構造１０Ｂとが出射する電磁波の位相差、単位構造１０Ｂと単位構造１０Ｃとが出射する電磁波の位相差、単位構造１０Ｃと単位構造１０Ｄとが出射する電磁波の位相差、単位構造１０Ｄと単位構造１０Ａとが出射する電磁波の位相差は、それぞれ、異なっていてもよい。単位構造１０Ａと単位構造１０Ｂとが出射する電磁波の位相差、単位構造１０Ｂと単位構造１０Ｃとが出射する電磁波の位相差、単位構造１０Ｃと単位構造１０Ｄとが出射する電磁波の位相差、単位構造１０Ｄと単位構造１０Ａとが出射する電磁波の位相差は、設計や使用用途などに応じて設定すればよい。

【0043】

上述のとおり、第１実施形態は、到来した電磁波の位相を３６０°変化させるように、第１導電体１４から第４導電体２０の外径寸法が異なる複数の単位構造を２次元的に配列する。これにより、第１実施形態は、到来した電磁波の位相を３６０°変化させるよう配列のセットを繰り返すことで、電波屈折板１Ａの面積を大きくすることができる。

【0044】

［第２実施形態］
図９を用いて、第２実施形態に係る電波屈折板の構成例について説明する。図９は、第２実施形態に係る電波屈折板の構成例を示す図である。

【0045】

図９に示すように、第２実施形態に係る電波屈折板１Ｂは、複数の単位構造１０Ａと、複数の単位構造１０Ｂと、複数の単位構造１０Ｃと、複数の単位構造１０Ｄと、を含む。単位構造１０Ａから単位構造１０Ｄは、ＸＹ平面において、放射状に並んでいる点で、図７に示す電波屈折板１Ａとは異なる。

【0046】

図９に示す例では、電波屈折板１ＢのＹ方向に沿った１行目には、単位構造１０Ｂ、単位構造１０Ａ、単位構造１０Ｂ、単位構造１０Ｃ、単位構造１０Ｃ、単位構造１０Ｂ、単位構造１０Ａ、および単位構造１０Ｂが順に並んでいる。

【0047】

図９に示す例では、電波屈折板１ＢのＹ方向に沿った２行目には、単位構造１０Ｃ、単位構造１０Ｂ、単位構造１０Ｃ、単位構造１０Ｄ、単位構造１０Ｄ、単位構造１０Ｃ、単位構造１０Ｂ、および単位構造１０Ｃが順に並んでいる。

【0048】

図９に示す例では、電波屈折板１ＢのＹ方向に沿った３行目には、単位構造１０Ｃ、単位構造１０Ｂ、単位構造１０Ｃ、単位構造１０Ｄ、単位構造１０Ｄ、単位構造１０Ｃ、単位構造１０Ｂ、および単位構造１０Ｃが順に並んでいる。

【0049】

図９に示す例では、電波屈折板１ＢのＹ方向に沿った４行目には、単位構造１０Ｂ、単位構造１０Ａ、単位構造１０Ｂ、単位構造１０Ｃ、単位構造１０Ｃ、単位構造１０Ｂ、単位構造１０Ａ、および単位構造１０Ｂが順に並んでいる。

【0050】

すなわち、電波屈折板１Ｂの中心の領域には、単位構造１０Ａから単位構造１０Ｄのうち、第１導電体１４から第４導電体２０の外径寸法が最も小さい単位構造１０Ｅが４個並んでいる。そして、電波屈折板１Ｂにおいては、４個の単位構造１０Ｄを中心にして、単位構造１０Ａと、単位構造１０Ｂ、単位構造１０Ｃとが放射状に並んでいる。

【0051】

図９に示す例では、単位構造１０Ａから単位構造１０Ｄの４つの単位構造により、電波屈折板１Ｂに入射した電磁波の位相を３６０°変化するように構成されている。電波屈折板１Ｂは、ＸＹ平面の第１放射方向に並ぶ複数の単位構造において、位相差が中心から外側に向かう方向又は外側から中心に向かう方向に進むにつれて、基準となる単位構造（例えば、単位構造１０Ｄ）に対して大きくなるように構成されている。電波屈折板１Ｂは、ＸＹ平面の第１放射方向に並ぶ複数の単位構造において、位相差が中心から外側に向かう方向又は外側から中心に向かう方向に進むごとに位相差（例えば、９０°）で進む又は遅くなるように構成されている。

【0052】

上述のとおり、第２実施形態は、到来した電磁波の位相を３６０°変化させるように、第１導電体１４から第４導電体２０の外径寸法が異なる複数の単位構造を２次元的に放射状に配列する。これにより、第１実施形態は、到来した電磁波の位相を３６０°変化させるよう配列のセットを繰り返すことで、電波屈折板１Ｂの面積を大きくすることができる。

【0053】

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。

【0054】

第１実施形態では、電波屈折板１Ａにおいて、単位構造１０Ａから単位構造１０Ｄのように、第１導電体１４から第４導電体２０の外径寸法が異なる複数の単位構造を配列するものとして説明したが、本開示はこれに限定されない。本開示においては、例えば、電波屈折板１Ａにおいて、Ｙ軸方向に沿って単位構造の高さを変化させて配列するようにしてもよい。

【0055】

図１０と、図１１とを用いて、第３実施形態に係る電波屈折板の構成例について説明する。図１０は、第３実施形態に係る電波屈折板の構成例を示す上面図である。図１１は、第３実施形態に係る電波屈折板の構成を示す断面図である。

【0056】

図１０に示すように、電波屈折板１Ｂは、単位構造１０Ｅと、単位構造１０Ｆ、単位構造１０Ｇと、単位構造１０Ｈと、を含む。例えば、単位構造１０Ｅ、単位構造１０Ｆ、単位構造１０Ｇ、単位構造１０Ｈの順に高さが低くなるように構成され得る。

【0057】

図１１は、図１０におけるＡ－Ａ断面図を示す。図１１に示すように、単位構造１０Ｅは、第１導電体１４Ｅと、第２導電体１６Ｅと、第３導電体１８Ｅと、第４導電体２０Ｅと、を含む。第１導電体１４Ｅから第４導電体２０Ｅは、図示しない接続導体により電磁気的に接続されている。

【0058】

第２導電体１６Ｅと、第３導電体１８Ｅとは、それぞれ、１枚の導電体により構成されている。第２導電体１６Ｅは、結合孔１６Ｅａを有する。第３導電体１８Ｅは、結合孔１８Ｅａを有する。結合孔１６Ｅａと、結合孔１８Ｅａとの形状と、大きさとは同じであり得る。

【0059】

図１１に示すように、単位構造１０Ｆは、第１導電体１４Ｆと、第２導電体１６Ｆと、第３導電体１８Ｆと、第４導電体２０Ｆと、を含む。第１導電体１４Ｆから第４導電体２０Ｆは、図示しない接続導体により電磁気的に接続されている。

【0060】

第１導電体１４Ｆおよび第４導電体２０Ｆは、それぞれ、単位構造１０Ｅの第１導電体１４Ｅおよび第４導電体２０Ｅと同一の形状を有する。

【0061】

第２導電体１６Ｆと、第３導電体１８Ｆとは、それぞれ、２枚の導電体が対向する２層構造を有する。第２導電体１６Ｆは、結合孔１６Ｆａを有する。第３導電体１８Ｆは、結合孔１８Ｆａを有する。結合孔１６Ｆａと、結合孔１８Ｆａとの形状と、大きさは同じであり得る。

【0062】

第２導電体１６Ｆおよび第３導電体１８Ｆの高さは、それぞれ、単位構造１０Ｅの第２導電体１６Ｅおよび第３導電体１８Ｅの高さよりも高い。結合孔１６Ｆａおよび結合孔１８Ｆａの大きさは、それぞれ、単位構造１０Ｅの結合孔１６Ｅａおよび結合孔１８Ｅａよりも小さい。

【0063】

図１１に示すように、単位構造１０Ｇは、第１導電体１４Ｇと、第２導電体１６Ｇと、第３導電体１８Ｇと、第４導電体２０Ｇと、を含む。第１導電体１４Ｇから第４導電体２０Ｇは、図示しない接続導体により電磁気的に接続されている。

【0064】

第１導電体１４Ｇおよび第４導電体２０Ｇは、それぞれ、単位構造１０Ｅの第１導電体１４Ｅと、第４導電体２０Ｅと、同一の形状を有する。

【0065】

第２導電体１６Ｇと、第３導電体１８Ｇとは、それぞれ、２枚の導電体が対向する２層構造を有する。第２導電体１６Ｇは、結合孔１６Ｇａを有する。第３導電体１８Ｇは、結合孔１８Ｇａを有する。結合孔１６Ｇａと、結合孔１８Ｇａとの形状と、大きさは同じであり得る。

【0066】

第２導電体１６Ｇおよび第３導電体１８Ｇの高さは、それぞれ、単位構造１０Ｆの第２導電体１６Ｆおよび第３導電体１８Ｆの高さよりも高い。結合孔１６Ｇａおよび結合孔１８Ｇａの大きさは、それぞれ、単位構造１０Ｆの結合孔１６Ｆａおよび結合孔１８Ｆａよりも小さい。

【0067】

図１１に示すように、単位構造１０Ｈは、第１導電体１４Ｈと、第２導電体１６Ｈと、第３導電体１８Ｈと、第４導電体２０Ｈと、を含む。第１導電体１４Ｈから第４導電体２０Ｈは、図示しない接続導体により電磁気的に接続されている。

【0068】

第１導電体１４Ｈと、第４導電体２０Ｈとは、それぞれ、単位構造１０Ｅの第１導電体１４Ｅと、第４導電体２０Ｅと、同一の形状を有する。

【0069】

第２導電体１６Ｈと、第３導電体１８Ｈとは、それぞれ、２枚の導電体が対向する２層構造を有する。第２導電体１６Ｈは、結合孔１６Ｈａを有する。第３導電体１８Ｈは、結合孔１８Ｈａを有する。結合孔１６Ｈａと、結合孔１８Ｈａとの形状と、大きさは同じであり得る。

【0070】

第２導電体１６Ｈおよび第３導電体１８Ｈの高さは、それぞれ、単位構造１０Ｇの第２導電体１６Ｇおよび第３導電体１８Ｇの高さよりも高い。結合孔１６Ｈａおよび結合孔１８Ｈａの大きさは、それぞれ、結合孔１６Ｇａおよび結合孔１８Ｇａよりも小さい。

【0071】

第３実施形態では、第２導電体１６Ｅから第２導電体１６Ｈ、および第３導電体１８Ｅから第３導電体１８Ｈの高さを変えることで、単位構造１０Ｅから単位構造１０Ｈの高さ寸法を同一にしている。

【0072】

第３実施形態においては、単位構造１０Ｅから単位構造１０Ｈを２次元的に配列し得る。単位構造１０Ｅから単位構造１０Ｈは、例えば、図７および図９に示す単位構造１０Ａから単位構造１０Ｄのように格子状または放射状に配置し得る。

【0073】

上述のとおり、第３実施形態は、到来した電磁波の位相を３６０°変化させるように、高さ寸法が異なる複数の単位構造を２次元的に配列する。これにより、第１実施形態は、到来した電磁波の位相を３６０°変化させるよう配列のセットを繰り返すことで、電波屈折板の面積を大きくすることができる。

【0074】

以上、本開示の実施形態を説明したが、実施形態の素子は、空間フィルタとしての機能を有している。この結果、空間フィルタの周波数シフトで位相を制御することで容易に設計可能である。また、透過板の素子として相似形を取る必要はなくなり、各種実施形態の素子を混在させても透過板として機能できる。この際、一般的なフィルタとしての性質として、段数と素子間の結合を決めると規格化フィルタとしての位相も決定される。つまり、共振器間結合をインダクタ性にするか容量性にするかよってフィルタの初期位相を変えることができる。例えば、空間フィルタにおいて、透過板の素子の低位相側を容量性にし、高位相側をインダクタ性にすることで設計を容易にし得る。例えば、空間フィルタにおいて、透過板の素子の低位相側をインダクタ性にし、高位相側を容量性にすることで設計を容易にし得る。低位相側と高位相側との境としては、１８０°に限られず、１２０°、１３５°、１５０°、２１０°、２２５°、２４０°といった種々の角度を採用しうる。空間フィルタの１つのスーパーセルにおける位相範囲が０°から３６０°×ｎとなる場合、複数の位相の境を含みうる。この複数の位相の境は、単一角度に限られず、個々に独立しうる。

【0075】

以上、本開示の実施形態を説明したが、これら実施形態の内容により本開示が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

【符号の説明】

【0076】

１ 電波屈折板
１０ 単位構造
１２ 基板
１４ 第１導電体
１６ 第２導電体
１６ａ，１８ａ 結合孔
１８ 第３導電体
２０ 第４導電体
２２ 接続導体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】