JP2004179730A - レドームに使用する周波数選択素子を組込んだ積層体の接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】積層体の接合部からの電磁波の入射または反射を防止させると共に、レーダ反射断面積を小さくすることが出来るレドームに使用する周波数選択素子を組込んだ積層体の接合構造を提供する。
【解決手段】レドーム１は、複合材から成る表面層４間に、表面層４より比誘電率が低い非金属性のハニカムコア層５ａ，５ｂと、このハニカムコア層５ａ，５ｂ間に銅張樹脂フィルムまたは銅張積層板、或いは導電性インク等により構成される周波数選択素子６とを介設したサンドイッチ構造の積層体７で構成してある。周波数選択素子６を組み込んだレドーム１によりレーダアンテナを覆い組立てる際、積層体７の接合部からの電磁波の入射または反射を防止させ、レーダ反射断面積を小さくするための積層体７の表面部の所定の範囲Ｘを導電性接着剤等の導電性接合材９を塗布して被覆する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レドーム（レーダを覆うドーム）に使用する周波数選択素子（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｕｒｆａｃｅ ：ＦＳＳ）を組込んだ積層体の接合構造に係わり、更に詳しくは積層体の接合部における強度を保持した状態で、周波数選択素子の接合部からの電磁波の入射または反射を防止し、レーダ反射断面積（Ｒａｄａｒ ＣｒｏｓｓＳｅｃｔｉｏｎ ：ＲＣＳ）を小さくすることが出来るレドームに使用する周波数選択素子を組込んだ積層体の接合構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船舶や航空機，車両，地上設備等に使用されるレーダアンテナを環境から保護しつつ、その性能を劣化させないために、レーダを覆うドーム（レドーム）が使用されているが、このようなレドームでは、離れた複数の周波数で良好な電波透過特性を要求される場合がある。このような電波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広帯域性能を発揮し易い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、複数の周波数に跨がる領域の電波透過特性を良好にすることにより、複数の周波数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、このように電磁波の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磁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、大きなレーダ反射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】
そこで、特定の周波数の電磁波のみを遮断したり、また特定の周波数の電磁波のみを透過させる周波数選択素子を組込んだＦＲＰ（繊維強化プラスチック）サンドイッチ板をレドーム等に使用した電波レーダ装置等が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２４８８３５号公報（第２〜４頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、周波数選択素子を組み込んだＦＲＰサンドイッチ板を用いてレドームを組み立てる場合に、このＦＲＰサンドイッチ板同士を接合する必要がある。
【０００８】
しかし、このような周波数選択素子を組み込んだＦＲＰサンドイッチ板同士を単に接合した場合には、接合強度は維持できたとしても、その接合部から電磁波の入射または反射を防止させることができず、レーダ反射断面積を小さくすることが出来ないと言う問題があった。
【０００９】
この発明はかかる従来の問題点に着目し、周波数選択素子を組み込んだ積層体でレーダアンテナを覆い組立てる場合に、積層体の接合部からの電磁波の入射または反射を防止させると共に、レーダ反射断面積を小さくすることが出来るレドームに使用する周波数選択素子を組込んだ積層体の接合構造を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記目的を達成するため、レドームに使用する周波数選択素子を組込んだ積層体の接合構造において、前記積層体の接合部同士を、導電性接合材を介して接合または被覆したことを要旨とするものである。
【００１１】
ここで、積層体としては、少なくとも一層以上の周波数選択素子を有する積層体であり、また積層体は、表面層間に、該表面層より比誘電率が低い少なくとも一層以上のコア層を介在させたサンドイッチ構造である。
【００１２】
更に、前記積層体の端末面上に、周波数選択素子の導電体をそれぞれ露出させ、この導電体を導電性接合材を介して接合したり、積層体の端部同士を、直接または中間接合部材を介して接合し、この接合部の表面部を導電性接合材により被覆して構成することも可能である。
【００１３】
このように、積層体の接合部同士を、導電性接合材を介して接合または被覆したことにより、積層体の接合部の強度を維持し、周波数選択素子を組み込んだレドームによりレーダアンテナを覆い組立てる場合に、積層体の接合部からの電磁波の入射または反射を防止させ、レーダ反射断面積を小さくすることが出来るものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。
【００１５】
図１は、この発明を実施したレドームの外観斜視図を示し、１は多角錐状のレドーム、２はレーダアンテナ、３はレーダ装置を示し、レドーム１の形態としては、多角錐状に限定されず、多角柱状のものでも良い。
【００１６】
前記レドーム１は、この実施形態では、例えば図２に示すように、ＧＦＲＰ等の複合材から成る表面層４間に、表面層４より比誘電率が低い非金属性の二層構造のハニカムコア層５ａ，５ｂと、このハニカムコア層５ａ，５ｂ間に銅張樹脂フィルムまたは銅張積層板、或いは導電性インクを塗布したフレキシブル基板等により構成される周波数選択素子６とを介設したサンドイッチ構造の積層体７で構成してある。
【００１７】
前記周波数選択素子６の配設する位置としては、表面層４の裏面側や、多層構成の場合には、表面層４の裏面側及び中間層等に配設することが望ましく、また周波数選択素子６は、１種類または２種類以上のパターン要素からなるパターン（導電体面上に電磁波が透過する丸，四角，三角等の開口部を周期的に配置しているスロット型構造パターンや、非導電体面上に電磁波が透過しない丸，四角，三角等の導電体を周期的に配置しているパッチ型構造パターン）を形成して構成され、１つの周波数または、離れた複数の周波数を中心とする周波数帯域の各電磁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磁波は大幅に減衰させるように構成されている。
【００１８】
この発明では、周波数選択素子６を組み込んだレドーム１によりレーダアンテナを覆い組立てる際、積層体７の接合部からの電磁波の入射または反射を防止させ、レーダ反射断面積を小さくするための積層体７の接合構造として、以下のような実施形態を挙げることが出来る。
【００１９】
図２は、レドーム１を構成する積層体７が平板状の場合における接合構造の第１実施形態を示している。この積層体７は、、表面層４の内側に上述したような周波数選択素子６を配設した二層構造のハニカムコア層５ａ，５ｂから成る積層体７の接合部における端末部同士を突き合わせて接合する場合に、積層体７の端末部間に図示しない接着剤を介して断面略Ｈ状の中間接合部材８を介在させて接合する。そして、この接合部の表面部の所定の範囲Ｘを導電性接着剤等の導電性接合材９を塗布して被覆するようにしたものである。
【００２０】
なお、積層体７の端末部のハニカムコア層５ａ，５ｂには、剛性を保持させ、かつ中間接合部材８をスクリューボルト等の締結部材１１で取付ける場合の基礎材となるように硬質の樹脂材料Ｇを充填することが望ましく、また中間接合部材８の表面側端末部８ａは、電磁波が乱反射しないように傾斜面で形成するのが望ましい。なお、この第１実施形態における周波数選択素子６は、パッチ型構造パターンに適用することが出来る。
【００２１】
次に、図３及び図４は、多角錐状または多角柱状等のレドーム１を構成する積層体接合部の第２実施形態と第３実施形態を示し、図３の第２実施形態は、表面層４間に、二層構造の周波数選択素子６を介設したサンドイッチ構造の積層体７Ａを成形する際に、積層体７Ａの突合わせ接合部７ｘは、所定の角度で楔形状となるように形成すると共に、端末面には周波数選択素子６の導電体６ａが露出するように形成しておく。
【００２２】
そして、積層体７Ａの組付け時には、前記露出した周波数選択素子６の導電体６ａに導電性接着剤等の導電性接合材９ａを介在させて電気的に積層体７Ａ同士を接続し、積層体７Ａの突合わせ接合部７ｘからの電磁波の入射または反射を防止させ、レーダ反射断面積を小さくするようにしたものである。
【００２３】
なお、この第２実施形態における周波数選択素子６は、パッチ型構造パターン及びスロット型構造パターンにも適用することが出来る。
【００２４】
また、図４の第３実施形態は、表面層４間に、二層構造の周波数選択素子６を介設したサンドイッチ構造の積層体７Ａを成形する際に、積層体７Ａの突合わせ接合部７ｘは、一つの層として成形し、二つの積層体７Ａ同士を機械的に接合した後に、突合わせ接合部７ｘの外部から所定の角度に形成した楔状の導電性接合材９ｂを被せ、これにより積層体７Ａの突合わせ接合部７ｘからの電磁波の入射または反射を防止させ、レーダ反射断面積を小さくするようにしたものである。
【００２５】
なお、楔状の導電性接合材９ｂは、金属でも導電性塗料でも可能であり、第２実施形態に比べて製造が容易である。また、周波数選択素子６は、パッチ型構造パターンを適用することが出来る。
【００２６】
図５〜図１２は、多角錐状または多角柱状等のレドーム１を構成する積層体接合部の第４実施形態から第１１実施形態の説明図であって、これらの各実施形態は、周波数選択素子６を組み込んだサンドイッチ構造の積層体７Ｂ同士を直交する向きに接合する場合の実施形態を示している。
【００２７】
なお、この第４実施形態から第１１実施形態の積層体７Ｂは、二層構造のハニカムコア層５ａ，５ｂと一層構造のハニカムコア層５ｃとの接合構造について示してあるが、二層構造同士の積層体、または一層構造同士の積層体、或いは二層構造以上の積層体同士の接合構造についても適用可能である。
【００２８】
図５に示す第４実施形態は、周波数選択素子６を組み込んだ二層構造のハニカムコア層５ａ，５ｂと一層構造のハニカムコア層５ｃとを直交する向きに配設したもので、ＧＦＲＰ等の複合材から成る表面層４ａをそれぞれ延長させて突き合わせると共に、内面側の層４ｂに接着剤等で固定した支持板４ｃをハニカムコア層５ａ，５ｃの端面を覆うように加工して延長させ、表面層４ａの内側に重ねた状態にする。
【００２９】
そして、その積層させた表面層４ａと支持板４ｃとの内側から、略直角に形成した板状の中間接合部材１０を配設して、スクリューボルト等の締結部材１１によりそれぞれを連結固定する。このように構成した突合わせ接合部７ｙの外部から、この接合部表面部の所定の範囲Ｘ１を導電性接着剤等の導電性接合材９ｃを塗布して被覆するようにしたものである。
【００３０】
これにより積層体７Ｂの突合わせ接合部７ｙからの電磁波の入射または反射を防止させることが出来、更にレーダ反射断面積を小さくすることが出来るものである。なお、積層体７Ｂの端末部のハニカムコア層５ａ，５ｂ，５ｃには、剛性を保持させ、ハニカムコアの潰れを防止するために硬質の樹脂材料Ｇを充填することが望ましい。
【００３１】
図６に示す第５実施形態は、第４実施形態と同様に周波数選択素子６を組み込んだ二層構造のハニカムコア層５ａ，５ｂと一層構造のハニカムコア層５ｃとを直交する向きに配設したもので、この実施形態は、第４実施形態の板状の中間接合部材１０の代わりに、箱状の中間接合部材１２を用いて接合したものである。
【００３２】
なお、その他の構成は、第４実施形態と同様なので、同一符号を付して説明は省略する。
【００３３】
図７に示す第６実施形態は、第４実施形態と同様に周波数選択素子６を組み込んだ二層構造のハニカムコア層５ａ，５ｂと一層構造のハニカムコア層５ｃとを直交する向きに配設したもので、この実施形態は、第４実施形態の板状の中間接合部材１０を、積層させた表面層４ａと支持板４ｃの外側から配設し、スクリューボルト等の締結部材１１によりそれぞれを連結固定する。このように構成した突合わせ接合部７ｙの外部から、この接合部表面部の所定の範囲Ｘ１を導電性接着剤等の導電性接合材９ｃを塗布して被覆するようにしたものである。
【００３４】
また、この第６実施形態においては、板状の中間接合部材１０と積層体７Ｂの表面とに段差が生ずる場合があるので、中間接合部材１０の端末部１０ａは、電磁波が乱反射しないように傾斜面に形成するか、導電性接着剤等の導電性接合材９ｃを塗布し、フィレットを形成することが望ましい。
【００３５】
なお、その他の構成は、第４実施形態と同様なので、同一符号を付して説明は省略する。
【００３６】
また図８に示す第７実施形態は、上記実施形態と同様に周波数選択素子６を組み込んだハニカムコア層５ａ，５ｂ，５ｃを直交する向きに配設したもので、この実施形態におけるハニカムコア層５ａ，５ｂ，５ｃの端末部側５ｘは、内側に傾斜したチャンファー加工を施している。
【００３７】
このようなハニカムコア層５ａ，５ｂ，５ｃを直交する向きに接合する場合には、第４実施形態と同様に、表面層４ａをそれぞれ延長させて突き合わせると共に、その内側に第５実施形態と同様な箱状の中間接合部材１２を配設し、延長させた表面層４ａと中間接合部材１２とは、スクリューボルト等の締結部材１１で固定する。
【００３８】
なお、チャンファー加工を施したハニカムコア層５ａ，５ｂ，５ｃの端末部側５ｘには、剛性を保つために硬質の樹脂材料Ｇを充填する。そして、このように構成した突合わせ接合部７ｙの外部から、この接合部表面部の所定の範囲Ｘ１を導電性接着剤等の導電性接合材９ｃを塗布して被覆するようにしたものである。
【００３９】
なお、その他の構成は、第４実施形態と同様なので、同一符号を付して説明は省略する。
【００４０】
次に、図９に示す第８実施形態は、周波数選択素子６を組み込んだ二層構造のハニカムコア層５ａ，５ｂと一層構造のハニカムコア層５ｃとを直交する向きに配設したもので、この実施形態の場合は、二層構造のハニカムコア層５ａ，５ｂと一層構造のハニカムコア層５ｃの端末部に、剛性を持たせるために連結プレート１３ａを突出させた箱状の縁材１３をそれぞれ接着剤等で固定し、更に連結プレート１３ａ同士を延長させた表面層４ａの内側に重ねた状態にする。
【００４１】
そして、図５に示す第４実施形態と同様に、略直角に形成した板状の中間接合部材１０を配設して、スクリューボルト等の締結部材１１によりそれぞれを連結固定する。更に箱状の縁材１３とハニカムコア層５ａ，５ｂ，５ｃの端末面部とは、接着剤等を介して連結固定するものである。
【００４２】
このように形成した突合わせ接合部７ｙの外部から、この接合部表面部の所定の範囲Ｘ２を導電性接着剤等の導電性接合材９ｃを塗布して被覆するようにしたものである。
【００４３】
これにより、積層体７Ｂの突合わせ接合部７ｙからの電磁波の入射または反射を防止させることが出来、レーダ反射断面積を小さくすることが出来るものである。
【００４４】
また、図１０に示す第９実施形態は、第８実施形態の変形例を示し、この実施形態は、第８実施形態における一方の箱状の縁材１３に設けた連結プレート１３ａを省略し、他方の縁材１３に設けた連結プレート１３ａに一方の箱状の縁材１３を嵌合させてスクリューボルト等の締結部材１１により連結固定したものである。なお、その他の構成及び作用は、上記第８実施形態と同様なので、同一符号を付して説明は省略する。
【００４５】
また、図１１に示す第１０実施形態は、第８実施形態の他の変形例を示し、この実施形態は、第８実施形態における箱状の縁材１３に設けた連結プレート１３ａをそれぞれ省略し、縁材１３同士を直交する向きに接合したもので、縁材１３同士は、連結プレート１４とスクリューボルト等の締結部材１１により連結固定したものである。なお、その他の構成及び作用は、上記各実施形態と同様なので、同一符号を付して説明は省略する。
【００４６】
なお、この第１０実施形態においては、連結プレート１４と積層体７Ｂの表面とに段差が生ずる場合があるので、連結プレート１４の端末部１４ａは、電磁波が乱反射しないように傾斜面に形成するか、導電性接着剤等の導電性接合材９ｃを塗布し、フィレットを形成させることが望ましい。
【００４７】
また、図１２に示す第１１実施形態は、第４実施形態と同様に周波数選択素子６を組み込んだ二層構造のハニカムコア層５ａ，５ｂと一層構造のハニカムコア層５ｃとを直交する向きに直接接合した実施形態であり、この実施形態の場合には、直交する向きに配設したハニカムコア層５ａ，５ｂ，５ｃの突合わせ接合部７ｚの外側と内側とに略直角に形成した板状の中間接合部材１５ａ，１５ｂを配設し、スクリューボルト等の締結部材１１によりハニカムコア層５ａ，５ｂ，５ｃの端末部近傍に連結固定したものである。
【００４８】
従って、この実施形態では、締結部材１１を固定するために、ハニカムコア層５ａ，５ｂ，５ｃの端末部近傍のコアに基礎材となるように硬質の樹脂材料Ｇを充填する必要がある。そして、このように形成した突合わせ接合部７ｚの内外部から、この接合部表面部の所定の範囲Ｘ２を導電性接着剤等の導電性接合材９ｃを塗布して被覆するようにしたものである。
【００４９】
また、この実施形態において、板状の中間接合部材１５ａ，１５ｂの端末部と積層体７Ｂの表面とに段差が生ずる場合には、中間接合部材１５ａ，１５ｂの端末部１５ｘは、電磁波が乱反射しないように傾斜面に形成するか、導電性接着剤等の導電性接合材９ｃを塗布し、フィレットを形成させることが望ましい。
【００５０】
なお、その他の構成及び作用は、上記各実施形態と同様なので、同一符号を付して説明は省略する。
【００５１】
以上のように、この発明の各実施形態では、積層体７または７Ａ，７Ｂの接合部同士を接合する際、周波数選択素子６の導電体同士を導電性接合材９ａ，９ｂ，９ｃを介して接合したり、積層体７または７Ａ，７Ｂの連結部を導電性接着剤等の導電性接合材９ａ，９ｂ，９ｃにより被覆することにより、積層体７または７Ａ，７Ｂの接合部の強度を維持し、周波数選択素子６を組み込んだレドーム１によりレーダアンテナ２を覆い組立てる場合に、積層体７または７Ａ，７Ｂの接合部からの電磁波の入射または反射を防止させ、レーダ反射断面積を小さくすることが出来る。
【００５２】
なお、上記の各実施形態は、周波数選択素子６を組み込んだレドーム１の積層体７または７Ａ，７Ｂの接合部の構造について説明したが、レドーム１の積層体の接合構造に限定されず、周波数選択素子６を組み込んだガラス窓等に使用する積層体の接合部にも適用することは可能である。更に、積層体７または７Ａ，７Ｂの端末部の接合構造としては、上記の実施形態に限定されるものではない。
【００５３】
【発明の効果】
この発明は、上記のようにレドームに使用する周波数選択素子を組込んだ積層体の接合構造において、前記積層体の接合部同士を、導電性接合材を介して接合または被覆したので、周波数選択素子を組み込んだ積層体でレーダアンテナを覆い組立てる場合に、接合部の強度を保持させた状態で、積層体の接合部からの電磁波の入射または反射を防止させ、レーダ反射断面積を小さくすることが出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を実施したレドームの外観斜視図である。
【図２】レドームを構成する積層体が平板状の場合における接合構造の第１実施形態を示す断面図である。
【図３】多角錐状または多角柱状等のレドームを構成する積層体を楔状に接合する接合部の第２実施形態を示す概略断面図である。
【図４】多角錐状または多角柱状等のレドームを構成する積層体を楔状に接合する接合部の第３実施形態を示す概略断面図である。
【図５】積層体を直角に接合する場合の接合部の第４実施形態を示す断面図である。
【図６】積層体を直角に接合する場合の接合部の第５実施形態を示す断面図である。
【図７】積層体を直角に接合する場合の接合部の第６実施形態を示す断面図である。
【図８】積層体を直角に接合する場合の接合部の第７実施形態を示す断面図である。
【図９】積層体を直角に接合する場合の接合部の第８実施形態を示す断面図である。
【図１０】積層体を直角に接合する場合の接合部の第９実施形態を示す断面図である。
【図１１】積層体を直角に接合する場合の接合部の第１０実施形態を示す断面図である。
【図１２】積層体を直角に接合する場合の接合部の第１１実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ レドーム ２ レーダアンテナ
３ レーダ装置 ４，４ａ 表面層
４ｂ 内面側の層 ４ｃ 支持板
５ａ，５ｂ，５ｃ ハニカムコア層
５ｘ ハニカムコア層の端末部側
６ 周波数選択素子 ６ａ 導電体
７ 積層体 ７Ａ，７Ｂ 積層体
７ｘ，７ｙ，７ｚ 突合わせ接合部
８ 中間接合部材 ８ａ 表面側端末部
９，９ａ，９ｂ，９ｃ 導電性接合材
１０ 中間接合部材 １１ 締結部材
１０ａ 端末部
１２ 中間接合部材 １３ 縁材
１３ａ 連結プレート １４ 連結プレート
１４ａ 端末部 １５ｘ 端末部
１５ａ，１５ｂ 中間接合部材
Ｇ 樹脂材料 Ｘ 範囲

Claims (5)

1. レドームに使用する周波数選択素子を組込んだ積層体の接合構造において、
   前記積層体の接合部同士を、導電性接合材を介して接合または被覆して成るレドームに使用する周波数選択素子を組込んだ積層体の接合構造。
2. 前記積層体は、少なくとも一層以上の周波数選択素子を有する積層体である請求項１に記載のレドームに使用する周波数選択素子を組込んだ積層体の接合構造。
3. 前記積層体は、表面層間に、該表面層より比誘電率が低い少なくとも一層以上のコア層を介在させたサンドイッチ構造である請求項１または２に記載のレドームに使用する周波数選択素子を組込んだ積層体の接合構造。
4. 前記積層体の端末面上に、周波数選択素子の導電体をそれぞれ露出させ、この導電体を導電性接合材を介して接合した請求項１，２または３に記載のレドームに使用する周波数選択素子を組込んだ積層体の接合構造。
5. 前記積層体の端部同士を、直接または中間接合部材を介して接合し、この接合部の表面部を導電性接合材により被覆した請求項１，２，３または４に記載のレドームに使用する周波数選択素子を組込んだ積層体の接合構造。

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