JP2003142918A

JP2003142918A - 開口面アンテナ

Info

Publication number: JP2003142918A
Application number: JP2001337002A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Kondo; 光生近藤
Original assignee: Anten Corp
Current assignee: Anten Corp
Priority date: 2001-11-01
Filing date: 2001-11-01
Publication date: 2003-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】レドーム外周フランジ部表面から不要放射さ
れる電波を簡単な構造により遮蔽して、主ビーム放射方
向に対して広角度領域の放射指向特性を改善した開口面
アンテナを提供する。【解決手段】導電性部材２０ａがレドーム２１全周の
フランジ部２２にわたりコの字形に形成される。スキン
材２３とコア材２４は従来の構成と同様である。フラン
ジ部２２から放射される不要放射波は、前記図１で説明
した通り、ほとんどがアンテナの開口面側から放射され
る。その理由は開口面と反対側はアンテナの反射鏡のフ
ランジ（金属製）であるので、そこからの不要放射波は
遮蔽されるためである。また、レドームのフランジ側面
からも放射される。そこでフランジ全体を包み込むよう
なコの字形にすれば前記放射は防げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レドームを有する
開口面アンテナに関し、さらに詳しくは、レドームのフ
ランジ部を導電性部材若しくは電波吸収体にて覆い、不
要放射される電波を軽減するレドームに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】現在、地上固定通信用アンテナ等におい
ては、アンテナの前方又はアンテナ全体にレドームを装
着して、反射鏡面への積雪、一次放射器開口部への雨
雪、塵埃の付着などを防ぐことが行なわれている。そし
て、このようなレドームとしては、ウレタン製のコア材
と、このコア材の両面に接着された二枚のＦＲＰ(Fiber
Reinforced Plastics)繊維強化プラスチック、ポリプ
ロピレン、ＡＢＳ樹脂等のエンジニアリングプラスチッ
クが用いられる。一般に、レドームは反射鏡面を遮るの
で、電波の透過率損失の少ないことが要求される。即ち
レドームを構成する誘電体板での反射を小さくするよう
に設計される。単一平板レドームの場合、使用電波の自
由空間波長をλ₀、使用する誘電体の比誘電率をεｒ、
レドームに対する電波の入射角をθｉｎとすると、レド
ームを構成する誘電体板の厚みｄは式（１）で表され
る。ｄ＝（Ｎλ₀）／｛２（εｒ−ｓｉｎ２θｉｎ）^1/2｝・・・式（１）なお、Ｎは自然数であり、レドームの次数と呼ばれてい
る。そして、レドーム（誘電体板）を式（１）を満足す
る厚みｄとすることで、レドームでの反射を小さくし、
使用する周波数の電波を低損失で透過するようにしてい
る。特開平７−１４２９１７号公報には、Ｓ帯とＬ帯の
両周波数帯域において使用可能なＳ帯／Ｌ帯共用レドー
ムについて開示されている。これによると、コア材と、
このコア材の両面に接着したスキン材とで形成したサン
ドイッチレドームであって、コア材の厚さを約１５〜３
２ｍｍ又は約６７〜７９ｍｍとし、スキン材の厚さを約
０．９〜１．１ｍｍとした構成としてある。この構造に
より、一つのサンドイッチレドームをＳ帯とＬ帯の両周
波数帯域において共用することができる。特開平９−０
０８５３１号公報には、電波をよく透過させること、軽
量であること、剛性並びに耐久性に優れていること、製
造が容易でコスト負担も軽いこと等の条件を満たすアン
テナ用レドームとその製造方法について開示されてい
る。これによると、略笠状構成体であって、周端縁部に
ＦＲＰのフランジを形成し、中央部は表裏ＦＲＰ板によ
る中空二重構造とし、中空部では無数の細支柱が表裏Ｆ
ＲＰ板を連結支持し、該細支柱は繊維束に充填材が含着
硬化したもので、繊維束の長手端部は表裏ＦＲＰ板内に
固定されているアンテナ用レドームである。

【０００３】図８は、従来のコニカルレドームの平面図
であり、コニカルレドーム１とコニカルレドーム外周フ
ランジ５から構成されている。図９は、前記コニカルレ
ドーム１の３層サンドイッチ型コニカルレドームの外周
フランジ５付近の断面図である。これによると、ＦＲＰ
を用いたスキン材３とこのスキン材３にサンドイッチ状
に挟まれ、ウレタンを用いたコア材４とスキン材３によ
り一体成型されたコニカルレドーム外周フランジ５から
構成されている。そして、電波透過部２はスキン材３に
よりコア材４を挟み込むように積層し、コニカルレドー
ム１を透過する電波の反射を抑えるために、スキン材３
の厚みが前記式（１）を満足するように約１／４波長ま
たはその奇数倍になるように成型している。また、開口
面アンテナに取り付けるためのコニカルレドーム外周フ
ランジ５は、スキン材３と同一材料の単層板で強度的に
必要な板厚、幅となっている。図１０は、開口面アンテ
ナ１０からの放射電波と不要放射電波の様子を示す断面
模式図である。これによると、一次放射器７から放射さ
れる放射電波（点線）９は主反射鏡６に反射して開口面
からコニカルレドーム１を透過して垂直に放射される。
しかし、一次放射器７から放射される電波の一部がコニ
カルレドーム１に斜めに入射して、レドーム内を横方向
に伝播し、コニカルレドーム外周フランジ５表面より不
要放射電波（実線）８として放射される（詳細は後述す
る）。また、上記のフランジ部からの不要放射を抑制す
る方法として実開平１−１２６６１１号公報には、フラ
ンジ部にλ／４長チョークによりフランジ部からの不要
放射を電気的に短絡する技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平７−１４２
９１７号公報は、一つのサンドイッチレドームをＳ帯と
Ｌ帯の両周波数帯域において共用する技術についての発
明であり、レドームから不要放射される電波の防止方法
については言及されていない。また、特開平９−００８
５３１号公報は、アンテナ用レドームとその製造方法に
ついての発明であり、前記と同様にレドームから不要放
射される電波の防止方法については言及されていない。
また、図８〜１０に示す従来のコニカルレドームは、一
次放射器から放射される電波の一部がレドームに斜めに
入射し、レドーム内を横（外周）方向に伝播し、レドー
ム外周フランジ部表面から不要放射される電波に対する
対策が不十分であり、また構造が複雑であった。さら
に、実開平１−１２６６１１号公報は、フランジ部の幅
がλ／４以上になるのが一般的であり、フランジ部から
の不要放射波抑制には不十分である。本発明は、かかる
課題に鑑み、レドーム外周フランジ部表面から不要放射
される電波を簡単な構造により遮蔽して、主ビーム放射
方向に対して広角度領域の放射指向特性を改善した開口
面アンテナを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するために、請求項１の発明は、開口部前面に誘電体
部材にて形成したレドームを有する開口面アンテナにお
いて、前記開口面アンテナの外周に固定するための前記
レドームのフランジ部が、導電性を有する部材にて覆わ
れていることを特徴とする。レドームのフランジ部から
放射する不要放射波はアンテナの構造上ある程度発生す
る。しかも、この不要放射波は開口面アンテナの主ビー
ム放射方向に対して広角度領域の放射指向特性を劣化さ
せてしまう。そこで、フランジ部を導電性の部材で覆い
その不要放射波を遮蔽すれば、前記劣化を抑制できる。
かかる発明によれば、レドームのフランジ部が導電性を
有する部材にて覆われるので、フランジ部から放射され
る不要放射波を遮蔽できる。また、請求項２の発明は、
前記導電性を有する部材は、前記レドームのフランジ部
の全周にわたりコの字形に形成したことも本発明の有効
な手段である。フランジ部から放射される不要放射波
は、ほとんどがアンテナの開口面側から放射される。そ
の理由は開口面と反対側はアンテナの反射鏡のフランジ
（金属製）であるので、そこからの不要放射波は遮蔽さ
れるためである。また、レドームのフランジ側面からも
放射される。そこでフランジ全体を包み込むようなコの
字形にするのが好ましい。かかる技術手段によれば、導
電性を有する部材は、前記レドームのフランジ部の全周
にわたりコの字形に形成したので、ほとんどの不要放射
波を遮蔽することができる。また、請求項３の発明は、
前記導電性を有する部材は、前記レドームのフランジ部
の一部の範囲にわたりコの字形に形成したことも本発明
の有効な手段である。マイクロ回線用のアンテナは地面
に対して平行に電波を発射する。そのため、水平面内放
射指向特性は、他のアンテナとの干渉防止のため特に重
要視される。その意味で、必要な範囲に前記導電性を有
する部材を設ければよい。かかる技術手段によれば、前
記導電性を有する部材は、前記レドームのフランジ部の
一部の範囲にわたりコの字形に形成したので、材料費の
削減となり、安価にレドームを作製できる。

【０００６】また、請求項４の発明は、前記導電性を有
する部材は、前記レドームのフランジ部の全周にわたり
前記開口面アンテナの開口部前面側と側面側のみに形成
されることも本発明の有効な手段である。フランジ部か
ら放射される不要放射波は、ほとんどがアンテナの開口
面及び側面側から放射され、開口面と反対側はアンテナ
の反射鏡のフランジ（金属製）により、そこからの不要
放射波は遮蔽される。従って、アンテナの反射鏡のフラ
ンジ側は不要である。かかる技術手段によれば、前記導
電性を有する部材が、フランジ部の全周にわたり開口面
アンテナの開口部前面側と側面側のみに形成されるの
で、材料費の削減となり、安価にレドームを作製でき
る。また、請求項５の発明は、前記導電性を有する部材
は、前記レドームのフランジ部の一部の範囲にわたり前
記開口面アンテナの開口部前面側と側面側のみに形成さ
れることも本発明の有効な手段である。請求項４の形状
で、しかも必要な範囲に前記導電性を有する部材を設け
ればよい。かかる技術手段によれば、フランジ部の一部
の範囲にわたり前記導電性を有する部材が開口面アンテ
ナの開口部前面側と側面側のみに形成されるので、更に
材料費の削減となり、安価にレドームを作製できる。ま
た、請求項６の発明は、前記導電性を有する部材は、前
記レドーム本体と積層して一体成型されることも本発明
の有効な手段である。通常レドームは型により一体成型
される。従って、スキン材とコア材を積層する過程でフ
ランジ部に導電性部材を一体成型することが可能であ
る。かかる技術手段によれば、前記導電性を有する部材
は、前記レドーム本体と積層して一体成型されるので、
後工程と別部材を必要としないため、工程が簡略化され
コストが安く、大量生産が可能となる。

【０００７】また、請求項７の発明は、前記導電性を有
する部材は、前記レドーム本体と貼りあわせて形成され
ることも本発明の有効な手段である。前記請求項６では
レドームと導電性部材を一体成型したが、レドームに導
電性部材を必要としない場合もある。そのような場合、
レドームと導電性部材を個別に製造しておき、導電性部
材が必要なレドームにのみ付けるようにすれば、さらに
安価なレドームが製造できる。かかる技術手段によれ
ば、前記導電性を有する部材は、前記レドーム本体と貼
りあわせて形成されるので、レドームの製造コストを安
価にすることができる。また、請求項８の発明は、前記
導電性を有する部材は、カーボン繊維若しくは金属板若
しくは電波吸収体であることも本発明の有効な手段であ
る。カーボン繊維若しくは金属板の場合、レドームのフ
ランジから放射する不要放射波を遮蔽することにより、
不要放射波を軽減させる。一方、電波吸収体の場合は、
不要放射波を吸収することにより不要放射波を軽減で
き、前記と同じ効果が期待できる。また、製造面から見
た場合、加工しやすい材料が好ましい。かかる技術手段
によれば、導電性部材は、カーボン繊維若しくは金属板
若しくは電波吸収体であるので、使用目的により材料を
選択することができる。また、請求項９の発明は、前記
レドームのフランジ部の一部の範囲は、前記開口面アン
テナの水平面の位置に左右対称の円周上に形成されるこ
とも本発明の有効な手段である。かかる技術手段によれ
ば、レドームのフランジ部の一部の範囲は、前記開口面
アンテナの水平面の位置に左右対称の円周上に形成され
るので、導電性部材を最小限の量で不要放射を遮蔽する
ことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施形
態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載
される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配
置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそ
れのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎな
い。まず、本発明の実施形態について説明する前に、不
要放射波の挙動について説明する。図１は、不要放射波
の挙動を説明するための開口面アンテナとレドームの部
分断面図である。この図に基づいて説明する。一次放射
器７から発射された電波（点線）９は、主反射鏡６によ
り反射され開口面アンテナ１０の開口部１１にほぼ垂直
に放射される。その前面にはスキン材３により積層され
たコア材４とで構成されるレドーム１がある。電波（点
線）９がこのレドーム１を透過する時反射波が発生す
る。そこでレドーム１の厚さは反射波を打ち消すために
λ／４長の奇数倍に形成される。そのため放射波のほと
んどは透過され、反射波の影響はほとんどない。しか
し、一次放射器７から漏れ電波として不要放射波（実
線）８が発生する。この不要放射波（実線）８は漏れる
角度によりレドーム１の表面を伝わる電波８ａ、あるい
はレドーム１内のコア材４の中を伝わり外周フランジ５
から放射する電波８ｄ，あるいは真横に飛んで外周フラ
ンジ５から直接放射される電波８ｂ，８ｃなどがある。
これらレドーム内を伝播する波がレドーム端部から再放
射され、側面方向を中心に放射指向特性が劣化する。こ
のレドーム端部を金属あるいは導電性部材若しくは電波
吸収体で覆えば不要波の放射を遮蔽できる。

【０００９】以上の不要放射波の挙動を理解した上で、
本発明の実施形態について以下に説明する。図２は、本
発明の第１の実施形態のレドームの平面図である。これ
は、レドーム２１のフランジ部２２の全周にわたって導
電性部材２０が形成されている。レドーム２１のフラン
ジ部２２から放射する不要放射波はアンテナ及びレドー
ムの構造上ある程度発生する。しかも、この不要放射波
は開口面アンテナの主ビーム放射方向に対して広角度領
域の放射指向特性を劣化させてしまう。そこで、フラン
ジ部２２に導電性の部材２０で覆いその不要放射波を遮
蔽すれば、前記劣化を抑制できる。これにより、レドー
ム２１のフランジ部２２が導電性を有する部材２０にて
覆われるので、フランジ部２２から放射される不要放射
波を遮蔽できる。

【００１０】図３（ａ）は、本発明の第１の実施例のレ
ドームの部分断面図である。導電性部材２０ａがレドー
ム２１全周のフランジ部２２にわたりコの字形に形成さ
れる。スキン材２３とコア材２４は従来の構成と同様で
ある。フランジ部２２から放射される不要放射波は、前
記図１で説明した通り、ほとんどがアンテナの開口面か
ら放射される。その理由は開口面と反対側はアンテナの
反射鏡のフランジ（金属製）であるので、そこからの不
要放射波は遮蔽されるためである。また、レドームのフ
ランジ側面からも放射される。そこでフランジ全体を包
み込むようなコの字形にすれば前記放射は防げる。図３
（ｂ）は、本発明の第２の実施例のレドームの部分断面
図である。導電性部材２０ｂがレドーム２１全周のフラ
ンジ部２２にわたりＬ字形に形成される。同じ構成要素
には同じ参照番号が付せられているので、重複する説明
は省略する。フランジ部２２から放射される不要放射波
は、ほとんどがアンテナの開口面及び側面側から放射さ
れ、開口面と反対側はアンテナの反射鏡のフランジ（金
属製）により、そこからの不要放射波は遮蔽される。従
って、アンテナの反射鏡のフランジ側は不要である。こ
れにより、前記導電性を有する部材２０ｂが、フランジ
部２２の全周にわたり開口面アンテナの開口部前面と側
面側のみに形成されるので、材料費の削減となり、安価
にレドームを作製できる。

【００１１】図４は、本発明の第２の実施形態のレドー
ムの平面図である。これは、レドーム２６のフランジ部
２２の一部の範囲にわたって導電性部材２５が形成され
ている。開口面アンテナの特徴として、特に地上に設置
されるアンテナは地面に対して平行に電波を発射する。
そのため、水平面内の放射指向特性は他のアンテナとの
干渉防止のため特に重要視される。その意味で必要な範
囲に前記導電性を有する部材を設ければよい。その必要
な範囲は水平面の位置で左右対称の円周上である。これ
により、レドーム２６のフランジ部２２の一部の範囲
は、前記開口面アンテナの水平面の位置に左右対称の円
周上に形成されるので、導電性部材を最小限の量で不要
放射を遮蔽することができる。また、この構成で図３
（ａ）のように導電性部材２０ａをコの字形に形成した
り、図３（ｂ）のように導電性部材２０ｂをＬ字形に形
成すれば、さらにコストの安いレドームを実現すること
ができる。また、通常レドームは型により一体成型され
る。従って、スキン材２３とコア材２４を積層する過程
でフランジ２２と導電性部材を一体成型すれば、後工程
と別部材を必要としないため、工程が簡略化されコスト
が安く、大量生産が可能となる。また、前記ではレドー
ムと導電性部材を一体成型したが、レドームに導電性部
材を必要としない場合もある。そのような場合、レドー
ムと導電性部材を個別に製造しておき、導電性部材が必
要なレドームにのみ付けるようにすれば、さらに安価な
レドームが製造できる。また、製造面から見た場合、加
工しやすい材料が好ましい。その面から考えると導電性
部材は、カーボン繊維が好ましいが、金属板若しくは電
波吸収体でも構わない。

【００１２】次に、本発明のレドームの効果を確認する
ために、広角領域の指向特性を調べ本発明によるレドー
ムがいかに優れた特性を有するかを検証する。図５〜図
７の特性図は、アンテナの基点をゼロとして、プラスと
マイナス方向に対称に発生する特性に対して、マイナス
側の特徴的な範囲（−１５０°〜−６０°）のみ抜粋し
た特性図である。従って、これと同様な特性図がプラス
側にも存在する。図の縦軸は相対電力（ｄＢ）を表し、
横軸はアンテナの円周角（°）を表す。

【００１３】図５は、アンテナの裸の特性を確認するた
めにレドーム無しのアンテナの広角領域の指向特性図で
ある。これによると、円周角が−９０°前後から指向特
性が悪くなるのがわかる。図６は、従来型のコニカルレ
ドームの影響による広角領域の指向特性の劣化を示す図
である。これから明らかな通り、図５のレドームがない
場合に比べて円周角が−１４０°付近から劣化し−９０
°まで劣化している。図７は、本発明の改善型コニカル
レドーム付アンテナの広角領域の指向特性図である。こ
の図から明らかな通り、図６の劣化した角度の特性が、
ほぼ図５と等しいだけ改善されている。これから明らか
なように、本発明によるレドームを使用すれば、広角領
域の指向特性が劣化せず、レドームの機能を同時に果す
ことができる。

【００１４】

【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、請求
項１は、レドームのフランジ部が導電性を有する部材に
て覆われるので、フランジ部から放射される不要放射波
を遮蔽できる。請求項２は、導電性を有する部材は、前
記レドームのフランジ部の全周にわたりコの字形に形成
したので、ほとんどの不要放射波を遮蔽することができ
る。請求項３は、前記導電性を有する部材は、前記レド
ームのフランジ部の一部の範囲にわたりコの字形に形成
したので、材料費の削減となり、安価にレドームを作製
できる。請求項４は、前記導電性を有する部材が、フラ
ンジ部の全周にわたり開口面アンテナの開口部前面及び
側面側のみに形成されるので、材料費の削減となり、安
価にレドームを作製できる。請求項５は、フランジ部の
一部の範囲にわたり前記導電性を有する部材が開口面ア
ンテナの開口部前面及び側面側のみに形成されるので、
更に材料費の削減となり、安価にレドームを作製でき
る。請求項６は、前記導電性を有する部材は、前記レド
ーム本体と積層して一体成型されるので、後工程と別部
材を必要としないため、工程が簡略化されコストが安
く、大量生産が可能となる。請求項７は、前記導電性を
有する部材は、前記レドーム本体と貼りあわせて形成さ
れるので、レドームの製造コストを安価にすることがで
きる。請求項８は、導電性部材は、カーボン繊維若しく
は金属板若しくは電波吸収体であるので、使用目的によ
り材料を選択することができる。請求項９は、レドーム
のフランジ部の一部の範囲は、前記開口面アンテナの水
平面の位置に左右対称の円周上に形成されるので、導電
性部材を最小限の量で不要放射を遮蔽することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の不要放射波の挙動を説明するための開
口面アンテナとレドームの部分断面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態のレドームの平面図で
ある。

【図３】（ａ）は本発明の第１の実施例のレドームの部
分断面図、（ｂ）は本発明の第２の実施例のレドームの
部分断面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態のレドームの平面図で
ある。

【図５】レドーム無しのアンテナの広角領域の指向特性
図である。

【図６】従来型のコニカルレドームの影響による広角領
域の指向特性の劣化を示す図である。

【図７】本発明の改善型コニカルレドーム付アンテナの
広角領域の指向特性図である。

【図８】従来のコニカルレドームの平面図である。

【図９】従来の３層サンドイッチ型コニカルレドームの
外周フランジ付近の断面図である。

【図１０】従来の開口面アンテナからの放射電波と不要
放射電波の様子を示す断面模式図である。

【符号の説明】２０導電性部材、２１レドーム、２２フランジ、
２３スキン材、２４コア材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】開口部前面に誘電体部材にて形成したレ
ドームを有する開口面アンテナにおいて、前記開口面ア
ンテナの外周に固定するための前記レドームのフランジ
部が、導電性を有する部材にて覆われていることを特徴
とするレドームを有する開口面アンテナ。
【請求項２】前記導電性を有する部材は、前記レドー
ムのフランジ部の全周にわたりコの字形に形成したこと
を特徴とする請求項１記載のレドームを有する開口面ア
ンテナ。
【請求項３】前記導電性を有する部材は、前記レドー
ムのフランジ部の一部の範囲にわたりコの字形に形成し
たことを特徴とする請求項１記載のレドームを有する開
口面アンテナ。
【請求項４】前記導電性を有する部材は、前記レドー
ムのフランジ部の全周にわたり前記開口面アンテナの開
口部前面側と側面側のみに形成されることを特徴とする
請求項１記載のレドームを有する開口面アンテナ。
【請求項５】前記導電性を有する部材は、前記レドー
ムのフランジ部の一部の範囲にわたり前記開口面アンテ
ナの開口部前面側と側面側のみに形成されることを特徴
とする請求項１記載のレドームを有する開口面アンテ
ナ。
【請求項６】前記導電性を有する部材は、前記レドー
ム本体と積層して一体成型されることを特徴とする請求
項１〜５記載のレドームを有する開口面アンテナ。
【請求項７】前記導電性を有する部材は、前記レドー
ム本体と貼りあわせて形成されることを特徴とする請求
項１〜５記載のレドームを有する開口面アンテナ。
【請求項８】前記導電性を有する部材は、カーボン繊
維若しくは金属板若しくは電波吸収体であることを特徴
とする請求項１〜７記載のレドームを有する開口面アン
テナ。
【請求項９】前記レドームのフランジ部の一部の範囲
は、前記開口面アンテナの水平面の位置に左右対称の円
周上に形成されることを特徴とする請求項３若しくは請
求項５の何れかに記載のレドームを有する開口面アンテ
ナ。