JP2003152418A - レドーム及びそれに使用する周波数選択層 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】２つの周波数を中心とする周波数帯域の電波の
みを良好に透過させるようにした、レーダ断面積が小さ
いレドーム及びそれに使用する周波数選択層を提供す
る。 【解決手段】表面層４間に表面層４より比誘電率が低い
コア層５を介設した積層体６に、周波数を選択的に透過
する周波数選択層７が設けられている。周波数選択層７
は、導電部７Ｂに２種類のパターン要素Ｘ，Ｙからなる
非導電部７Ａのパターンを形成して構成され、離れた２
つの周波数ｆ₁,ｆ₂ を中心とする周波数帯域以外の周波
数帯の電波を減衰させるようになっている。

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（レーダ
を覆うレーダドーム）及びそれに使用する周波数選択層
に関し、更に詳しくは、２つの周波数を中心とする周波
数帯域の電波のみを良好に透過させるようにしたレドー
ム及びそれに使用する周波数選択層に関する。

【０００２】

【従来の技術】船舶や航空機に使用されるレドームにお
いて、離れた２つの周波数ｆ₁,ｆ₂ で良好な電波透過特
性を要求されるものがある。このような透過特性が要求
されるレドームには、一般に、表面層間に該表面層より
比誘電率が低いコア層を介設したサンドイッチ構造の積
層体が用いられている。

【０００３】上述したレドームは、従来、図２０に示す
ように、２つの周波数ｆ₁,ｆ₂ に跨がる領域の電波透過
特性を良好にすることにより、両周波数ｆ₁,ｆ₂ に対す
る良好な電波透過特性を確保するようにしている。

【０００４】しかし、このように電波が透過する領域が
広いと相手方のレーダから発射された電波がレドームを
容易に透過し、レドーム内に配置されたアンテナまたは
構造体等に反射して相手方のレーダに反射波を返してし
まい、大きなレーダ断面積を示すという欠点があった。
特に、アンテナで反射した反射波は、その強度が高いた
め、相手方のレーダに到達し、当方の存在が容易に探知
されてしまう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、２つ
の周波数を中心とする周波数帯域の電波のみを良好に透
過させるようにした、レーダ断面積が小さいレドーム及
びそれに使用する周波数選択層を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のレドームは、表面層間に該表面層より比誘電率が低
いコア層を介設した積層体からなるレドームにおいて、
前記積層体に周波数を選択的に透過する周波数選択層を
設け、該周波数選択層を導電部に２種類のパターン要素
からなる非導電部のパターンを形成して構成し、離れた
２つの周波数を中心とする周波数帯域以外の周波数帯の
電波を減衰させるようにしたことを特徴とする。

【０００７】また、本発明の周波数選択層は、表面層間
に該表面層より比誘電率が低いコア層を介設した積層体
からなるレドームに使用する周波数選択層であって、該
周波数選択層を導電部に２種類のパターン要素からなる
非導電部のパターンを形成して構成し、離れた２つの周
波数を中心とする周波数帯域以外の周波数帯の電波を減
衰させるようにしたことを特徴とする。

【０００８】上記本発明によれば、導電部に２種類のパ
ターン要素からなる非導電部のパターンを形成した周波
数選択層により、２つの周波数を中心とする周波数帯域
の電波がレドームを効果的に透過し、それ以外の周波数
帯域では減衰する。従って、２つの周波数を中心とする
周波数帯域の電波のみを良好に透過させることができ、
レーダ断面積の縮小が可能になる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成について添付
の図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１０】図１は本発明のレドームを装着した状態を
示し、１はレドーム、２はアンテナ、３はレーダ装置で
ある。

【００１１】レドーム１は、図２に示すように、表面層
４間に表面層４より比誘電率が低いコア層５を介設した
サンドイッチ構造の積層体６を備えている。一方の表面
層４の表面には、周波数を選択的に透過する周波数選択
層７が設けられている。周波数選択層７は、導電部に２
種類のパターン要素からなる非導電部のパターンを形成
して構成され、離れた２つの周波数ｆ₁,ｆ₂ を中心とす
る周波数帯域の各電波に対して高い電波透過率を有し、
その以外の周波数帯の電波は大幅に減衰させるようにな
っている。

【００１２】このような周波数選択層７として、例え
ば、図３〜７に示す２種類のパターン要素を備えた非導
電部７Ａを有するものを好ましく用いることができる。

【００１３】図３は、非導電部７Ａの２種類のパターン
要素が、正方形からなる第１パターン要素Ｘと、正方形
内に同心円状に配置した小さい正方形からなる第２パタ
ーン要素Ｙとから構成されている。これらのパターン要
素Ｘ，Ｙが薄膜状の導電部７Ｂに所定の間隔で周期的に
形成されている。

【００１４】図４は、図３の周波数選択層７において、
パターン要素Ｘ，Ｙを正方形に代えて大小２種類の円に
したものである。

【００１５】図５は、非導電部７Ａの２種類のパターン
要素が、正方形からなる第１パターン要素Ｘと、正方形
間に正方形から等間隔で離間するように配置した十字型
からなる第２パターン要素Ｙとからなり、これらが導電
部７Ｂに所定の間隔でパターン化されている。十字型
は、交点からの各長さが同一になっている。

【００１６】図６は、図５の周波数選択層７において、
パターン要素Ｘを正方形に代えて円に変更したものであ
る。

【００１７】図７は、非導電部７Ａの２種類のパターン
要素が、直線からなる第１パターン要素Ｘと、第１パタ
ーン要素Ｘより短い直線からなる第２パターン要素Ｙと
から構成してある。図７（ａ）は、第１パターン要素Ｘ
と第２パターン要素Ｙが互いに平行になるようにして、
それぞれ直線上に配置され、導電部７Ｂにパターン化さ
れている。図７（ｂ）は、第１パターン要素Ｘと第２パ
ターン要素Ｙを同一直線上に交互に配置したものであ
る。

【００１８】図８〜１２に、図３〜７のパターン要素
Ｘ，Ｙをもつ周波数選択層７を用いた際のレドームの電
波透過特性をグラフ図にして示す。なお、表面層４及び
コア層５の比誘電率は４．５と１．１、表面層４の厚さ
ｔ_s と２つの周波数ｆ₁,ｆ₂ の平均周波数ｆ₀ の波長λ
₀ との比ｔ_s ／λ₀ で表される表面層４の正規化厚さは
０．０２、コア層５の厚さｔ_c と波長λ₀ との比ｔ_c ／
λ₀ で表されるコア層５の正規化厚さは０．１３で、い
ずれも共通である。横軸は周波数（ＧＨｚ）、縦軸は単
方向電力透過率（％）である。

【００１９】図８は、図３のパターン要素Ｘ，Ｙをもつ
周波数選択層７の場合である。なお、パターン要素Ｘ，
Ｙを構成する正方形の非導電部幅Ｗと波長λ₀ との比Ｗ
／λ ₀ で表されるパターン要素の正規化幅は０．００６
５、第１パターン要素Ｘの正方形の１辺の長さｍ１と波
長λ₀ との比ｍ１／λ₀ で表される第１パターン要素Ｘ
の正規化長さは０．２０、第２パターン要素Ｙの正方形
の１辺の長さｍ２と波長λ₀ との比ｍ２／λ₀ で表され
る第２パターン要素Ｙの正規化長さは０．１０、パター
ン要素Ｘ，Ｙの配列ピッチ長さｍ３と波長λ₀ との比ｍ
３／λ₀ で表されるパターン要素Ｘ，Ｙの正規化配列ピ
ッチは０．２５である。

【００２０】図９は、図４のパターン要素Ｘ，Ｙをもつ
周波数選択層７を用いた場合であり、パターン要素Ｘ，
Ｙの正規化幅は０．００６５、第１パターン要素Ｘの円
の直径ｎ１と波長λ₀ との比ｎ１／λ₀ で表される第１
円Ｘ１の正規化直径は０．２６、第２円Ｙ１の直径ｎ２
と波長λ₀ との比ｎ２／λ₀ で表される第２円Ｙ１の正
規化直径は０．２０、パターン要素Ｘ，Ｙの配列ピッチ
長さｎ３と波長λ₀ との比ｎ３／λ₀ で表されるパター
ン要素Ｘ，Ｙの正規化配列ピッチは０．３０である。

【００２１】図１０は、図５のパターン要素Ｘ，Ｙをも
つ周波数選択層７を用いた場合である。パターン要素
Ｘ，Ｙの正規化幅は０．００６５、第１パターン要素Ｘ
の正方形の１辺の長さｐ１と波長λ₀ との比ｐ１／λ₀
で表される第１パターン要素Ｘの正規化長さは０．２
２、第２パターン要素Ｙの十字型の長さｐ２と波長λ₀
との比ｐ２／λ₀ で表される第２パターン要素Ｙの正規
化長さは０．２６、パターン要素Ｘ，Ｙの配列ピッチ長
さｐ３と波長λ₀ との比ｐ３／λ₀ で表されるパターン
要素Ｘ，Ｙの正規化配列ピッチは０．３０である。

【００２２】図１１は、図６のパターン要素Ｘ，Ｙをも
つ周波数選択層７を用いた場合であり、パターン要素
Ｘ，Ｙの正規化幅は０．００６５、第１パターン要素Ｘ
の円の直径ｑ１と波長λ₀ との比ｑ１／λ₀ で表される
第１パターン要素Ｘの正規化直径は０．２８、第２パタ
ーン要素Ｙの十字型の長さｑ２と波長λ₀ との比ｑ２／
λ₀ で表される第２パターン要素Ｙの正規化長さは０．
２６、パターン要素Ｘ，Ｙの配列ピッチ長さｑ３と波長
λ₀ との比ｑ３／λ₀ で表されるパターン要素Ｘ，Ｙの
正規化配列ピッチは０．３６である。

【００２３】図１２は、図７（ｂ）のパターン要素Ｘ，
Ｙをもつ周波数選択層７の場合であり、パターン要素
Ｘ，Ｙの正規化幅は０．００６５、第１パターン要素Ｘ
の長さｒ１と波長λ₀ との比ｒ１／λ₀ で表される第１
パターン要素Ｘの正規長さは０．４０、第２パターン要
素Ｙの長さｒ２と波長λ₀ との比ｒ２／λ₀ で表される
第２パターン要素Ｙの正規化長さは０．２６、パターン
要素Ｘ，Ｙの配列ピッチ長さｒ３と波長λ₀ との比ｒ３
／λ₀ で表されるパターン要素Ｘ，Ｙの配列ピッチは
０．４８である。

【００２４】図８〜１２は、いずれも２つの周波数ｆ₁,
ｆ₂ を中心とする周波数帯域の電波透過率が高く、２つ
の周波数ｆ₁,ｆ₂ を中心とする周波数帯域の電波のみを
良好に透過できることがわかる。

【００２５】このように本発明は、非導電部７Ａが２種
類のパターン要素Ｘ，Ｙを有する周波数選択層７によ
り、２つの周波数ｆ₁,ｆ₂ を中心とする周波数帯域の電
波に対してのみ高い電波透過特性を発揮することがで
き、２つの周波数ｆ₁,ｆ₂ を中心とする周波数帯域以外
では周波数選択層７により減衰され、内部のアンテナ２
に到達する量が大幅に減少する。従って、２つの周波数
ｆ₁,ｆ₂ を中心とする周波数帯域の電波のみを良好に透
過させることができ、レーダ断面積を小さくすることが
できる。

【００２６】図１３〜１９は、本発明のレドームの他の
例をそれぞれ示す。図１３のレドーム１は、図２のレド
ームにおいて、表面層４の表面に積層した周波数選択層
７を、表面層４とコア層５との間に配置したものであ
る。図１４は、周波数選択層７をコア層５の中央に表面
層４と平行に埋設してある。

【００２７】図１５のレドーム１は、表面層４間に表面
層４と同じ材質からなりかつ２倍の厚さを有する中間層
８を介してコア層５を２層設けて積層体６を構成したも
のであり、周波数選択層７が表面層４に配設されてい
る。

【００２８】図１６は、図１５のレドームにおいて、周
波数選択層７を表面層４とコア層５との間に介在させた
ものであり、図１７は図１４と同様にコア層５内に埋設
し、図１８はコア層５と中間層８との間に配置し、図１
９は中間層８内に埋設したものである。このようなレド
ームにおいても、上記と同様の効果を得ることができ
る。

【００２９】本発明において、上述した２つの周波数ｆ
₁,ｆ₂ がｆ₂ ≒１．６ｆ₁ の関係にある場合、表面層４
と中間層８の比誘電率を３〜５、コア層５の比誘電率を
１〜１．５にするのがよい。

【００３０】また、表面層４の正規化厚さは０．０５以
下、コア層５の正規化厚さは、図２，１３，１４の構造
の周波数選択層７の場合は１０以下、図１５〜１９の構
造の周波数選択層７の場合は５．５以下にすることがで
きる。中間層８の厚さｔ_m と波長λ₀ との比ｔ_m ／λ₀
で表される中間層８の正規化厚さは０．１０以下にする
のがよい。

【００３１】パターン要素Ｘ，Ｙの非導電部幅Ｗと波長
λ₀ との比Ｗ／λ₀ で表される正規化幅は、いずれの実
施形態においても０．１以下にするのがよい。

【００３２】図３のパターン要素Ｘ，Ｙをもつ周波数選
択層７における第１パターン要素Ｘの正規化長さは０．
３２５〜０．６５、好ましくは０．３２５〜０．５５に
することができる。第２パターン要素Ｙの正規化長さは
０．２０〜０．４１、望ましくは０．２０〜０．３５が
よい。パターン要素Ｘ，Ｙの正規化配列ピッチは０．３
５〜０．８が好ましい。但し、正規化配列ピッチは第１
パターン要素Ｘの正規化長さより大きいものとする。

【００３３】図４のパターン要素Ｘ，Ｙをもつ周波数選
択層７における第１パターン要素Ｘの正規化直径は０．
２０〜０．４１、好ましくは０．２０〜０．３８にする
ことができる。第２パターン要素Ｙの正規化直径は０．
１３〜０．２６、望ましくは０．１５〜０．２５がよ
い。パターン要素Ｘ，Ｙの配列ピッチは０．２２〜０．
６が好ましい。但し、正規化配列ピッチは第１パターン
要素Ｘの正規化直径より大きいものとする。

【００３４】図５のパターン要素Ｘ，Ｙをもつ周波数選
択層７における第１パターン要素Ｘの正規化長さは、図
３の第１パターン要素Ｘの正規化長さと同様にすること
ができる。第２パターン要素Ｙの正規化長さは０．２０
〜０．４１、好ましくは０．２０〜０．３５がよい。パ
ターン要素Ｘ，Ｙの正規化配列ピッチも図３の実施形態
と同様にすることができる。

【００３５】図６のパターン要素Ｘ，Ｙをもつ周波数選
択層７における第１パターン要素Ｘの正規化直径は、図
４の第１パターン要素Ｘの正規化直径と同様にすること
ができる。第２パターン要素Ｙの正規化長さとパターン
要素Ｘ，Ｙの正規化配列ピッチは図５の場合と同様であ
る。

【００３６】図７のパターン要素Ｘ，Ｙをもつ周波数選
択層７における第１パターン要素Ｘの正規長さは０．３
２５〜０．６５、好ましくは０．３２５〜０．５５にす
ることができる。第２パターン要素Ｙの正規化長さは
０．２０〜０．４１、望ましくは０．２５〜０．３８が
よい。パターン要素Ｘ，Ｙの正規化配列ピッチは０．３
５〜０．８が好ましい。但し、正規化配列ピッチは第１
パターン要素Ｘの正規化長さより大きいものとする。図
７（ｂ）に示すように、第１パターン要素Ｘと第２パタ
ーン要素Ｙを同一直線上に交互に配置する場合、配列ピ
ッチ長さｒ３を同一にした正三角形状に配列するのが好
ましい。

【００３７】上記のような範囲に設定することにより、
ｆ₂ ≒１．６ｆ₁ の関係にある２つの周波数ｆ₁,ｆ₂ を
中心とする周波数帯域の電波に対してのみ単方向電力透
過率を高くしたレドーム１を得ることができる。

【００３８】上述した実施形態において、表面層４及び
中間層８としては、従来公知のものが使用でき、例え
ば、ガラス繊維で補強した樹脂板を好ましく用いること
ができる。

【００３９】コア層５としては、従来と同様のものが使
用でき、例えば、非金属ハニカムコアやウレタンフォー
ムなどの発泡材から構成することができる。

【００４０】周波数選択層７は、例えば、可撓性を有す
る樹脂フィルム上に貼着した銅箔をエッチングして上述
した非導電部７Ａのパターンを形成することにより得る
ことができる。あるいは、フレキシブル基板上に導電性
インクを用いて上記パターンを形成してもよく、従来公
知のいずれの手法を採用して上述した周波数選択層７を
形成してもよい。

【００４１】レドーム１は、一般の広帯域用レドームで
採用されている球形や円筒形であってもよいが、好まし
くは、平板状の部分を組み合わせた形状にするのがよ
い。

【００４２】本発明は、新たに作製したレドーム１に限
らず、既存の積層体６のみからなるレドームの表面（好
ましくは、内面）に上述した周波数選択層７を積層して
形成することもできる。

【００４３】

【発明の効果】上述したように本発明は、周波数選択層
を導電部に２種類のパターン要素からなる非導電部のパ
ターンを形成して構成し、離れた２つの周波数を中心と
する周波数帯域以外の周波数帯の電波を減衰させるよう
にしたので、２つの周波数を中心とする周波数帯域の電
波のみを良好に透過させることができ、レーダ断面積の
縮小が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレドームを装着した状態を示す断面図
である。

【図２】図１に示す本発明のレドームの一例を示す要部
断面図である。

【図３】周波数選択層のパターンの一例を示す拡大図で
ある。

【図４】周波数選択層のパターンの他の例を示す拡大図
である。

【図５】周波数選択層のパターンの更に他の例を示す拡
大図である。

【図６】周波数選択層のパターンの更に他の例を示す拡
大図である。

【図７】周波数選択層のパターンの更に他の例を示し、
（ａ）第１パターン要素と第２パターン要素をそれぞれ
直線上に配置した拡大図、（ｂ）は第１パターン要素と
第２パターン要素を交互に同一直線上に配置した拡大図
である。

【図８】図３のパターンを有する周波数選択層を用いた
際の電波透過特性を示すグラフ図である。

【図９】図４のパターンを有する周波数選択層を用いた
際の電波透過特性を示すグラフ図である。

【図１０】図５のパターンを有する周波数選択層を用い
た際の電波透過特性を示すグラフ図である。

【図１１】図６のパターンを有する周波数選択層を用い
た際の電波透過特性を示すグラフ図である。

【図１２】図７のパターンを有する周波数選択層を用い
た際の電波透過特性を示すグラフ図である。

【図１３】本発明のレドームの他の例を示す要部断面図
である。

【図１４】本発明のレドームの更に他の例を示す要部断
面図である。

【図１５】本発明のレドームの更に他の例を示す要部断
面図である。

【図１６】本発明のレドームの更に他の例を示す要部断
面図である。

【図１７】本発明のレドームの更に他の例を示す要部断
面図である。

【図１８】本発明のレドームの更に他の例を示す要部断
面図である。

【図１９】本発明のレドームの更に他の例を示す要部断
面図である。

【図２０】従来のレドームにおける電波透過特性を示す
グラフ図である。

【符号の説明】

１ レドーム ２ アンテナ ３ レーダ装置 ４ 表面層 ５ コア層 ６ 積層体 ７ 周波数選択層 ７Ａ 非導電部 ７Ｂ 導電部 ８ 中間層 Ｘ，Ｙ パターン要素 ｆ₁,ｆ₂ 周波数

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田所 眞人 神奈川県平塚市追分２番１号 横浜ゴム株 式会社平塚製造所内 (72)発明者 岩橋 孝治 神奈川県横浜市磯子区中原町１番地 石川 島播磨重工業株式会社内 (72)発明者 西 禎明 神奈川県横浜市磯子区中原町１番地 石川 島播磨重工業株式会社内 (72)発明者 石津 知幸 神奈川県横浜市磯子区中原町１番地 石川 島播磨重工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5J020 AA03 BA06 BA07 BC02 5J046 AA15 RA03 RA06

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面層間に該表面層より比誘電率が低い
   コア層を介設した積層体からなるレドームにおいて、前
   記積層体に周波数を選択的に透過する周波数選択層を設
   け、該周波数選択層を導電部に２種類のパターン要素か
   らなる非導電部のパターンを形成して構成し、離れた２
   つの周波数を中心とする周波数帯域以外の周波数帯の電
   波を減衰させるようにしたレドーム。
2. 【請求項２】 前記非導電部の２種類のパターン要素
   が、正方形からなる第１パターン要素と、該正方形内に
   同心円状に配置した正方形からなる第２パターン要素で
   ある請求項１に記載のレドーム。
3. 【請求項３】 前記非導電部の２種類のパターン要素
   が、円からなる第１パターン要素と、該円内に同心円状
   に配置した円からなる第２パターン要素である請求項１
   に記載のレドーム。
4. 【請求項４】 前記非導電部の２種類のパターン要素
   が、正方形からなる第１パターン要素と、該正方形間に
   配置した十字型からなる第２パターン要素である請求項
   １に記載のレドーム。
5. 【請求項５】 前記非導電部の２種類のパターン要素
   が、円からなる第１パターン要素と、該円間に配置した
   十字型からなる第２パターン要素である請求項１に記載
   のレドーム。
6. 【請求項６】 前記非導電部の２種類のパターン要素
   が、直線からなる第１パターン要素と、該第１パターン
   要素より短い直線からなる第２パターン要素である請求
   項１に記載のレドーム。
7. 【請求項７】 前記２つの周波数ｆ₁,ｆ₂ がｆ₂ ≒１．
   ６ｆ₁ の関係にある請求項２乃至６のいずれか１項に記
   載のレドーム。
8. 【請求項８】 前記表面層の比誘電率が３〜５、前記コ
   ア層の比誘電率が１〜１．５である請求項７に記載のレ
   ドーム。
9. 【請求項９】 前記パターン要素を構成する非導電部幅
   Ｗと前記２つの周波数ｆ₁,ｆ₂ の平均周波数ｆ₀ の波長
   λ₀ との比Ｗ／λ₀ で表されるパターン要素の正規化幅
   が０．１以下である請求項７または８に記載のレドー
   ム。
10. 【請求項１０】 前記周波数選択層を前記表面層に積層
    した請求項１乃至９のいずれか１項に記載のレドーム。
11. 【請求項１１】 前記周波数選択層を前記コア層内に埋
    設した請求項１乃至９のいずれか１項に記載のレドー
    ム。
12. 【請求項１２】 表面層間に該表面層より比誘電率が低
    いコア層を介設した積層体からなるレドームに使用する
    周波数選択層であって、該周波数選択層を導電部に２種
    類のパターン要素からなる非導電部のパターンを形成し
    て構成し、離れた２つの周波数を中心とする周波数帯域
    以外の周波数帯の電波を減衰させるようにした周波数選
    択層。